As diferentes formas de abordagem sistêmica no planejamento de sistemas de recursos hídricos podem ser divididas em simulação, otimização e análise multi-objetivo. Para a utilização e avaliação dessas abordagens, devem ser adotados critérios de desempenho distintos como é o caso dos índices de confiabilidade, elasticidade e vulnerabilidade. Devido então à complexidade da gestão, se busca o desenvolvimento de Sistemas de Apoio à Decisão – SAD – aplicados à área de recursos hídricos que devem ser interativos e adaptativos, de forma a superar a diferença existente entre o que se desenvolve em centros de pesquisa e o que se utiliza no dia-a-dia profissional. Para tanto, o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos – MOO – apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas procedurais utilizadas na programação tradicional. O SAD utilizado neste trabalho foi o Sistema de Apoio ao Gerenciamento de Bacias Hidrográficas – SAGBAH, com destaque para o modelo PROPAGARMOO que é voltado a simular a propagação de vazões em uma bacia submetida a decisões operacionais, relacionadas ao suprimento de demandas hídricas e descarga de reservatórios. Através da MOO, foram implementados e testados, no PROPAGARMOO, um editor de modelos de programação linear e dois algoritmos de otimização por procura direta denominados de algoritmos genéticos mono e multi objetivo. O PROPAGARMOO, então, foi utilizado para avaliar duas abordagens implicitamente estocásticas para a derivação e otimização de regras decisórias: a primeira promove o ajuste dos parâmetros de uma regra de decisão cuja morfologia é estabelecida previamente, usando para isso registros históricos de vazão; a segunda promove o ajuste de uma regra de decisão, cuja morfologia é estabelecida previamente ou posteriormente, tendo por base os registros históricos de vazão e as descargas ótimas, obtidas por modelagem. Toda a metodologia foi aplicada à bacia do rio Curu, no Ceará, cujo sistema possui 3 (três) reservatórios de grande porte considerados estratégicos para o atendimento às demandas hídricas existentes. Finalmente se comprovou as virtudes da MOO na implementação de ferramentas de otimização num SAD aplicado a recursos hídricos e o melhor desempenho da abordagem implicitamente estocástica na derivação de regras decisórias para operação de reservatórios, quando os parâmetros dessas regras são otimizados através de algoritmos genéticos. / The different ways of systemic approach in the planning of water resources systems, can be divided in simulation, optimization e multi-objective analysis. For the use and evaluation of them, it must be adopted some distinct criteria of performance as it is the case of the reability, resiliency and vulnerability indexes. Once that the water resources planning is each time more complex, it must be seek the development of Decision Support Systems – DSS – applied to the area of water resources must be interactive and adaptable in a way that overcomes the difference that exist between what is developed in the research centers and what it is used “in practice” in the professional day-by-day. One of the ways to be trailed for this says about the paradigm of the Object- Oriented Modeling – OOM – which has many advantages in relation to used procedural techniques in the traditional programming. The SAD used in this work was the System of Support to Management of Watershed – SAGBAH, in which, among its models, one makes it stand out is the PROPAGRAMOO related to the simulation and the propagation of outflows in the basin submitted to operational decisions, related to the supplies of the water demands and discharge of reservoirs. Through the OOM had been implemented and tested, in the PROPAGARMOO, a publisher of linear programming models and two algorithms of optimization for direct search called genetic algorithms, mono and multi objective. The PROPAGARMOO then was used to evaluate two implicitly stochastic approaches for the derivation and optimization of decision rules: the first one promotes the adjustment of the parameters of a decision rule whose morphology is established previously, using for that historical registers of outflows. The second one promotes the adjustment of a decision rules whose morphology is established previously or later, having for base, the historical registers of outflows and the optimum discharges, gotten from modeling. All the methodology was applied to the basin of Curu river in Ceará – Brazil, whose system has three big strategic reservoirs used to answer the existing water demands. Finally it was proved the virtues of the MOO in the implementation of tools of optimization in a water resources applied SAD and the optimum performance of the implicitly stochastic approach in the derivation of decide rules for operation of reservoirs, when the parameters of these rules are optimized through genetic algorithms.

