Definição de regra de operação de reservatórios na região semiárida em situações de escassez hídrica e eutrofização
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/30703 |
Resumo: | O aumento das demandas de água associado a degradação da qualidade de água pode implicar conflitos entre usuários, principalmente, nas regiões semiáridas por causa da redução de vazão em longos períodos de estiagem. Para minimizar os danos, a operação estratégica de reservatórios é uma importante ferramenta que permite alocar satisfatoriamente a água disponível entre os usuários. O método Curva Guia baseado em Zonas tem sido utilizado na operação de reservatórios e consiste em racionar os usos de água em função do nível de armazenamento de água no reservatório e, assim, preservar um volume de água para atender as demandas em uma estiagem futura. No entanto, é necessário analisar também a qualidade, visto que a eutrofização em reservatórios é um fator que limita os usos e disponibilidades da água. Com isso, esse trabalho tem o objetivo de otimizar a regra de operação de seis reservatórios da Bacia Piancó-Piranhas-Açu, localizada na região semiárida do Brasil, por meio de simulações de quantidade e qualidade, com o propósito de encontrar o atendimento satisfatório aos usuários e reduzir a escassez hídrica e eutrofização nos reservatórios. Na otimização, o Algorítmo Genético Multiobjetivo, NSGA-II, foi utilizado para verificar em cada reservatório quais são os limites ideais das zonas e seus coeficientes de racionamento. Desta forma, cenários com diferentes garantias para atendimento das demandas prioritárias (abastecimento humano e dessedentação de animais) foram simulados e otimizados. Os resultados mostram que otimizar as regras de operação considerando somente quantidade não atende aos critérios de qualidade para abastecimento na maioria dos reservatórios. No entanto, considerando a qualidade na otimização, o abastecimento dos usuários prioritários nas garantias desejadas depende das concentrações de fósforo na água dos reservatórios. Sendo possível em alguns cenários atender aos critérios de qualidade somente racionando as demandas não prioritárias. Porém, quando as concentrações são elevadas, esse racionamento pode ser inviável além de causar maiores perdas por evaporação e vertimento. Com isso, somente é possível atender aos aspectos qualitativos dos usuários sem causar perdas significativas se as concentrações de fósforo nos reservatórios forem reduzidas, logo, além do aumento dos volumes acumulados no reservatório é necessário executar ações que amenizem as entradas de nutrientes nos reservatórios. |
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O método Curva Guia baseado em Zonas tem sido utilizado na operação de reservatórios e consiste em racionar os usos de água em função do nível de armazenamento de água no reservatório e, assim, preservar um volume de água para atender as demandas em uma estiagem futura. No entanto, é necessário analisar também a qualidade, visto que a eutrofização em reservatórios é um fator que limita os usos e disponibilidades da água. Com isso, esse trabalho tem o objetivo de otimizar a regra de operação de seis reservatórios da Bacia Piancó-Piranhas-Açu, localizada na região semiárida do Brasil, por meio de simulações de quantidade e qualidade, com o propósito de encontrar o atendimento satisfatório aos usuários e reduzir a escassez hídrica e eutrofização nos reservatórios. Na otimização, o Algorítmo Genético Multiobjetivo, NSGA-II, foi utilizado para verificar em cada reservatório quais são os limites ideais das zonas e seus coeficientes de racionamento. 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Com isso, somente é possível atender aos aspectos qualitativos dos usuários sem causar perdas significativas se as concentrações de fósforo nos reservatórios forem reduzidas, logo, além do aumento dos volumes acumulados no reservatório é necessário executar ações que amenizem as entradas de nutrientes nos reservatórios.The increase in water deficits and water with improper qualities in the reservoirs may imply conflicts between users, mainly in semi-arid regions because of the reduction in flows during periods of drought. To minimize damage, the strategic operation of reservoirs is an important tool that allows for a satisfactory allocation of available water among users. The Zone-based Guide Curve method was use to optimize the operating rules, the purpose of which is to ration the water uses according to the level of water storage in the reservoir and, thus, preserve a volume of water to meet the demands in a drought future. However, it is also necessary to analyze the quality, since eutrophication in the reservoirs is a factor that limits the uses and availability of water. Thus, this work aims to optimize the operating rule of six reservoirs in the Piancó Piranhas-Açu Basin, located in the semiarid region of Brazil, through simulations of quantity and quality, with the objective of finding satisfactory service to users and reduce water scarcity and eutrophication in reservoirs. In the optimization of the rules, the Multiobjective Genetic Algorithm, NSGA-II, was use to verify in each reservoir what are the ideal limits of zones and its optimized relationship coefficients. In this way, scenarios with different guarantees for meeting priority demands (human supply and animal feed) were simulated and optimized. The results show that optimizing the operating rules considering only quantity does not comply with the quality criteria for supply in most reservoirs. However, considering the quality in the optimization, the supply of priority users in the desired guarantees depends on the concentrations of phosphorus in the water of the reservoirs. It is possible in some scenarios to meet the quality criteria only by rationalizing non-priority demands. However, when concentrations are high, this rationing may be impracticable in addition to causing greater losses through evaporation and pouring. Thereby, it is only possible to comply with the qualitative aspects of the users without causing significant losses if the phosphorus concentrations in the reservoirs are low, therefore, in addition to the increase in the accumulated volumes in the reservoir, it is necessary to carry out actions that mitigate the nutrient inflows in the reservoirs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTALUFRNBrasilOperação de reservatóriosOtimizaçãoQualidadeDefinição de regra de operação de reservatórios na região semiárida em situações de escassez hídrica e eutrofizaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALDefinicaoderegra_Gomes_2020.pdfapplication/pdf3149802https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/30703/1/Definicaoderegra_Gomes_2020.pdf0c052103ae4975959b2d96d7dd17c526MD51TEXTDefinicaoderegra_Gomes_2020.pdf.txtDefinicaoderegra_Gomes_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain164327https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/30703/2/Definicaoderegra_Gomes_2020.pdf.txtcacebd18c8281fc7ea5ec7240e8ecf04MD52THUMBNAILDefinicaoderegra_Gomes_2020.pdf.jpgDefinicaoderegra_Gomes_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1255https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/30703/3/Definicaoderegra_Gomes_2020.pdf.jpgb7cde5ee31a0ca291b081322f71acb18MD53123456789/307032020-11-29 04:46:02.145oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/30703Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2020-11-29T07:46:02Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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