Submitted by Romulus Lima (romulus.lima@ufpe.br) on 2015-03-10T14:41:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Louise Lopes Lobo.pdf: 2651442 bytes, checksum: 50c48b2888e0d1cd79c9b70fb906dd40 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:41:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Louise Lopes Lobo.pdf: 2651442 bytes, checksum: 50c48b2888e0d1cd79c9b70fb906dd40 (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / O sistema elétrico brasileiro é composto predominantemente por usinas hidrelétricas. Essa predominância hídrica, se por um lado eleva o país a um padrão de geração limpa e barata, por outro exige maior desafio em sua operação. A variabilidade espacial e temporal das condições hidrológicas torna o planejamento da geração uma atividade mais complexa. Com o intuito de superar esse desafio e complexidade, foi instituído o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), que tem como responsabilidades o planejamento e operação do Sistema Interligado Nacional (SIN) a fim de garantir o suprimento de energia, segurança e minimizar os custos na operação. Para a realização do planejamento energético do SIN, são utilizados os modelos matemáticos de otimização Newave e Decomp. Estes modelos consideram todos os recursos e requisitos existentes no sistema e distribui a geração por subsistemas e usinas de forma a minimizar o custo da operação. A análise do histórico de dados da operação mostra que para alguns anos a diferença entre os armazenamentos dos reservatórios de Três Marias e Sobradinho no final do período seco foi elevada, o que não é desejado para a operação, uma vez que a operação dos reservatórios se dá de forma integrada. Visando minimizar essa diferença e identificar padrões de operação que possam ser associadas a essa minimização, foi criado com a ferramenta GAMS um modelo de apoio à decisão. Este modelo utilizou Programação Não-Linear e o solver CONOPT 3. Foram consideradas diferentes estratégias de operação e a determinação da melhor delas se deu através da análise de índices de desempenho. Os resultados apontaram que os índices de desempenho do modelo apresentaram melhores resultados que os do histórico. Foram identificados os padrões de operação para os reservatórios de Três Marias e Sobradinho que levaram a este melhor desempenho.

SANTOS, S. H. L. Aplicação da teoria dos números difusos em um modelo de operação de reservatório, para estudar o comportamento da vazão regularizada e do rendimento. 2008. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-29T11:36:20Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_shlsantos.pdf: 914258 bytes, checksum: df35785f52886b7c9baa4fc205dd9f0a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-30T16:15:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_shlsantos.pdf: 914258 bytes, checksum: df35785f52886b7c9baa4fc205dd9f0a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-30T16:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_shlsantos.pdf: 914258 bytes, checksum: df35785f52886b7c9baa4fc205dd9f0a (MD5) Previous issue date: 2008-01-15 / This work concerns with the application of Fuzzy Theory in the hydrologic system as a reservoir, to evaluate its forecast capacity, in the calculation of the risk of collapse of systems composed by this type of body of water. In the development of the research, a methodology, transforming the equations of the hydrologic balance, in fuzzy equations, was applied. Parameters as time of emptying and evaporation were considered as membership functions, giving, like this, to the model the fuzzy characteristic in their formulations. The flow and the income net were calculated, for different sceneries, as membership functions, where those control variables, with larger pertinence degree, were analyzed. The results showed that the methodology fuzzy could come as an important alternative in the calculation of the risk of collapse of hydrologic systems, as well as, it can, equally, come as a good alternative in the determination of the sustainability of water, in areas with high vulnerability degree, as it happens in semi-arid regions. / Este trabalho trata da aplicação da Teoria Fuzzy em balanço hidrológico de um reservatório, para avaliar sua capacidade de previsão, na determinação do cálculo do risco de falha de sistemas compostos por este tipo de corpo hídrico. No desenvolvimento da pesquisa, uma metodologia, transformando as equações do balanço hidrológico em equações fuzzys, foi aplicada. Parâmetros como tempo de esvaziamento e evaporação foram considerados como funções de pertinências dando, assim, ao modelo um caráter fuzzy em suas formulações. A vazão e o rendimento foram determinados, para diferentes cenários, em forma de funções de pertinências, onde essas variáveis de controle, com maior grau de pertinência foram analisadas. Os resultados mostraram que a metodologia fuzzy pode se apresentar como uma importante alternativa no cálculo do risco de colapso de sistemas hidrológicos, como também, pode, igualmente, se apresentar como uma boa alternativa na determinação da sustentabilidade hídrica, em regiões com alto grau de vulnerabilidade como ocorre em regiões semi-áridas.