As diferentes formas de abordagem sistêmica no planejamento de sistemas de recursos hídricos podem ser divididas em simulação, otimização e análise multi-objetivo. Para a utilização e avaliação dessas abordagens, devem ser adotados critérios de desempenho distintos como é o caso dos índices de confiabilidade, elasticidade e vulnerabilidade. Devido então à complexidade da gestão, se busca o desenvolvimento de Sistemas de Apoio à Decisão – SAD – aplicados à área de recursos hídricos que devem ser interativos e adaptativos, de forma a superar a diferença existente entre o que se desenvolve em centros de pesquisa e o que se utiliza no dia-a-dia profissional. Para tanto, o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos – MOO – apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas procedurais utilizadas na programação tradicional. O SAD utilizado neste trabalho foi o Sistema de Apoio ao Gerenciamento de Bacias Hidrográficas – SAGBAH, com destaque para o modelo PROPAGARMOO que é voltado a simular a propagação de vazões em uma bacia submetida a decisões operacionais, relacionadas ao suprimento de demandas hídricas e descarga de reservatórios. Através da MOO, foram implementados e testados, no PROPAGARMOO, um editor de modelos de programação linear e dois algoritmos de otimização por procura direta denominados de algoritmos genéticos mono e multi objetivo. O PROPAGARMOO, então, foi utilizado para avaliar duas abordagens implicitamente estocásticas para a derivação e otimização de regras decisórias: a primeira promove o ajuste dos parâmetros de uma regra de decisão cuja morfologia é estabelecida previamente, usando para isso registros históricos de vazão; a segunda promove o ajuste de uma regra de decisão, cuja morfologia é estabelecida previamente ou posteriormente, tendo por base os registros históricos de vazão e as descargas ótimas, obtidas por modelagem. Toda a metodologia foi aplicada à bacia do rio Curu, no Ceará, cujo sistema possui 3 (três) reservatórios de grande porte considerados estratégicos para o atendimento às demandas hídricas existentes. Finalmente se comprovou as virtudes da MOO na implementação de ferramentas de otimização num SAD aplicado a recursos hídricos e o melhor desempenho da abordagem implicitamente estocástica na derivação de regras decisórias para operação de reservatórios, quando os parâmetros dessas regras são otimizados através de algoritmos genéticos. / The different ways of systemic approach in the planning of water resources systems, can be divided in simulation, optimization e multi-objective analysis. For the use and evaluation of them, it must be adopted some distinct criteria of performance as it is the case of the reability, resiliency and vulnerability indexes. Once that the water resources planning is each time more complex, it must be seek the development of Decision Support Systems – DSS – applied to the area of water resources must be interactive and adaptable in a way that overcomes the difference that exist between what is developed in the research centers and what it is used “in practice” in the professional day-by-day. One of the ways to be trailed for this says about the paradigm of the Object- Oriented Modeling – OOM – which has many advantages in relation to used procedural techniques in the traditional programming. The SAD used in this work was the System of Support to Management of Watershed – SAGBAH, in which, among its models, one makes it stand out is the PROPAGRAMOO related to the simulation and the propagation of outflows in the basin submitted to operational decisions, related to the supplies of the water demands and discharge of reservoirs. Through the OOM had been implemented and tested, in the PROPAGARMOO, a publisher of linear programming models and two algorithms of optimization for direct search called genetic algorithms, mono and multi objective. The PROPAGARMOO then was used to evaluate two implicitly stochastic approaches for the derivation and optimization of decision rules: the first one promotes the adjustment of the parameters of a decision rule whose morphology is established previously, using for that historical registers of outflows. The second one promotes the adjustment of a decision rules whose morphology is established previously or later, having for base, the historical registers of outflows and the optimum discharges, gotten from modeling. All the methodology was applied to the basin of Curu river in Ceará – Brazil, whose system has three big strategic reservoirs used to answer the existing water demands. Finally it was proved the virtues of the MOO in the implementation of tools of optimization in a water resources applied SAD and the optimum performance of the implicitly stochastic approach in the derivation of decide rules for operation of reservoirs, when the parameters of these rules are optimized through genetic algorithms.

