DIRETRIZES PARA AS REGRAS DE OPERAÇÃO DE CONTROLE DE CHEIAS BACIA DO RIO JACUÍ (CICLO )

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1 DIRETRIZES PARA AS REGRAS DE OPERAÇÃO DE CONTROLE DE CHEIAS ACIA DO RIO JACUÍ (CICLO ) Operador Nacional do Sistema Elétrico Diretoria de Planejamento Programação da Operação Rua Júlio da Carmo 251, Cidade Nova Rio de Janeiro RJ Tel.: Fax:

2 2016/ONS Todos os direitos reservados. Qualquer alteração é proibida sem autorização. ONS RE 154/2016 DIRETRIZES PARA AS REGRAS DE OPERAÇÃO DE CONTROLE DE CHEIAS ACIA DO RIO JACUÍ (CICLO ) Outubro de 2016

3 Sumário 1 Introdução 5 2 Metodologia para operação de controle de cheias Aspectos gerais Premissas ásicas Caracterização de cheia na bacia hidrográfica Vazões nos pontos de controle Vazões previstas Ocupação de volumes de espera dos reservatórios Indicativo de violação das restrições hidráulicas de vazões máximas na bacia hidrográfica Critérios gerais para a caracterização da situação de operação de controle de cheias Procedimentos operativos gerais Procedimentos prévios ao período de controle de cheias Procedimentos para a situação de operação normal Procedimentos para a situação de operação em atenção para controle de cheias Procedimentos para a situação de operação em alerta para controle de cheias Procedimentos para a situação de operação em emergência para controle de cheias Declaração da situação de operação de controle de cheias 19 3 Aplicação da metodologia Sistema de reservatórios Cenário Hidrológico Caracterização da situação de operação de controle de cheias no PMO Caracterização situação de operação de controle de cheias no PDF 23 4 Procedimentos para operação de controle de cheias Programa diário de defluências PDF e sua consolidação PDFc Procedimentos para situação de operação Normal para controle de cheias Procedimentos para situação de operação Atenção para controle de cheias 26 3 / 37

4 4.4 Procedimentos para situação de operação Alerta para controle de cheias Procedimentos para situação de operação Emergência para controle de cheias 28 5 Operação hidráulica das demais usinas da bacia do rio Jacuí Ernestina Passo Real Maia Filho (Jacuí) Itaúba Dona Francisca 29 6 Perda de comunicação 30 7 Coordenação operacional do controle de cheias 30 8 Sistema de informação 30 Referências bibliográficas 31 ANEXO I Volumes de espera em Passo Real 32 ANEXO II Diagramas de operação normal de Passo Real 34 ANEXO III Diagrama de operação em emergência de Passo Real 35 Lista de figuras, quadros e tabelas 37 4 / 37

