Estudo para alocação ótima das águas de um sistema de reservatórios em série em paralelo, para usos e objetivos múltiplos, na bacia do rio Capibaribe, PE.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: ANDRADE, Paulo Romero Guimarães Serrano de.
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2405
Resumo: No Nordeste brasileiro, nos últimos anos, técnicas modernas de gestão de recursos hídricos vêm sendo difundidas e aplicadas à alocação de recursos hídricos, que são escassos e competitivos. O uso dessas técnicas no dimensionamento e operação da infra-estrutura hídrica regional existente, entretanto, é ainda modesto, embora se saiba que sua aplicação pode permitir o aumento da eficiência econômica dos investimentos e favorecer para que a alocação das águas acumuladas em represas ocorra de maneira mais eficaz. Este trabalho busca contribuir para diminuir a lacuna ainda existente entre os desenvolvimentos teóricos e a prática da análise e operação de sistemas de reservatórios, pela exploração de uma abordagem que combina as técnicas de otimização e simulação. Utilizou-se como estudo de caso a operação integrada de um sistema hídrico formado por cinco reservatórios e perímetros de irrigação, localizado na bacia do rio Capibaribe, no Estado de Pernambuco. Esta bacia conota grande importância sócio-econômica pelas funções que exerce como produtora de alimentos - pesca extrativa e cultivo, recepção de despejos e, principalmente, como grande provedora de água para consumo humano e animal, uso industrial e agrícola. No estudo de otimização da operação do sistema hídrico, utilizou-se modelo com base em programação não-linear que busca a maximização da receita líquida anual advinda da agricultura irrigada, avaliando-se ainda o retorno financeiro da piscicultura extensiva nos reservatórios, em variados cenários. Na simulação da operação integrada dos reservatórios e perímetros de irrigação, empregou-se modelo baseado em rede de fluxo, aproveitando estratégias operacionais resultantes da otimização, sendo estabelecidos cenários prospectivos baseados na variação de prioridades para atendimento das demandas do uso múltiplo da água. Na análise de alternativas geradas pela simulação, foram utilizados os conceitos de confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade, que permitiram comparar diferentes cenários. A importância do estudo de otimização evidenciou-se pela determinação da vazão mensal ótima a ser liberada de cada reservatório para atender às diferentes demandas da irrigação, e permitiu definir que reservatório Carpina, originalmente projetado para controle de cheias do rio Capibaribe, pode regularizar significativa vazão para reforço do abastecimento de água da cidade de Recife. Entre outros, os resultados da otimização indicaram que as áreas máximas cogitadas para os perímetros não são, totalmente, factíveis de serem beneficiadas com irrigação. Entretanto, foi possível atestar que a prática da agricultura irrigada pode ser sustentada pelos reservatórios, sendo capaz de promover significativas melhorias na condição sócio-econômica da região, contribuindo para a geração de emprego e renda. A aplicação do critério de sustentabilidade às demandas de irrigação, associado à receita líquida potencial anual da produção agrícola irrigada, hierarquizando os indicadores de desempenho, pode subsidiar políticas de preferências na operação do sistema hídrico, visto que a agricultura irrigada está sujeita a riscos e incertezas hidrometeorológicas. A pesquisa revelou que, mesmo idealizando-se abordagens determinísticas onde se imaginou o futuro como conhecido através de cenários de planejamento, o esquema metodológico adotado mostrou-se adequado e os resultados alcançados são interessantes subsídios para o processo decisório para melhoria da eficiência do uso da água de reservatórios de múltiplos usos,, mormente em regiões submetidas a freqüentes problemas de escassez hídrica, como é ocaso da bacia do rio Capibaribe.