As diferentes formas de abordagem sistêmica no planejamento de sistemas de recursos hídricos podem ser divididas em simulação, otimização e análise multi-objetivo. Para a utilização e avaliação dessas abordagens, devem ser adotados critérios de desempenho distintos como é o caso dos índices de confiabilidade, elasticidade e vulnerabilidade. Devido então à complexidade da gestão, se busca o desenvolvimento de Sistemas de Apoio à Decisão – SAD – aplicados à área de recursos hídricos que devem ser interativos e adaptativos, de forma a superar a diferença existente entre o que se desenvolve em centros de pesquisa e o que se utiliza no dia-a-dia profissional. Para tanto, o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos – MOO – apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas procedurais utilizadas na programação tradicional. O SAD utilizado neste trabalho foi o Sistema de Apoio ao Gerenciamento de Bacias Hidrográficas – SAGBAH, com destaque para o modelo PROPAGARMOO que é voltado a simular a propagação de vazões em uma bacia submetida a decisões operacionais, relacionadas ao suprimento de demandas hídricas e descarga de reservatórios. Através da MOO, foram implementados e testados, no PROPAGARMOO, um editor de modelos de programação linear e dois algoritmos de otimização por procura direta denominados de algoritmos genéticos mono e multi objetivo. O PROPAGARMOO, então, foi utilizado para avaliar duas abordagens implicitamente estocásticas para a derivação e otimização de regras decisórias: a primeira promove o ajuste dos parâmetros de uma regra de decisão cuja morfologia é estabelecida previamente, usando para isso registros históricos de vazão; a segunda promove o ajuste de uma regra de decisão, cuja morfologia é estabelecida previamente ou posteriormente, tendo por base os registros históricos de vazão e as descargas ótimas, obtidas por modelagem. Toda a metodologia foi aplicada à bacia do rio Curu, no Ceará, cujo sistema possui 3 (três) reservatórios de grande porte considerados estratégicos para o atendimento às demandas hídricas existentes. Finalmente se comprovou as virtudes da MOO na implementação de ferramentas de otimização num SAD aplicado a recursos hídricos e o melhor desempenho da abordagem implicitamente estocástica na derivação de regras decisórias para operação de reservatórios, quando os parâmetros dessas regras são otimizados através de algoritmos genéticos. / The different ways of systemic approach in the planning of water resources systems, can be divided in simulation, optimization e multi-objective analysis. For the use and evaluation of them, it must be adopted some distinct criteria of performance as it is the case of the reability, resiliency and vulnerability indexes. Once that the water resources planning is each time more complex, it must be seek the development of Decision Support Systems – DSS – applied to the area of water resources must be interactive and adaptable in a way that overcomes the difference that exist between what is developed in the research centers and what it is used “in practice” in the professional day-by-day. One of the ways to be trailed for this says about the paradigm of the Object- Oriented Modeling – OOM – which has many advantages in relation to used procedural techniques in the traditional programming. The SAD used in this work was the System of Support to Management of Watershed – SAGBAH, in which, among its models, one makes it stand out is the PROPAGRAMOO related to the simulation and the propagation of outflows in the basin submitted to operational decisions, related to the supplies of the water demands and discharge of reservoirs. Through the OOM had been implemented and tested, in the PROPAGARMOO, a publisher of linear programming models and two algorithms of optimization for direct search called genetic algorithms, mono and multi objective. The PROPAGARMOO then was used to evaluate two implicitly stochastic approaches for the derivation and optimization of decision rules: the first one promotes the adjustment of the parameters of a decision rule whose morphology is established previously, using for that historical registers of outflows. The second one promotes the adjustment of a decision rules whose morphology is established previously or later, having for base, the historical registers of outflows and the optimum discharges, gotten from modeling. All the methodology was applied to the basin of Curu river in Ceará – Brazil, whose system has three big strategic reservoirs used to answer the existing water demands. Finally it was proved the virtues of the MOO in the implementation of tools of optimization in a water resources applied SAD and the optimum performance of the implicitly stochastic approach in the derivation of decide rules for operation of reservoirs, when the parameters of these rules are optimized through genetic algorithms.