RIBEIRO, D. C. M. Modelo de previsão de vazão aplicado ao nordeste brasileiro utilizando a informação climática para auxiliar a operação de hidrossistemas. 2011. 187 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-03T19:48:52Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_dcmribeiro.pdf: 4684142 bytes, checksum: da2bc47e3007acea01e6af5aca2032d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-25T17:11:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_dcmribeiro.pdf: 4684142 bytes, checksum: da2bc47e3007acea01e6af5aca2032d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T17:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_dcmribeiro.pdf: 4684142 bytes, checksum: da2bc47e3007acea01e6af5aca2032d5 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / It is known that water is a resource essential to human survival. Environmental managers around the world have been calling attention to the problem of water scarcity and mismanagement. This study highlighted that in the Northeast of Brazil, particularly in semi-arid, water scarcity is accentuated because of the peculiar characteristics that differentiate it from other places, such as the irregularity and poor distribution of rain in time and space. Mathematical models of seasonal/interannual streamflow forecasting incorporating weather information were developed, as well as the methodology for incorporating these forecasts in the operation, management and study of water systems and flood control. These models were based on the methodology of the K-neighbors developed by Souza Filho and Lall, and on the statistical regression models. The software AcquaNet was also introduced as a mechanism to aid in the operation of reservoir systems. The methodology was applied in reservoirs of the State of Ceará and the Northeast of Brazil. We conclude that the inclusion of streamflow forecasting in the operation of reservoir systems can be an effective tool in water management as this process adds more reliability and quality, and, if properly used, can increase the income generation of the State. / Sabe-se que a água é um recurso essencial à sobrevivência da humanidade. Gestores ambientais do mundo inteiro vêm chamando atenção para o problema da sua escassez e má gestão. O presente trabalho destacou que no Nordeste Brasileiro, particularmente no semiárido, a escassez hídrica acentua-se por conta das características peculiares que o diferem de outros locais, tais como: a irregularidade pluviométrica e a má distribuição das chuvas no tempo e no espaço. Desenvolveram-se modelos matemáticos de previsão de vazões sazonais/interanuais que incorporam as informações climáticas, bem como a metodologia de incorporação dessas previsões na operação e gestão de hidrossistemas e no estudo de controle de cheias. Esses modelos basearam-se na metodologia dos K-vizinhos desenvolvida por Souza Filho e Lall, e nos modelos estatísticos de regressão. Apresentou-se, ainda, o software AcquaNet como mecanismo de auxílio na operação de sistemas de reservatórios. Aplicou-se a metodologia em reservatórios do Estado do Ceará e do Nordeste do Brasil. Concluiu-se que a inclusão da previsão de vazões na operação de sistemas de reservatórios pode ser um instrumento eficaz na gestão dos recursos hídricos à medida que agrega a este processo mais confiabilidade e qualidade, e, desde que corretamente utilizada, pode aumentar a geração de capital do Estado.