5 1 Introdução O planejamento da operação hidráulica para o controle de cheias dos reservatórios do Sistema Interligado Nacional - SIN é realizado em duas etapas. Na primeira são desenvolvidos os estudos de prevenção de cheias, nos quais são determinadas as necessidades de recursos físicos para o controle de cheias. Na segunda etapa são realizados estudos para a definição das diretrizes para as regras de operação de controle de cheias, nos quais são estabelecidas as medidas a serem tomadas durante a ocorrência de cheias, tanto de caráter administrativo como de engenharia. O presente relatório apresenta as diretrizes para as regras de operação de controle de cheias do sistema independente da bacia do Rio Jacuí, resultantes dos estudos relativos à segunda etapa do planejamento da operação hidráulica desta bacia. Conforme preconizado nos Procedimentos de Rede do ONS, no Submódulo 9.4 Estabelecimento das Regras para Operação de Controle de Cheias - do módulo 9 Recursos Hídricos e Meteorologia, foram utilizados os resultados dos estudos de prevenção de cheias desta bacia, constantes no relatório ONS RE 0124/2016 Plano Anual de Prevenção de Cheias Ciclo No referido estudo, para a bacia do rio Jacuí, não foi adotada a classificação de cenário hidrológico e foram considerados tempos de recorrência de 9,5 anos para a restrição hidráulica devido ao cultivo de arroz a jusante de Dona Francisca e de 100 anos para a restrição hidráulica devido à casa de força da usina Jacuí, na bacia do rio Jacuí, conforme foi indicado pela CEEE-GT. Neste relatório, são apresentados os volumes de espera resultantes do referido estudo para a bacia do rio Jacuí. O estudo de prevenção de cheia indicou a necessidade de alocação de volume de espera, em Dona Francisca para o controle de cheias relativa ao cultivo do arroz a jusante desta usina, em algumas semanas do período novembro de 2016 a abril de Entretanto, como esta usina não possui reservatório de regularização, com capacidade de alocação de volume de espera, não será possível garantir o tempo de recorrência de 9,5 anos, em algumas semanas desse período. O rio Jacuí situa-se na acia Atlântica e não tem interferência com nenhuma outra bacia hidrográfica com aproveitamentos hidrelétricos integrantes do SIN. O sistema independente para controle de cheias da bacia do rio Jacuí é constituído pelo reservatório da usina hidrelétrica Passo Real, em cujo reservatório de regularização deverá ser alocado todo o volume de espera necessário para atender às restrições existentes. A jusante desta usina, configura-se em cascata, as seguintes usinas hidrelétricas em operação, despachadas pelo ONS: Jacuí, Itaúba e Dona Francisca. O controle de cheias do reservatório da PCH Ernestina, localizada na cabeceira desta bacia, não é de responsabilidade do ONS por não ser 5 / 37

6 despachada centralizadamente por este operador, de acordo com o critério vigente, sendo de inteira responsabilidade do agente proprietário, a CEEE-GT. As principais características dos aproveitamentos hidrelétricos da bacia do rio Jacuí estão apresentadas no quadro 1 e o perfil longitudinal da bacia do rio Jacuí com a localização dos aproveitamentos e indicação de seus níveis operativos de montante, na figura 1. O presente relatório atualiza e substitui o relatório ONS RE 134/ "Diretrizes para as Regras de Operação de Controle de Cheias - acia do Rio Jacuí - Ciclo ". Quadro 1 Principais características dos aproveitamentos da bacia do rio Jacuí Empresa Aproveit. Rio Dist.até a Pot. inst. Restrições operativas A.D. (km²) V.U. (km³) foz (km) (MW) Mont.(m) Jus.(m³/s) CEEE-GT Passo Real Jacuí , (1) CEEE-GT Jacuí Jacuí , CEEE-GT Itaúba Jacuí , DFESA(3) D.Francisca Jacuí , (2) (1) Restrição hidráulica em UHE Jacuí, devido a inundação da subestação e casa de força desta usina. (2) Restrição hidráulica em UHE Dona Francisca, devido ao cultivo do arroz, no período de novembro a abril. 3) A UHE Dona Francisca da DFESA é operada pela CEEE-GT. Figura 1 Perfil longitudinal da bacia do rio Jacuí com a localização dos aproveitamentos. 6 / 37