Os critérios de outorga adotados nas legislações dos estados inseridos no semi-árido - a fim de regulamentar a vazão de referência a partir de açudes - tem se baseado simplesmente em volumes (vazões) associados a níveis de confiabilidade de atendimento à demanda, não estabelecendo políticas operacionais que tornem seus usos menos vulneráveis às falhas prolongadas e concentradas que são comuns à região. Este trabalho tem o objetivo de avaliar as vazões de referência segundo as políticas de operação (PO) padrão e volumes de alerta. A primeira é uma operação menos arrojada se comparada com a segunda. Isto decorre do fato que na primeira não há maiores preocupações com a vulnerabilidade nos períodos de falha. Já a política de operação baseada em volumes de alerta assegura que na pior situação um suprimento mínimo será realizado. Foi elaborado um modelo de simulação com sub-tarefas de operação de reservatório, operação de projetos hidroagrícolas, operação de atendimento às demandas, avaliação econômica dos déficits e fornecimento de indicadores para subsidiar as avaliações. Dentre os indicadores fornecidos pelo modelo destacam-se: confiabilidade mensal da demanda primária, confiabilidade mensal da demanda secundária, confiabilidade anual do sucesso da atividade agrícola, anuidade equivalente dos custos de falha na demanda primária, anuidade equivalente dos benefícios líquidos da agricultura, anuidade líquida equivalente e total evaporado. Diante da análise de tais indicadores chegou-se à conclusão de que a PO volumes de alerta apresentou resultados superiores à operação padrão. O fato de assegurar o suprimento durante os longos e concentrados períodos de falha gera uma economia que não é superada pelo incremento de água oferecido pela PO padrão.Constatou-se também que a PO padrão coloca todas as categorias de demanda sob o mesmo patamar de vulnerabilidade, enquanto que na PO volumes de alerta as cotas são oferecidas com garantias diferenciadas, sendo mais atraentes do ponto de vista do gerenciamento.

No presente trabalho foram avaliados os benefícios da previsão de vazão afluente de curto e longo prazo, na operação de um reservatório com dois usos conflitantes: geração de energia e controle de cheias. A simulação da operação do reservatório foi realizada com base em dois tipos de modelos para avaliar os benefícios da previsão. Um modelo de operação sem previsão e outro com previsão de vazão afluente, este último desenvolvido no presente trabalho. Regras de operação simples, na forma de curvas-guia lineares, foram utilizadas nos casos de operação com e sem previsão de vazões afluentes. As curvas-guia foram otimizadas através de uma técnica de parametrização, simulação e otimização utilizando um algoritmo evolutivo semelhante a um algoritmo genético. Como base para as análises foram utilizados dados relativos ao reservatório de Três Marias, no Rio São Francisco, principalmente pela disponibilidade de previsões reais de vazão de curto prazo a partir de um trabalho prévio. Essas previsões reais de vazão foram calculadas através de um modelo hidrológico distribuído que utiliza como dados de entrada, previsões de chuva do modelo atmosférico regional ETA. Para avaliar o potencial benefício das previsões de vazão na operação do reservatório, foram realizados testes considerando às vazões afluentes observadas como “previsões perfeitas de vazão”. Os resultados com previsões perfeitas de vazão mostram que pode haver um benefício relativo (incremento na geração de energia) de aproximadamente 8% (cerca de 4,77 milhões de dólares anuais), se forem utilizadas previsões de vazão de longo prazo com dois meses de antecedência, e se a operação for planejada com essa mesma antecedência. A operação baseada em previsões de prazos ou horizontes mais curtos apresenta benefícios inferiores, mas ainda assim significativos. Por exemplo, a previsão perfeita com freqüência semanal e horizonte de 12 dias pode trazer um benefício de aproximadamente 4,45% (cerca de 2,75 milhões de dólares anuais). Esses benefícios foram obtidos com o mesmo desempenho no controle de cheias. Posteriormente, foram realizados testes utilizando as previsões reais de vazão. Os benefícios obtidos com as previsões reais de curto prazo são inferiores aos benefícios obtidos com as previsões perfeitas de curto prazo, como era esperado. Entretanto, com as previsões reais de vazão, foram obtidos benefícios superiores a 50% dos que seriam esperados com a previsão perfeita (vazões observadas). Os resultados obtidos são promissores e mostram que há vantagens evidentes na utilização de previsões de chuva para se obter previsões de vazão na operação de reservatórios com usos múltiplos, quando também é associada à otimização sistêmica de um aproveitamento hidrelétrico.