TEIXEIRA, José João Lopes. Hidrossedimentologia e disponibilidade hídrica da bacia hidrográfica da Barragem de Poilão, Cabo Verde. 2011. 99 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-23T19:12:56Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_jjlteixeira.pdf: 3839776 bytes, checksum: 6285b2530d2a3d140648b471503aabd5 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T20:16:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_jjlteixeira.pdf: 3839776 bytes, checksum: 6285b2530d2a3d140648b471503aabd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T20:16:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_jjlteixeira.pdf: 3839776 bytes, checksum: 6285b2530d2a3d140648b471503aabd5 (MD5) Previous issue date: 2011 / Cape Verde Islands, located in the West African coast, are influenced by the Sahara desert, making the climate characterized by very low rainfall and great spatial and temporal variability. The rainfall events are highly concentrated generating large flows to the sea. The increase of water availability requires construction and maintenance of infrastructure to capture and conserve rainwater, and also an efficient management of these resources. Nowadays, capture, storage and mobilization of water surface through construction of dams is one of the strategic priorities of the policy of the State of Cape Verde. Studies of hydrology and sedimentology of the only existing reservoir (Poilão Dam, 1.2 hm³) and its watershed are the basic requirements for adequate design, management and monitoring of this infrastructure. In this sense, the present study aimed at systematizing hydrological and sediment information of the Poilão Dam and providing a long-term operational proposal. The altitude of the basin varies from 99 m, situated on the dam, up to 1394m. For the study, the following data were used and systematized: rainfall dataset from 1973 to 2010; records of instantaneous flow for the period of 1984 to 2000; and agro-climatic records from 1981 to 2004. To fill the gaps of both flow and suspended-sediment discharge, the rating-curve method was used. To estimate sediment yield in the watershed it was applied the Universal Soil Loss Equation (USLE), associated with the Sediment Delivery Ratio (SDR). The sediment release efficiency rate of the reservoir was estimated by Brune method and the sediment distribution inside the reservoir by the empirical area reduction method described by Borland and Miller, and reviewed by Lara. To assess water availability, water yield versus reliability curves were used. These curves were obtained by the computer code VYELAS, developed by Araújo and based on Campos approach. The reduction of the water yield (caused by the reservoir silting) within the period from 2006 to 2026 was also assessed. It was concluded that the average annual rainfall in the watershed is 323 mm, concentrating 73% in August and September; the watershed presents a number of curve (CN) of 76 with an initial abstraction (Ia) of 26 mm, the runoff coefficient is 19% and the average annual inflow is 1.7 hm³ (coefficient of variation 0.73); the water availability at 85% reliability level is estimated at 0.548 hm³/year and not 0.671 hm³/year as the original design indicates. With a sediment discharge estimated at 22,185 m³/year, it was concluded that, by the year 2026, the annual reservoir storage capacity reduction rate is 1.18% (due to siltation), causing a 41% reduction of the initial water availability. At that time, losses due to evaporation and spillway overflow totalize 81% of annual inflow. Based on these results, a Poilão reservoir operation proposal is presented. / O Arquipélago de Cabo Verde, situado na costa ocidental africana, sofre influência do deserto de Saara tornando o clima caracterizado por pluviometria muito baixa e distribuída irregularmente no espaço e no tempo. As chuvas são muito concentradas, gerando grandes escoamentos para o mar. O aumento da disponibilidade hídrica requer além da construção e manutenção de infraestrutura de captação e conservação de águas pluviais, uma gestão eficiente destes recursos. Atualmente, constitui um dos eixos estratégicos da política do Estado de Cabo Verde, a captação, o armazenamento e a mobilização de águas superficiais através de construção de barragens. Estudos do comportamento hidrológico e sedimentológico do reservatório e da sua bacia de contribuição constituem premissas básicas para adequados dimensionamento, gestão e monitoramento da referida infraestrutura. É nesse sentido que o presente estudo objetivou sistematizar informações hidrológicas e sedimentológicas da bacia hidrográfica da Barragem de Poilão (BP) e apresentou proposta operacional de longo prazo. A área de estudo ocupa 28 km² da Bacia Hidrográfica da Ribeira Seca (BHRS) na Ilha de Santiago. A altitude da bacia varia de 99 m, situada na cota da barragem, até 1394 m. Para o estudo, foram utilizados e sistematizados série pluviométrica de 1973 a 2010, registros de vazão instantânea do período 1984 a 2000 e registros agroclimáticos