Orientadora: Profa. Dra. Patrícia Teixeira Leite Asano / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, 2014. / O objetivo da pesquisa é apresentar uma metodologia para avaliar os efeitos da transferência de água bruta entre rios ou bacias hidrográficas, na perspectiva de otimizar a geração de energia elétrica. Busca-se ainda refletir sobre a racionalização e otimização do volume transferido para que não prejudiquem os ecossistemas, as atividades e utilizações da região doadora de água e atendam as necessidades da região receptora de água, incluindo seus próprios ecossistemas. A produção hidroelétrica é considerada como um uso não consuntivo da água e não concorre com o abastecimento público, desde que corretamente gerenciada. A transferência de água, se associada à produtibilidade das hidroelétricas, pode contribuir para otimização da produção de energia elétrica diminuindo a utilização das usinas térmicas de custos operativos elevados e enormes restrições ambientais. Portanto, neste trabalho de pesquisa foi implementado um novo operador genético em uma ferramenta computacional desenvolvida na UFABC para controle das vazões e volumes a serem transferidos, chamada Hidro-IA, com o emprego de algoritmos genéticos, que é uma das técnicas de inteligência artificial consolidada para otimização de problemas de grande porte. Sabe-se que a melhor forma de aproveitar os ciclos hidrológicos e os respectivos excedentes de água bruta de uma bacia ou região é por meio de um correto armazenamento em reservatórios que possibilitem seu uso em épocas de escassez. Sendo assim, a transferência de água entre regiões é uma estratégia que permite um ganho de armazenagem em reservatórios subutilizados em suas capacidades máximas de estocagem. Após a implementação do operador proposto nesta pesquisa, pode-se observar nos casos testes realizados que a transferência de água foi feita de forma controlada e otimizada, permitindo o uso adequado do recurso hídrico disponível e consequentemente minimizando a utilização de complementação térmica. Finalizando, podese levantar a hipótese de utilizar o ganho com a geração de energia elétrica para tratamento de água em algumas bacias poluídas de forma a trazer diversos benefícios para a sociedade que não seja apenas a produção de eletricidade, mas também, a disponibilização de água para consumo. / The aim of this project is present a methodology to analyze the impacts of the raw water transfer between rivers or watersheds on a perspective of improving electrical power generation. Searches to reflect about rationalization and optimization of volume transferred so it don¿t damage the environment, the activities or the use of the water donor area and that serves the needs of the receiving area, including its own ecosystems. Hydroelectric production is considered a nonconsumptive water activity, not competing with the public water supply if correctly used. The water transfer can be associated with the hydroelectric yield to increase the production of electric energy and decrease the activities of high cost thermoelectric plants and environment restrictions. Therefore in this project was implemented a new genetic operator to control the transference of volume and water flow between rivers or watersheds in a computational tool created by UFABC called Hidro-IA, an artificial intelligence technic used to optimize large-scale problems using genetic algorithms. It is well known that the better way to maximize the hydrologic cycles and the plant raw water surplus is with the storage in water reservoirs, enabling its use in shortage times. Accordingly, the water transfer between regions is a strategy that allows an increase in the underutilized reservoirs. Underutilization occurs due to different rainfall rates and due to intensity of utilization by the population, with exhaustion of local hydric availability. After implantation of the operator proposed here in this project it was possible to saw, in the tests, that that the transference of water was made in a controlled and optimized way enabling the adequate use of the existing hydric resources and therefor minimizing the use of thermal complement. In conclusion, it is possible to utilize the electrical power generation profit to treat water in some of the polluted watersheds, bringing benefits to the society other than electric generation just but providing water to human consumption too.