Os critérios de outorga adotados nas legislações dos estados inseridos no semi-árido - a fim de regulamentar a vazão de referência a partir de açudes - tem se baseado simplesmente em volumes (vazões) associados a níveis de confiabilidade de atendimento à demanda, não estabelecendo políticas operacionais que tornem seus usos menos vulneráveis às falhas prolongadas e concentradas que são comuns à região. Este trabalho tem o objetivo de avaliar as vazões de referência segundo as políticas de operação (PO) padrão e volumes de alerta. A primeira é uma operação menos arrojada se comparada com a segunda. Isto decorre do fato que na primeira não há maiores preocupações com a vulnerabilidade nos períodos de falha. Já a política de operação baseada em volumes de alerta assegura que na pior situação um suprimento mínimo será realizado. Foi elaborado um modelo de simulação com sub-tarefas de operação de reservatório, operação de projetos hidroagrícolas, operação de atendimento às demandas, avaliação econômica dos déficits e fornecimento de indicadores para subsidiar as avaliações. Dentre os indicadores fornecidos pelo modelo destacam-se: confiabilidade mensal da demanda primária, confiabilidade mensal da demanda secundária, confiabilidade anual do sucesso da atividade agrícola, anuidade equivalente dos custos de falha na demanda primária, anuidade equivalente dos benefícios líquidos da agricultura, anuidade líquida equivalente e total evaporado. Diante da análise de tais indicadores chegou-se à conclusão de que a PO volumes de alerta apresentou resultados superiores à operação padrão. O fato de assegurar o suprimento durante os longos e concentrados períodos de falha gera uma economia que não é superada pelo incremento de água oferecido pela PO padrão.Constatou-se também que a PO padrão coloca todas as categorias de demanda sob o mesmo patamar de vulnerabilidade, enquanto que na PO volumes de alerta as cotas são oferecidas com garantias diferenciadas, sendo mais atraentes do ponto de vista do gerenciamento.

No presente trabalho foram avaliados os benefícios da previsão de vazão afluente de curto e longo prazo, na operação de um reservatório com dois usos conflitantes: geração de energia e controle de cheias. A simulação da operação do reservatório foi realizada com base em dois tipos de modelos para avaliar os benefícios da previsão. Um modelo de operação sem previsão e outro com previsão de vazão afluente, este último desenvolvido no presente trabalho. Regras de operação simples, na forma de curvas-guia lineares, foram utilizadas nos casos de operação com e sem previsão de vazões afluentes. As curvas-guia foram otimizadas através de uma técnica de parametrização, simulação e otimização utilizando um algoritmo evolutivo semelhante a um algoritmo genético. Como base para as análises foram utilizados dados relativos ao reservatório de Três Marias, no Rio São Francisco, principalmente pela disponibilidade de previsões reais de vazão de curto prazo a partir de um trabalho prévio. Essas previsões reais de vazão foram calculadas através de um modelo hidrológico distribuído que utiliza como dados de entrada, previsões de chuva do modelo atmosférico regional ETA. Para avaliar o potencial benefício das previsões de vazão na operação do reservatório, foram realizados testes considerando às vazões afluentes observadas como “previsões perfeitas de vazão”. Os resultados com previsões perfeitas de vazão mostram que pode haver um benefício relativo (incremento na geração de energia) de aproximadamente 8% (cerca de 4,77 milhões de dólares anuais), se forem utilizadas previsões de vazão de longo prazo com dois meses de antecedência, e se a operação for planejada com essa mesma antecedência. A operação baseada em previsões de prazos ou horizontes mais curtos apresenta benefícios inferiores, mas ainda assim significativos. Por exemplo, a previsão perfeita com freqüência semanal e horizonte de 12 dias pode trazer um benefício de aproximadamente 4,45% (cerca de 2,75 milhões de dólares anuais). Esses benefícios foram obtidos com o mesmo desempenho no controle de cheias. Posteriormente, foram realizados testes utilizando as previsões reais de vazão. Os benefícios obtidos com as previsões reais de curto prazo são inferiores aos benefícios obtidos com as previsões perfeitas de curto prazo, como era esperado. Entretanto, com as previsões reais de vazão, foram obtidos benefícios superiores a 50% dos que seriam esperados com a previsão perfeita (vazões observadas). Os resultados obtidos são promissores e mostram que há vantagens evidentes na utilização de previsões de chuva para se obter previsões de vazão na operação de reservatórios com usos múltiplos, quando também é associada à otimização sistêmica de um aproveitamento hidrelétrico.