da área de estudo de 1981 a 2004. Para o preenchimento das falhas tanto dos escoamentos como da descarga sólida em suspensão, foi utilizado o método de curva chave. Para estimativa de produção de sedimentos na bacia, aplicou-se a Equação Universal de Perda de Solo (USLE) associada à razão de aporte de sedimentos (SDR). O índice de retenção de sedimentos no reservatório foi estimado pelo método de Brune e a distribuição de sedimento pelo método empírico de redução de área descrito por Borland e Miller e revisado por Lara. Para gerar e simular curvas de vazão versus garantia foi utilizado código computacional VYELAS, desenvolvido por Araújo e baseado na abordagem de Campos. Também foi avaliada uma possível redução da vazão de retirada do período 2006 a 2026, provocada pelo assoreamento do reservatório. Concluiu-se que, em média, a precipitação anual é de 323 mm, concentrando-se 73% nos meses de agosto e setembro; a bacia de contribuição apresenta número de curva (CN) 76, com abstração inicial (Ia) de 26 mm, coeficiente de escoamento de 19% e vazão anual afluente de 1,7 hm³ (Cv = 0,73); a disponibilidade hídrica para garantia de 85% é 0,548 hm³/ano e não 0,671 hm³/ano, como indica o projeto original da barragem. Com uma descarga sólida avaliada em 22.185 m³/ano, estima-se que, até o ano de 2026, a capacidade do reservatório seja reduzida a uma taxa de 1,8 % ao ano, devido ao assoreamento, provocando uma redução de 41% da disponibilidade hídrica inicial. Em 2026, segundo as estimativas dessa pesquisa, as perdas por evaporação e sangria deverão ser da ordem de 81% da vazão afluente ao reservatório. Na base desses resultados se apresentou proposta de operação da Barragem de Poilão.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-28T22:10:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Fellipe Henrique Borba Alves.pdf: 14338383 bytes, checksum: 8f642c7124b0b97eb6b6d04da6fc748b (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:01:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Fellipe Henrique Borba Alves.pdf: 14338383 bytes, checksum: 8f642c7124b0b97eb6b6d04da6fc748b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Fellipe Henrique Borba Alves.pdf: 14338383 bytes, checksum: 8f642c7124b0b97eb6b6d04da6fc748b (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / A Região Nordeste do Brasil é comumente associada às secas prolongadas. No entanto, áreas específicas estão susceptíveis à ocorrência de chuvas intensas, onde podem ser geradas enchentes catastróficas. Nesse contexto, para a bacia do rio Una, em Pernambuco, foi desenvolvido um modelo de previsão de enchentes, capaz de integrar informações de previsão de chuva, modelagem hidrológica e modelagem hidrodinâmica. Neste trabalho buscou-se analisar dados dos modelos de previsão de chuva ETA 40 Km e APAC 9 Km, avaliar a distribuição da vazão gerada através de modelo hidrológico HEC-HMS e testar novos coeficientes de calibração, simular no modelo hidrodinâmico HEC-RAS o efeito da construção de barragens nas cidades de Palmares, Água Preta e Barreiros para o maior evento de chuva já registrado, ocorrido em 2010. Os resultados encontrados indicaram relevante diferença quantitativa e posicional nos dados dos modelos de previsão. O modelo hidrológico HEC-HMS teve melhorias na distribuição de vazão ao longo da bacia e na estabilidade global das vazões geradas. O modelo hidrodinâmico demonstrou redução significativa na vazão de pico a montante das áreas urbanas de Palmares, Água Preta e Barreiros, respectivamente. No entanto, mesmo com redução expressiva de vazão, as inundações nesses municípios ainda podem ocorrer caso eventos semelhantes ao de 2010 venham a acontecer. / Northeast Brazil is commonly associated with prolonged drought effects. However, in specific areas are likely to occur from intense rainfall events, where such events generate catastrophic flooding. In this context, an Advanced Flood Forecasting Model was developed for an Una river basin in Pernambuco, capable of integrating information on rainfall forecasting, hydrological modeling and hydrodynamic modeling. The objective of this work is to analyze the data of the ETA 40 km and APAC 9 km rain forecast models, to evaluate a flow distribution generated through a HEC-HMS hydrological model and to test new calibration coefficients, to simulate in hydrodynamic model HEC-RAS the effect of flood control dams and generate a flood spot in the cities of Palmares, Água Preta and Barreiros, considering the largest rainfall event ever recorded in 2010. The results indicated the quantitative difference and the data of the forecast models, the HEC-HMS hydrological model had improvements in the flow distribution along the basin and in the overall stability of the flows generated, the hydrodynamic model demonstrated a reduction in the upstream peak flow of the urban areas of Palmares, Água Preta and Barreiros, respectively. However, even with expressive flow reduction, such as floods in municipalities can still occur if events similar to the year 2010 occur again.

