Hidrologia, Ambiente e Recursos Hídricos 2009 / Rodrigo Proença de Oliveira

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1 Hidrologia, Ambiente e Recursos Hídricos 2009 / 2010 Rodrigo Proença de Oliveira

2 Simulação do funcionamento de uma albufeira IST: Hidrologia, Ambiente e Recursos Hídricos Rodrigo Proença de Oliveira,

3 Necessidade de armazenamento Armazenamento Afluência Efluência Albufeiras Aquíferos Evaporação Recarga Albufeiras e aquíferos proporcionam uma capacidade de armazenamento temporário da água o que permite a compatibilização temporal das disponibilidade de água com as necessidades.

4 Zonas de armazenamento Evaporação Captação NMC NPA Afluências Nme Volume de encaixe de cheias Volume útil Volume morto Descarga Energia H Volume turbinado

5 Dimensionamento do volume de encaixe de cheias Qafluente NMC NPA Encaixe de cheias Descarga Volume útil Qefluente Nme Volume morto Tempo Tempo Redução do pico da cheia Volume encaixado

6 Caudal descarregado IST: Gestão Integrada de Bacias Hidrográficas Rodrigo Proença de Oliveira,

7 Dimensionamento do volume morto Volume morto: Volume abaixo do nível da tomada de água de cota mais baixa Dimensão do volume morto: Depende da orografia do local de implantação da barragem; Caudal sólido afluente à albufeira; Expectativa de vida útil da infra-estrutura. NMC NPA Deposição de sólidos Caudal sólido Nme Volume morto Descarga de fundo

8 Dimensionamento do volume útil Qual deve ser o valor adequado do volume útil de uma albufeira, para satisfazer um conjunto de usos com uma dada garantia de abastecimento? Excesso de volume útil: Maior volume de investimento; Maior custo de operação; Impactos mais significativos; Défice de volume útil: Insuficiente garantia de abastecimento.

9 Balanço de massas Evaporação Captação NMC Volume de encaixe de cheias Descarga NPA Afluências Nme Volume útil Energia H Volume morto Volume turbinado V t+1 = V t + Q t E t R 1, t R 2, t S t E t V t+1 Volume armazenado no inicio do mês t+1 V t Volume armazenado no inicio do mês t E t Volume evaporado durante o mês t Q t Volume afluente durante o mês t R 1,t Volume captado (atribuído ao uso 1) durante o mês t R 2,t Volume captado (atribuído ao uso 2) durante o mês t S t Volume descarregado (pelo descarregador de cheias) durante o mês t Qt V R 1t R 2t S t

10 Simulação matemática E t Q t V R 1t R 2t S t Balanço de massas V t+1 = V t + Q t E t R 1 t R 2 t S t Cálculo da evaporação: Et = At x et (volume, e.g. dam3) At - Área inundada (e.g. km2) et Evaporação (mm) A = f(v), A = f(h) curva de área inundada V = f(h), curva de volumes armazenados

11 Curva características Curva de áreas inundadas Cota do plano de água, H Area inundada, A Curva de volumes armazenados Cota do plano de água, H Volume armazenado, V

12 Curvas características - Alqueva

13 Simulação matemática Regra de operação para o periodo t R t = f(v t, N t ) R t + S t N t K t V t +Q t S t (valor descarregado); Necessidade, N t ; Volume (capacidade) da albufeira, K; S t = max (0, V t +Q t -N t -E t -K)

14 Simulação (em MS Excel)

15 Resultados Volume Armazenado (dam3) Out-17 Out-20 Out-23 Out-26 Out-29 Out-32 Out-35 Out-38 Out-41 Out-44 Out-47 Out-50 Out-53 Out-56 Out-59 Out-62 Out-65 Out-68 Out-71 Out-74 Out-77 Out-80 Out-83 Out-86 Out-89

16 K = dam3 N = dam3/mês Resultados Volume Armazenado (dam3) K = dam3 N = dam3/mes Out-17 Out-20 Out-23 Out-26 Out-29 Out-32 Out-35 Out-38 Out-41 Volume Armazenado (dam3) Out-44 Out-47 Out-50 Out-53 Out-56 Out-59 Out-62 Out-65 Out-68 Out-71 Out-74 Out-77 Out-80 Out-83 Out-86 Out-89 0 Out-17 Out-20 Out-23 Out-26 Out-29 Out-32 Out-35 Out-38 Out-41 Out-44 Out-47 Out-50 Out-53 Out-56 Out-59 Out-62 Out-65 Out-68 Out-71 Out-74 Out-77 Out-80 Out-83 Out-86 Out-89

17 Indicadores de desempenho Garantia/fiabilidade Mede a capacidade do sistema em satisfazer as necessidades Tempo: Garantia_T = #anos sem falha / #anos simulados Volume: Garantia_V = Volume fornecido / Necessidades Vulnerabilidade Mede a gravidade das falhas; Exemplos: Duração média das falhas; % das necessidades não satisfeitas em caso de falha Resiliência Mede a capacidade do sistema em recuperar de uma falha Probabilidade de não existir uma falha após uma falha (número de vezes em que uma falha sucede a uma falha sobre o número total de falhas).

18 Relações Volume fornecido vs volume da albufeira vs garantia Em Volume fornecido G3 G2 G1 Volume da albufeira, K Volume fornecido vs volume da albufeira para diferentes variabilidades de escoamento afluente Em Volume fornecido com um dado valor de garantia S3 S2 S1 Volume da albufeira, K

19 Relações Volume fornecido vs volume da albufeira vs garantia Em Volume fornecido G3 G2 G1 G1 > G2 > G3 Volume da albufeira, K Volume fornecido com um dado valor de garantia Volume fornecido vs volume da albufeira para diferentes variabilidades de escoamento afluente Em S3 S2 S1 S1 > S2 > S3 Volume da albufeira, K

20 Problema Determinada albufeira, com uma capacidade útil de 2304 dam 3, apresenta no início de um dado mês um volume útil armazenado de 1560 dam 3. Sabendo que durante esse mês afluiu à albufeira um volume de água, já descontada a evaporação, de 1680 dam 3 e que se forneceram m 3, estime o volume de água descarregado. IST: Gestão Integrada de Bacias Hidrográficas Rodrigo Proença de Oliveira,

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