No presente trabalho foram avaliados os benefícios da previsão de vazão afluente de curto e longo prazo, na operação de um reservatório com dois usos conflitantes: geração de energia e controle de cheias. A simulação da operação do reservatório foi realizada com base em dois tipos de modelos para avaliar os benefícios da previsão. Um modelo de operação sem previsão e outro com previsão de vazão afluente, este último desenvolvido no presente trabalho. Regras de operação simples, na forma de curvas-guia lineares, foram utilizadas nos casos de operação com e sem previsão de vazões afluentes. As curvas-guia foram otimizadas através de uma técnica de parametrização, simulação e otimização utilizando um algoritmo evolutivo semelhante a um algoritmo genético. Como base para as análises foram utilizados dados relativos ao reservatório de Três Marias, no Rio São Francisco, principalmente pela disponibilidade de previsões reais de vazão de curto prazo a partir de um trabalho prévio. Essas previsões reais de vazão foram calculadas através de um modelo hidrológico distribuído que utiliza como dados de entrada, previsões de chuva do modelo atmosférico regional ETA. Para avaliar o potencial benefício das previsões de vazão na operação do reservatório, foram realizados testes considerando às vazões afluentes observadas como “previsões perfeitas de vazão”. Os resultados com previsões perfeitas de vazão mostram que pode haver um benefício relativo (incremento na geração de energia) de aproximadamente 8% (cerca de 4,77 milhões de dólares anuais), se forem utilizadas previsões de vazão de longo prazo com dois meses de antecedência, e se a operação for planejada com essa mesma antecedência. A operação baseada em previsões de prazos ou horizontes mais curtos apresenta benefícios inferiores, mas ainda assim significativos. Por exemplo, a previsão perfeita com freqüência semanal e horizonte de 12 dias pode trazer um benefício de aproximadamente 4,45% (cerca de 2,75 milhões de dólares anuais). Esses benefícios foram obtidos com o mesmo desempenho no controle de cheias. Posteriormente, foram realizados testes utilizando as previsões reais de vazão. Os benefícios obtidos com as previsões reais de curto prazo são inferiores aos benefícios obtidos com as previsões perfeitas de curto prazo, como era esperado. Entretanto, com as previsões reais de vazão, foram obtidos benefícios superiores a 50% dos que seriam esperados com a previsão perfeita (vazões observadas). Os resultados obtidos são promissores e mostram que há vantagens evidentes na utilização de previsões de chuva para se obter previsões de vazão na operação de reservatórios com usos múltiplos, quando também é associada à otimização sistêmica de um aproveitamento hidrelétrico.

Os critérios de outorga adotados nas legislações dos estados inseridos no semi-árido - a fim de regulamentar a vazão de referência a partir de açudes - tem se baseado simplesmente em volumes (vazões) associados a níveis de confiabilidade de atendimento à demanda, não estabelecendo políticas operacionais que tornem seus usos menos vulneráveis às falhas prolongadas e concentradas que são comuns à região. Este trabalho tem o objetivo de avaliar as vazões de referência segundo as políticas de operação (PO) padrão e volumes de alerta. A primeira é uma operação menos arrojada se comparada com a segunda. Isto decorre do fato que na primeira não há maiores preocupações com a vulnerabilidade nos períodos de falha. Já a política de operação baseada em volumes de alerta assegura que na pior situação um suprimento mínimo será realizado. Foi elaborado um modelo de simulação com sub-tarefas de operação de reservatório, operação de projetos hidroagrícolas, operação de atendimento às demandas, avaliação econômica dos déficits e fornecimento de indicadores para subsidiar as avaliações. Dentre os indicadores fornecidos pelo modelo destacam-se: confiabilidade mensal da demanda primária, confiabilidade mensal da demanda secundária, confiabilidade anual do sucesso da atividade agrícola, anuidade equivalente dos custos de falha na demanda primária, anuidade equivalente dos benefícios líquidos da agricultura, anuidade líquida equivalente e total evaporado. Diante da análise de tais indicadores chegou-se à conclusão de que a PO volumes de alerta apresentou resultados superiores à operação padrão. O fato de assegurar o suprimento durante os longos e concentrados períodos de falha gera uma economia que não é superada pelo incremento de água oferecido pela PO padrão.Constatou-se também que a PO padrão coloca todas as categorias de demanda sob o mesmo patamar de vulnerabilidade, enquanto que na PO volumes de alerta as cotas são oferecidas com garantias diferenciadas, sendo mais atraentes do ponto de vista do gerenciamento.