O trabalho trata do desempenho dos sistemas de reservatórios segundo a ótica dos usos múltiplos da água. A pesquisa é fundamentada no uso de modelos de otimização de Programação Não-Linear criados com a ferramenta GAMS e resolvidos com o pacote de otimização MINOS, que resultou no modelo SFPLUS. O estudo de caso refere-se ao sistema de reservatórios da bacia do rio São Francisco. Numa primeira fase, o estudo enfoca a otimização do sistema segundo dois métodos para análise de usos múltiplos: o método das restrições e o método das ponderações. Na seqüência, faz-se uma exploração sobre as alternativas para tratamento dos aspectos estocásticos do problema. Os principais resultados indicam que o método das restrições é mais fácil e direto de ser aplicado. Explicita claramente os trade-offs entre os usos competitivos. Porém, permite a análise de no máximo três usos. Por outro lado, o método das ponderações permite avaliar um número maior de usos. Contudo, é necessário estabelecer a priori os coeficientes de ponderação entre os usos competitivos. Quanto à questão estocástica, para o caso estudado, verifica-se que o número de séries sintéticas geradas não influi significativamente na forma das distribuições de probabilidades das variáveis geradas pelo modelo. Contudo, essas distribuições são sensíveis ao fato de se usar séries históricas ou séries sintéticas, principalmente nos seus extremos. Além disso, o uso de séries sintéticas afeta os resultados da análise de usos múltiplos quando comparados com os resultados obtidos a partir de dados históricos. / This thesis deals with multiple purpose reservoir systems operation and its performance. The main aspects are related to trade-off analysis by using non-linear programming optimization models. Therefore, the SFPLUS model were developed with the GAMS software and solved by the MINOS package. The case study refers to the São Francisco river basin reservoir system. Initially, some research is done on two methods of formulating the objective function: the restriction method and the weighting method. Secondly, an alternative analysis on the stochastic aspects involving the problem is presented. According to the main results, the restriction method is an easy and direct approach, by which is possible to express the trade-offs very clearly. However, it is not possible to analyze more than three uses. On the other hand, the main advantage of the weighting method is to allow the analysis of greater number of uses. The problem with the weighting method is concerned with the weighting coefficients, which have to be defined previously. Referring to the stochastic aspects, case study results show that the number of inflow series generated synthetically does not affect significantly the probability distributions of the system performance variables calculated by optimization models. However, the shape of those distributions is sensible to the fact of using historical data or synthetic series, mainly for extreme values. Moreover, the use of synthetic series affects multiple-use results when compared to the results generated with historical data.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-16T21:10:17Z No. of bitstreams: 1 DÁTIA PAULA MARQUES MAIA LUCENA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1669662 bytes, checksum: e6aeed62df7d854d9943d6f2cf6efe3e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T21:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÁTIA PAULA MARQUES MAIA LUCENA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1669662 bytes, checksum: e6aeed62df7d854d9943d6f2cf6efe3e (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / CNPq / Reservatórios localizados em regiões semiáridas apresentam alta variabilidade nas afluências hídricas, baixas vazões de regularização, comparadas a outros em climas mais úmidos, e são sujeitos a grandes perdas por evaporação, principalmente quando cheios, fazendo com que a gestão efetiva dos mesmos seja de extrema importância. Este trabalho mostra como modelos matemáticos podem ser utilizados como ferramenta de apoio a tomada de decisão na operação de reservatórios e como medidas de gestão podem afetar situações de racionamento e crise hídrica. O caso de estudo dessa pesquisa é o reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão), localizado em Campina Grande-PB, semiárido brasileiro. O açude Boqueirão recentemente enfrentou a maior crise hídrica desde sua construção, uma gestão não otimizada pode ser apontada como uma das causas do agravamento dessa crise hídrica. É proposta uma metodologia que consiste na definição de oito cenários, compostos por ações ou conjunto de ações que poderiam ter sido tomadas em relação à gestão hídrica do manancial. Dentre o conjunto de ações propostas, tem-se ações meramente gerenciais e outras que envolvem a utilização de técnicas de redução de perdas por evaporação. Tais cenários foram simulados no modelo matemático AcquaNet, para um período de 63 meses, para analisar qual ação teria sido a mais benéfica para a população, e como cada conjunto de ações poderiam ter impactado, quantitativamente, a questão do racionamento em Campina Grande e região. Para fazer a análise e comparação desses cenários, foram utilizados índices de sustentabilidade (confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade), bem como os valores dos volumes finais do reservatório e atendimento médio à demanda em cada cenário. A partir destes, foram feitas as comparações entre os cenários para identificação das medidas que causaram maior impacto no sistema. Os resultados encontrados demonstraram que as medidas que incluíram a adoção de técnicas de redução de evaporação na bacia hidráulica do reservatório poderiam ter evitado completamente a adoção do