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No. of bitstreams: 1 machado_fh_dr_soro.pdf: 9054390 bytes, checksum: 858ba049e3608953cf364a4045e9e325 (MD5) Previous issue date: 2018-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As bacias hidrográficas localizadas em áreas densamente ocupadas e industrializadas sofrem diferentes pressões antrópicas, situação que compromete a qualidade e quantidade da água. Esse cenário, peculiar nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (BH-PCJ), reflete também na sub-bacia hidrográfica do rio Jundiaí-Mirim (BH-JM), responsável pelo fornecimento de 95% da água consumida por Jundiaí-SP. Todavia, a vazão produzida nesta bacia é insuficiente para atender as demandas do município, necessitando da reversão sazonal das águas do rio Atibaia. Diante desse quadro de estresse hídrico, este estudo visou propor e analisar um conjunto de indicadores de segurança hídrica visando a melhoria da capacidade de planejamento e gestão dos recursos hídricos da BH-JM. Assim, utilizou-se de uma abordagem metodológica pautada na seleção, validação, aplicação e estruturação de indicadores de segurança hídrica em um modelo de causa-efeito. Os indicadores foram submetidos à avaliação por meio de um painel multidisciplinar de especialistas utilizando-se o método Delphi. Os indicadores validados pelo painel foram discutidos e, posteriormente, sistematizados a fim do estabelecimento das diretrizes. Os indicadores selecionados foram: (i) oferta de água; (ii) reservatórios de água; (iii) rede de distribuição; (iv) perdas na distribuição de água potável; (v) transposição de água; (vi) qualidade físico-química e biológica da água; e (vii) políticas públicas. Os principais resultados foram: (i) a série histórica analisada apontou um crescimento populacional de 1,8% a.a., conquanto a produção de água tratada cresceu a taxas inferiores (1,2% a.a.), onde verificou-se a redução constante do consumo per capta de 248 L hab.-1 dia-1 para 203 L hab.-1 dia-1 em um período de 17 anos; (ii) as áreas ocupadas por lagos e reservatórios foram ampliadas em 703% em um período de 4 décadas, sendo a maior área representada pelo reservatório de abastecimento público, do qual estimou-se receber uma carga de sedimentos de 1,5 mil t ano-1 ; (iii) o crescimento geométrico da rede de distribuição aumentou a taxas de 3,1% a.a., refletindo no aumento linear do número de ligações ativas de água; (iv) as perdas médias do sistema de distribuição de água potável encontra-se na ordem de 34% ao longo de quase duas décadas, representando perdas de aproximadamente 17,6 milhões de m3 ano-1 ou R$ 38,3 milhões ano-1 ; (v) uso cada vez mais frequente das águas revertidas do rio Atibaia, medida que pode emergir inúmeros desdobramentos e conflitos futuros pelo uso da água na região; (vi) alterações adversas na qualidade físico-química da água da BH-JM em decorrência da transposição, como o aumento na concentração de íons metálicos, turbidez, cloreto, dentre outros; (vii) identificou-se um amplo aparato jurídico-ambiental relacionadas à BH-JM, porém com baixa eficácia jurídica em suas aplicações. Em face dos resultados, 49 diretrizes de gestão foram propostas. Desse modo, a abordagem metodológica empregada revelou-se adequada e replicável para outras bacias, uma vez que: a partir do método Delphi foi possível estabelecer critérios de seleção de indicadores considerando a problemática em análise; a discussão individual dos indicadores permitiu uma melhor compreensão das dinâmicas envolvidas em cada indicador; a estruturação dos indicadores em um modelo-causal permitiu a sistematização das informações e, consequentemente, contribuiu para o estabelecimento das diretrizes. / The river basins located in densely occupied and industrialized areas are subject to different anthropogenic pressures, a condition that compromises directly the quality and quantity of water resources. This situation is common in the Piracicaba, Capivari, and Jundiaí river basins (BH-PCJ), southwestern Brazil, as well as in the Jundiaí-Mirim river basin (BH-JM) (sub-basin of the Jundiaí river). The BH-JM is a strategic area due to supply 95% of the raw water consumed by Jundiaí-SP. However, the available water flow in this basin is not enough to meet the local demands. This fact led to the need for seasonal interbasin water transfer from the Atibaia river. In view of this water stress scenario, this study aimed to propose and analyze a set of water security indicators for improving the planning and management capacity of the BHJM water resources. Therefore, a methodological approach based in selection, validation, application and structuring of water safety indicators was used in a cause-effect model. The indicators were submitted to the assessment through a multidisciplinary panel of experts using the Delphi method. The valid indicators from the panel were well discussed and, posteriorly, systematized for purpose of establishment of guidelines. The selected indicators were: (i) water supply; (ii) water reservoir; (iii) drinking water distribution system; (iv) drinking water losses in the distribution system; (v) interbasin water transfer; (vi) physical-chemical and biological water quality; (vii) public policies. The main results were: (i) the historical series analyzed showed a population growth rate of 1.8% p.a., while the potable water production was 1.2% p.a., where there was a constant reduction of consumption of 248 L inhabitant-1 day-1 to 203 L inhabitant-1 day-1 in 17 years; (ii) the areas occupied by lakes and reservoirs in BH-JM were increased by 703% in 4 decades, the largest area represented by the public supply reservoir, from which it was estimated that a sediment load of 1,5 thousand tons-1 ; (iii) the geometric growth of the distribution network was of 3.1% p.a., reflecting the linear increase in the number of hydrometric water connections; (iv) the average of drinking water losses in the distribution systems was around 34% over almost two decades, representing losses of about 17.6 million m3 year-1 or R$ 38.3 million year- 1 ; (v) increasingly frequent use of the interbasin water transfer from Atibaia river, a measure that may result in many unfolding and future conflicts over the use of water in the region; (vi) adverse changes in the physical-chemical quality of BH-JM water due to interbasin water transfer, such as the increase in the concentration of metallic ions, turbidity, chloride, among others; (vii) an ample environmental legislative framework related to BH-JM was identified, but with low legal effectiveness in their applications. In view of the results, 49 management guidelines were proposed. Therefore, the methodological approach used demonstrated to be adequate and replicable for other river basins, once that: the Delphi method developed allowed to set up criteria of indicators selection considering the research questions analyzed; the indicators discussion allowed a better understanding of the dynamics involved in each indicator; the indicators structuring in a causal model allowed the information systematization and, thus, it is contributed to the establishment the management guidelines. / Capes-DS