Diversas atividades humanas são fortemente dependentes do clima e da sua variabilidade, especialmente aquelas relacionadas ao uso da água. A operação integrada de reservatórios com múltiplos usos requer uma série de decisões que definem quanta água deve ser alocada, ao longo do tempo para cada um dos usos, e quais os volumes dos reservatórios a serem mantidos. O conhecimento antecipado das condições climáticas resulta de vital importância para os operadores de reservatórios, pois o insumo dos reservatórios é a vazão dos rios, que por sua vez é dependente de condições atmosféricas e hidrológicas em diferentes escalas de tempo e espaço. A pesquisa trata sobre três importantes elementos de subsídio à tomada de decisão na operação de reservatórios baseada na previsão de variáveis hidrológicas: (a) as previsões de vazão de curto prazo; (b) as previsões de precipitação de longo prazo e (c) as medidas de desempenho das previsões. O reservatório de Furnas, localizado na bacia do Rio Grande, em Minas Gerais, foi selecionado como estudo de caso devido, principalmente, à disponibilidade de previsões quantitativas de chuva e pela importância desse reservatório na região analisada. A previsão de curto prazo de vazão com base na precipitação foi estimada com um modelo empírico (rede neural artificial) e a previsão de precipitação foi obtida pelo modelo regional ETA. Uma metodologia de treinamento e validação da rede neural artificial foi desenvolvida utilizando previsões perfeitas de chuva (considerando a chuva observada como previsão) e utilizando o maior número de dados disponíveis, favorecendo a representatividade dos resultados obtidos. A metodologia empírica alcançou os desempenhos obtidos com um modelo hidrológico conceitual, mostrando-se menos sensitiva aos erros na previsão quantitativa de precipitação nessa bacia. Os resultados obtidos mostraram que as previsões de vazão utilizando modelos empíricos e conceituais e incorporando previsões quantitativas de precipitação são melhores que a metodologia utilizada pelo ONS no local de estudo. A redução dos erros de previsão relativos à metodologia empregada pelo ONS foi em torno de 20% quando usadas previsões quantitativas de precipitação definidas pelo modelo regional ETA e superiores a 50% quando usadas previsões perfeitas de precipitação. Embora essas últimas previsões nunca possam ser obtidas na prática, os resultados sugerem o quanto o incremento do desempenho das previsões quantitativas de chuva melhoraria as previsões de vazão. A previsão de precipitação de longo prazo para a bacia analisada foi também estimada com um modelo empírico de redes neurais artificiais e utilizando índices climáticos como variáveis de entrada. Nesse sentido, foram estimadas previsões de precipitação acumulada no período mais chuvoso (DJF) utilizando índices climáticos associados a fenômenos climáticos, como o El Niño - Oscilação Sul e a Oscilação Decadal do Pacífico, e a modos de variabilidade climática, como a Oscilação do Atlântico Norte e o Modo Anular do Hemisfério Sul. Apesar das redes neurais artificiais terem sido aplicadas em diversos problemas relacionados a hidrometeorologia, a aplicação dessas técnicas na previsão de precipitação de longo prazo é ainda rara. Os resultados obtidos nesse trabalho mostraram que consideráveis reduções dos erros da previsão relativos ao uso apenas da média climatológica como previsão podem ser obtidos com a metodologia utilizada. Foram obtidas reduções dos erros de, no mínimo 50%, e chegando até um valor próximo a 75% nos diferentes testes efetuados no estudo de caso. Uma medida de desempenho da previsão foi desenvolvida baseada no uso de tabelas de contingência e levando em conta a utilidade da previsão. Essa medida de desempenho foi calculada com base nos resultados do uso das previsões por um modelo de operação de reservatório, e não apenas na comparação de vazões previstas e observadas. Nos testes realizados durante essa pesquisa, ficou evidente que não existe uma relação unívoca entre qualidade das previsões e utilidade das previsões. No entanto, em função de comportamentos particulares das previsões, tendências foram encontradas, como por exemplo nos modelos cuja previsão apresenta apenas defasagem. Nesses modelos, a utilidade das previsões tende a crescer na medida que a qualidade das mesmas aumenta. Por fim, uma das grandes virtudes da medida de desempenho desenvolvida