severo racionamento a que a população foi submetida por um longo período de tempo. Adicionalmente, fica demonstrado que modelos matemáticos de simulação podem ser muito úteis na tomada decisão quanto a gestão de reservatórios em épocas de escassez hídrica, principalmente em regiões de clima árido ou semiárido. / Reservoirs located in semi-arid regions present high hydrological variability, low regularization flows, compared to others in more humid climates, and are subject to large evaporation losses, mainly in their periods of high water levels, making their effective management extremely important. This article aims to show how mathematical models can be used as a tool to support decision-making process in the operation of reservoirs and how management measures can affect rationing and water crises. The case study of this research is the Epitacio Pessoa Reservoir (also called Boqueirão), located in the city of Campina Grande-PB, Brazilian semiarid region. The Boqueirão went through the biggest water crisis since its construction, a non-optimized management of these resources can be pointed as one of the causes of these water crisis aggravation. It is proposed a methodology that consists in the definition of eight scenarios, composed by actions or set of actions that could have been taken regarding to the water management of this reservoir during that period. Among the set of actions proposed, there are managing actions and others involving the use of techniques to reduce evaporation losses. The scenarios were simulated with the mathematical model AcquaNet, for a period of 63 months, in order to analyze which action would have been the most beneficial for the population, and how each set of actions could have, quantitatively, affected the water shortage issue in Campina Grande and region. Sustainability indexes (reliability, resilience and vulnerability), reservoir final volumes and average meeting of the water demand requirements, were used to analyze and compare the scenarios. From these results, comparisons were made among the scenarios to identify the measures that would have caused the greatest impact on the system. The results pointed out that measures which included the use of evaporation rates reduction techniques in the reservoir’s hydraulic basin could have completely avoided the adoption of severe rationing to which the population was submitted for a long time. In addition, it is demonstrated that mathematical simulation models can be useful in decision-making processes regarding the management of reservoirs in a water scarcity situation, especially in arid or semi-arid climate regions.

O trabalho trata do desempenho dos sistemas de reservatórios segundo a ótica dos usos múltiplos da água. A pesquisa é fundamentada no uso de modelos de otimização de Programação Não-Linear criados com a ferramenta GAMS e resolvidos com o pacote de otimização MINOS, que resultou no modelo SFPLUS. O estudo de caso refere-se ao sistema de reservatórios da bacia do rio São Francisco. Numa primeira fase, o estudo enfoca a otimização do sistema segundo dois métodos para análise de usos múltiplos: o método das restrições e o método das ponderações. Na seqüência, faz-se uma exploração sobre as alternativas para tratamento dos aspectos estocásticos do problema. Os principais resultados indicam que o método das restrições é mais fácil e direto de ser aplicado. Explicita claramente os trade-offs entre os usos competitivos. Porém, permite a análise de no máximo três usos. Por outro lado, o método das ponderações permite avaliar um número maior de usos. Contudo, é necessário estabelecer a priori os coeficientes de ponderação entre os usos competitivos. Quanto à questão estocástica, para o caso estudado, verifica-se que o número de séries sintéticas geradas não influi significativamente na forma das distribuições de probabilidades das variáveis geradas pelo modelo. Contudo, essas distribuições são sensíveis ao fato de se usar séries históricas ou séries sintéticas, principalmente nos seus extremos. Além disso, o uso de séries sintéticas afeta os resultados da análise de usos múltiplos quando comparados com os resultados obtidos a partir de dados históricos. / This thesis deals with multiple purpose reservoir systems operation and its performance. The main aspects are related to trade-off analysis by using non-linear programming optimization models. Therefore, the SFPLUS model were developed with the GAMS software and solved by the MINOS package. The case study refers to the São Francisco river basin reservoir system. Initially, some research is done on two methods of formulating the objective function: the restriction method and the weighting method. Secondly, an alternative analysis on the stochastic aspects involving the problem is presented. According to the main results, the restriction method is an easy and direct approach, by which is possible to express the trade-offs very clearly. However, it is not possible to analyze more than three uses. On the other hand, the main advantage of the weighting method is to allow the analysis of greater number of uses. The problem with the weighting method is concerned with the weighting coefficients, which have to be defined previously. Referring to the stochastic aspects, case study results show that the number of inflow series generated synthetically does not affect significantly the probability distributions of the system performance variables calculated by optimization models. However, the shape of those distributions is sensible to the fact of using historical data or synthetic series, mainly for extreme values. Moreover, the use of synthetic series affects multiple-use results when compared to the results generated with historical data.