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O uso dessas técnicas no dimensionamento e operação da infra-estrutura hídrica regional existente, entretanto, é ainda modesto, embora se saiba que sua aplicação pode permitir o aumento da eficiência econômica dos investimentos e favorecer para que a alocação das águas acumuladas em represas ocorra de maneira mais eficaz. Este trabalho busca contribuir para diminuir a lacuna ainda existente entre os desenvolvimentos teóricos e a prática da análise e operação de sistemas de reservatórios, pela exploração de uma abordagem que combina as técnicas de otimização e simulação. Utilizou-se como estudo de caso a operação integrada de um sistema hídrico formado por cinco reservatórios e perímetros de irrigação, localizado na bacia do rio Capibaribe, no Estado de Pernambuco. Esta bacia conota grande importância sócio-econômica pelas funções que exerce como produtora de alimentos - pesca extrativa e cultivo, recepção de despejos e, principalmente, como grande provedora de água para consumo humano e animal, uso industrial e agrícola. No estudo de otimização da operação do sistema hídrico, utilizou-se modelo com base em programação não-linear que busca a maximização da receita líquida anual advinda da agricultura irrigada, avaliando-se ainda o retorno financeiro da piscicultura extensiva nos reservatórios, em variados cenários. Na simulação da operação integrada dos reservatórios e perímetros de irrigação, empregou-se modelo baseado em rede de fluxo, aproveitando estratégias operacionais resultantes da otimização, sendo estabelecidos cenários prospectivos baseados na variação de prioridades para atendimento das demandas do uso múltiplo da água. Na análise de alternativas geradas pela simulação, foram utilizados os conceitos de confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade, que permitiram comparar diferentes cenários. A importância do estudo de otimização evidenciou-se pela determinação da vazão mensal ótima a ser liberada de cada reservatório para atender às diferentes demandas da irrigação, e permitiu definir que reservatório Carpina, originalmente projetado para controle de cheias do rio Capibaribe, pode regularizar significativa vazão para reforço do abastecimento de água da cidade de Recife. Entre outros, os resultados da otimização indicaram que as áreas máximas cogitadas para os perímetros não são, totalmente, factíveis de serem beneficiadas com irrigação. Entretanto, foi possível atestar que a prática da agricultura irrigada pode ser sustentada pelos reservatórios, sendo capaz de promover significativas melhorias na condição sócio-econômica da região, contribuindo para a geração de emprego e renda. A aplicação do critério de sustentabilidade às demandas de irrigação, associado à receita líquida potencial anual da produção agrícola irrigada, hierarquizando os indicadores de desempenho, pode subsidiar políticas de preferências na operação do sistema hídrico, visto que a agricultura irrigada está sujeita a riscos e incertezas hidrometeorológicas. A pesquisa revelou que, mesmo idealizando-se abordagens determinísticas onde se imaginou o futuro como conhecido através de cenários de planejamento, o esquema metodológico adotado mostrou-se adequado e os resultados alcançados são interessantes subsídios para o processo decisório para melhoria da eficiência do uso da água de reservatórios de múltiplos usos,, mormente em regiões submetidas a freqüentes problemas de escassez hídrica, como é ocaso da bacia do rio Capibaribe.Over the last few years, modern techniques of water resources management have been applied to problems of allocating scarce water resources among competitive water users at the northeast region of Brazil. They are applied at planning and operation of existing regional water infrastructures. Although their applications improve financial investments' efficiency and reservoir water allocation efficacy, their use is still considered modest. This work is concerned with reducing the gap between theoretical developments and practical analysis of reservoir operation systems through the use of combined simulation and optimization techniques. The operation of an integrated system of five reservoirs and an irrigated perimeter, located at the Capibaribe River basin in the Pernanbuco State, were used as a case to study. This river basin is of great socioeconomic importance to the region due its function in food production - fishing and agriculture -, reception and dilution of served waters, industrial uses and drinking water supply for human and animal uses. An optimization model, based on nonlinear programming, was used to maximize the net profit of the agricultural and extensive fishing system's management for several scenarios. Taking into account the operation strategy, which was obtained from the system optimization, the simulation model, based on a network flow model to allocate water according to priority scenarios for fulfillment of multi use demand requirements, was carried out. Concepts of reliability, resilience and vulnerability were used to compare different scenarios. At the optimization study, in which a monthly flow release for each reservoir was established to meet irrigation demands, was noticed that the Carpina reservoir, exclusively projected to flood protection, may regulate a significant water flow to reinforce the Recife urban water demand supply. Moreover, the optimization results have shown that it is possible to practice irrigated agriculture, supported by the reservoirs, in order to promote significant socioeconomic improvements at the region through generation of jobs and incomes. Only part of the available land for agriculture can be used for irrigation. The sustainability criterion, when applied to meeting irrigation water demand associated with its net profit and hierarchy performance indexes, can provide support to establish operation preference polices, once the agriculture is prone of risks due hydro-meteorological uncertainties. Although deterministic approach, where the future is known through planning scenarios, was used, this research revealed that the used methodological approach provided interesting decision support results to improve the operation of operations and the efficiency of water uses, mainly within regions subject to frequent water scarcity problems as the Capibaribe River basin.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS NATURAISUFCGCURI, Wilson Fadlo.CURI, W. F.http://lattes.cnpq.br/4941338019932170CURI, Rosires Catão.CURI, R. C.http://lattes.cnpq.br/7625445154639508MONTENEGRO, Abelardo Antônio de Assunção.CABRAL, Jaime Joaquim Pereira da Silva Pereira.DANTAS NETO, José.RIBEIRO, Márcia Maria Rios.ANDRADE, Paulo Romero Guimarães Serrano de.2006-09-132018-12-13T20:18:13Z2018-12-132018-12-13T20:18:13Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2405ANDRADE, Paulo Romero Guimarães Serrano de. Estudo para alocação ótima das águas de um sistema de reservatórios em série em paralelo, para usos e objetivos múltiplos, na bacia do rio Capibaribe, PE. 2006. 246f. (Tese de Doutorado em Recursos Naturais), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2006. 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