7 2 Metodologia para operação de controle de cheias 2.1 Aspectos gerais Conforme estabelecido no Submódulo 9.3 Planejamento Anual de Prevenção de Cheias, os sistemas de reservatórios para controle de cheias podem ser classificados em dois tipos: interdependentes e independentes. Os sistemas de reservatórios interdependentes para controle de cheias são constituídos por dois ou mais reservatórios operados por diferentes agentes de geração, cujos reservatórios apresentem as seguintes características: tenham capacidade de influenciar na proteção de locais situados a jusante de outros reservatórios, sujeitos à restrição de vazão máxima; ou possam ser influenciados por outros reservatórios situados a montante, na proteção de locais situados imediatamente a jusante. Os sistemas de reservatórios para controle de cheias que não apresentem as características anteriormente listadas são classificados como sistemas de reservatórios independentes para controle de cheias. A situação de operação de controle de cheias pode ser classificada em Normal, Atenção, Alerta e Emergência, e refere-se ao local da restrição hidráulica considerada, denominado, também, ponto de controle. As situações de operação são caracterizadas conforme o Quadro 2 do Submódulo 9.4, mostrado a seguir: Quadro 2 de cheias Caracterização das situações de operação dos sistemas de reservatórios no período de controle SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO NO PERÍODO DE CONTROLE DE CHEIAS SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO DESCRIÇÃO Não há caracterização de cheia, não há ocupação de volumes de espera e não há indicativo de violação de restrições hidráulicas de vazões Normal máximas, consideradas ou não no Plano Anual de Prevenção de Cheias - PAPC. Atenção Há caracterização de cheia ou há ocupação de volumes de espera; e não há indicativo de violação de restrições hidráulicas de vazões máximas consideradas no PAPC; e não há indicativo de violação de restrição hidráulica de vazões máximas não considerada no PAPC. 7 / 37

8 SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO NO PERÍODO DE CONTROLE DE CHEIAS SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO DESCRIÇÃO Alerta Há caracterização de cheia, há ocupação de volumes de espera e há indicativo de violação das restrições hidráulicas de vazões máximas consideradas no PAPC; ou há indicativo de violação de restrição hidráulica de vazões máximas não considerada no PAPC. Emergência Há caracterização de cheia, há ocupação de volumes de espera e há violação de restrições hidráulicas de vazões máximas consideradas no PAPC; ou há violação de restrição hidráulica de vazões máximas não considerada no PAPC. De acordo com o item do Submódulo 9.4, os critérios para a caracterização da situação de operação são estabelecidos, de forma objetiva, nas regras de operação dos sistemas de reservatórios, elaboradas em conjunto pelo ONS e os agentes de geração, com base nas características de cada reservatório e da bacia hidrográfica associada. Neste contexto, as situações de operação são estabelecidas da seguinte forma: Nos sistemas de reservatórios para controle de cheias com restrição de vazão máxima a jusante, a situação de operação é caracterizada no ponto de controle e estendida ao(s) aproveitamento(s) hidroelétrico(s) situado(s) imediatamente a montante deste, a partir das vazões afluentes, dos indicativos de risco e dos volumes vazios existentes no sistema de reservatórios. Na apuração dos volumes de espera, são considerados todos os reservatórios situados a montante do local de restrição e que compõem o sistema de reservatórios para controle de cheias. Nos sistemas de reservatórios para controle de cheias com restrição de nível máximo a montante, a situação de operação é caracterizada no ponto de controle e estendida ao reservatório situado imediatamente a jusante deste e que influencia nesse nível, a partir das vazões afluentes e da influência do reservatório no local da restrição. Entende-se por ponto de controle o local da restrição estabelecida. A responsabilidade na operação de controle de cheias em sistemas de reservatórios, que trata o item 6.4 do Submódulo 9.4, aplica-se somente ao(s) aproveita- 8 / 37