O presente trabalho apresenta um modelo geral de simulação em tempo real de operação de reservatórios que trabalha como parte de um sistema de suporte à decisão, fornecendo informações sobre as disponibilidades hídricas do sistema de múltiplos reservatórios, em função de restrições vinculadas aos volumes armazenados. Este modelo é composto de duas partes: um software de pré-processamento, escrito em linguagem Python, que constrói os arquivos de entrada do programa principal, e um software responsável pela simulação da operação de um sistema de reservatórios (OperRes), escrito parte em Python e parte em Fortran. O modelo é aplicado à bacia do rio Paraguaçu localizada no estado da Bahia. A bacia apresenta como principal reservatório o açude formado pela barragem de Pedra do Cavalo, que é responsável pela maior parte do abastecimento da cidade de Salvador e região metropolitana. A aplicação do modelo é feita com o objetivo de se verificar a sua adequação à região em estudo, através da comparação dos dados reais com os resultados das simulações. Também é feita a simulação da operação dos treze açudes representados no sistema para se obter o resultado do seu comportamento durante um período de sete meses de estiagem. / This work shows a general simulation model of reservoirs operation to be run in real time working as part of a decision support system, which is supposed to give information about water availability in the reservoir system. This model is built in two parts: a pre-processing software, written in Python language, which builds the data files of the main program, and another software dedicated to the simulation of the reservoir system operation (OperRes) written in Python and Fortran languages. The model is applied to the Paraguaçu river basin, at Bahia State, Brazil. Pedra do Cavalo Dam is the basin main reservoir, which is responsible for most of Salvador city and metropolitan region water supply. The model application is performed to verify its adequacy to the studied region, comparing real date and simulation values. The operation of a system composed of thirteen reservoirs is also simulated, in order to obtain results of their behavior during seven months of drought period.

O presente trabalho apresenta um modelo geral de simulação em tempo real de operação de reservatórios que trabalha como parte de um sistema de suporte à decisão, fornecendo informações sobre as disponibilidades hídricas do sistema de múltiplos reservatórios, em função de restrições vinculadas aos volumes armazenados. Este modelo é composto de duas partes: um software de pré-processamento, escrito em linguagem Python, que constrói os arquivos de entrada do programa principal, e um software responsável pela simulação da operação de um sistema de reservatórios (OperRes), escrito parte em Python e parte em Fortran. O modelo é aplicado à bacia do rio Paraguaçu localizada no estado da Bahia. A bacia apresenta como principal reservatório o açude formado pela barragem de Pedra do Cavalo, que é responsável pela maior parte do abastecimento da cidade de Salvador e região metropolitana. A aplicação do modelo é feita com o objetivo de se verificar a sua adequação à região em estudo, através da comparação dos dados reais com os resultados das simulações. Também é feita a simulação da operação dos treze açudes representados no sistema para se obter o resultado do seu comportamento durante um período de sete meses de estiagem. / This work shows a general simulation model of reservoirs operation to be run in real time working as part of a decision support system, which is supposed to give information about water availability in the reservoir system. This model is built in two parts: a pre-processing software, written in Python language, which builds the data files of the main program, and another software dedicated to the simulation of the reservoir system operation (OperRes) written in Python and Fortran languages. The model is applied to the Paraguaçu river basin, at Bahia State, Brazil. Pedra do Cavalo Dam is the basin main reservoir, which is responsible for most of Salvador city and metropolitan region water supply. The model application is performed to verify its adequacy to the studied region, comparing real date and simulation values. The operation of a system composed of thirteen reservoirs is also simulated, in order to obtain results of their behavior during seven months of drought period.