nesse trabalho foi sua capacidade de distinguir o desempenho de modelos que apresentaram a mesma qualidade. / Several human activities are strongly dependent on climate and its variability, especially those related to water use. The operation of multi-purpose reservoirs systems defines how much water should be allocated and the reservoir storage volumes to be maintained, over time. Knowing in advance the weather conditions helps the decision making process, as the major inputs to reservoirs are the streamflows, which are dependent on atmospheric and hydrological conditions at different time-space scales. This research deals with three important aspects towards the decision making process of multi-purpose reservoir operation based on forecast of hydrological variables: (a) short-term streamflow forecast, (b) long-range precipitation forecast and (c) performance measures. The Furnas reservoir on the Rio Grande basin was selected as the case study, primarily because of the availability of quantitative precipitation forecasts from the Brazilian Center for Weather Prediction and Climate Studies and due to its importance in the Brazilian hydropower generation system. Short-term streamflow forecasts were estimated by an empirical model (artificial neural network – ANN) and incorporating forecast of rainfall. Quantitative precipitation forecasts (QPFs), defined by the ETA regional model, were used as inputs to the ANN models. A methodology for training and validating the ANN models was developed using perfect precipitation forecasts (i.e., using the observed precipitation as if it was a forecast) and considering the largest number of available samples, in order to increase the representativeness of the results. The empirical methodology achieved the performance obtained with a conceptual hydrological model and seemed to be less sensitive to precipitation forecast error relative to the conceptual hydrological model. Although limited to one reservoir, the results obtained show that streamflow forecasting using empirical and conceptual models and incorporating QPFs performs better than the methodology used by ONS. Reduction in the forecast errors relative to the ONS method was about 20% when using QPFs provided by ETA model, and greater than 50% when using the perfect precipitation forecast. Although the latter can never be achieved in practice, these results suggest that improving QPFs would lead to better forecasts of reservoir inflows. Long-range precipitation forecast was also estimated by an empirical model based on artificial neural networks and using climate indices as input variables. The output variable is the summer (DJF) precipitation over the Furnas watershed. It was estimated using climate indices related to climatic phenomena such as El Niño - Southern Oscillation and the Pacific Decadal Oscillation and modes of climate variability, such as the North Atlantic Oscillation and the Southern Annular Mode. Despite of ANN has been applied in several problems of hydrometeorological areas, the application of such technique for long-range precipitation forecast is still rare. The results obtained demonstrate how the methodology for seasonal precipitation forecast based on ANN can be particularly helpful, with the use of available time series of climate indices. Reductions in the forecast errors achieved by using only the climatological mean as forecast were considerable, being at least of 50% and reaching values close to 75% in several tests. A performance measure based on the use of contingency tables was developed taking into account the utility of the forecast. This performance measure was calculated based on the results of the use of the forecasts by a reservoir operation model, and not only by comparing streamflow observed and forecast. The performed tests show that there is no unequivocal relationship between quality and utility of the forecasts. However, when the forecast has a particular behavior, trends were found in the relationship between utility and quality of the forecast, such as models that generate streamflow forecast with lags in comparison to the observed values. In these models, the utility of the forecasts tends to enhance as the quality increases. Finally, the ability to distinguish the performance of forecast models having similar quality was one of the main merits of the performance measure developed in this research.