9 mento(s) hidroelétrico(s) situado(s) imediatamente a montante do ponto de controle, no caso de restrição de vazão máxima a jusante, e ao reservatório situado imediatamente a jusante do ponto de controle, no caso de restrição de nível máximo a montante. Apresentam-se, abaixo, as responsabilidades do ONS e dos agentes de geração, na operação hidráulica de controle de cheias desses aproveitamentos, em cada situação de operação: a) Na situação Normal: O ONS é responsável pela definição das defluências médias semanais, conforme estabelecido no Programa Mensal de Operação Energética PMO (Submódulo 7.3) e suas revisões semanais, e pela definição das defluências diárias, conforme estabelecido no Programa Diário de Defluências PDF (Submódulo 8.1). Os agentes de geração são responsáveis pela disponibilização dos insumos necessários à definição das defluências médias semanais e diárias, conforme estabelecido no PMO (Submódulo 7.3) e suas revisões semanais, e no PDF (Submódulo 8.1). b) Na situação de Atenção: O ONS é responsável pela consolidação das defluências, a partir da proposição dos agentes de geração, e pela compatibilização do PDF e do PMO, e suas revisões semanais, com essas defluências. O ONS comunica aos agentes de geração as justificativas para as proposições de defluências que não foram implementadas. Os agentes de geração são responsáveis pela proposição das defluências médias semanais e diárias dos reservatórios integrantes desses sistemas, pela disponibilização dessas defluências para o ONS, bem como pelo acompanhamento da compatibilização do PDF e do PMO, e suas revisões semanais, com essas defluências, realizada pelo ONS. c) Nas situações de Alerta e de Emergência: O ONS é responsável pela compatibilização do PDF e do PMO, e suas revisões semanais, com as defluências definidas pelos agentes de geração. Os agentes de geração são responsáveis pela definição das defluências médias semanais e diárias dos reservatórios integrantes desses sistemas, pela disponibilização dessas defluências ao ONS, bem como pelo acompanhamento da compatibilização do PDF e do PMO, e suas revisões semanais, com as defluências definidas pelos agentes de geração, realizada pelo ONS. 9 / 37

10 2.2 Premissas ásicas Caracterização de cheia na bacia hidrográfica Conforme estabelecido no Submódulo 9.4, a caracterização de cheia em uma bacia hidrográfica é definida pela previsão ou ocorrência de vazões naturais nos pontos de controle superiores às restrições de vazões máximas consideradas no PAPC. Os principais pontos a serem considerados nesta caracterização são: a obtenção de vazões nos pontos de controle; a disponibilidade e o horizonte de previsão; a metodologia e processo adotados na obtenção das vazões previstas; e a compatibilização dos valores Vazões nos pontos de controle Nos casos em que o ponto de controle é o próprio aproveitamento, a vazão é a obtida pelo acompanhamento da operação, porém, se o ponto é distante do aproveitamento a vazão no ponto deve ser informada pelo agente de geração responsável pela restrição de vazão máxima. A vazão considerada na caracterização é a vazão natural. O ONS, através dos procedimentos de acompanhamento da operação, reconstituirá a vazão natural nos pontos de aproveitamentos hidrelétricos. Quanto aos pontos de controle a jusante dos aproveitamentos hidrelétricos, para fins de reconstituição de vazão natural, o ONS deverá receber do agente responsável pela restrição de vazão máxima as informações de nível e vazão no ponto de controle, além da informação de tempo de traslado da água entre o seu aproveitamento hidrelétrico e o ponto de controle. As referidas informações deverão ser definidas e enviadas ao ONS nos processos para a elaboração do Programa Diário de Defluências (PDF) Vazões previstas O horizonte de previsão é ajustável a cada bacia/trecho, podendo variar de algumas horas até vários dias. São adotados horizontes cujas previsões apresentem confiabilidade. A metodologia e o processo adotados na previsão devem ser de conhecimento mutuo entre o ONS e os agentes de geração, de forma a permitir uma avaliação da qualidade da previsão obtida. Tanto o ONS quanto os agentes deverão informar, mediante solicitação da outra parte, as bacias operadas, a rede de postos utilizada, o sistema e a freqüência de coleta de dados, a metodologia básica e/ou modelos utilizados, a previsão de chuva considerada (se utilizar) e outras informações relevantes. 10 / 37

11 Deve-se buscar a compatibilização dos valores previstos, porém em caso de divergência prevalece a previsão de maior severidade Ocupação de volumes de espera dos reservatórios Para os sistemas de reservatórios independentes para controle de cheias constituídos de um único reservatório de regularização, a ocupação dos volumes de espera dos reservatórios fica caracterizada quando os volumes vazios disponíveis são inferiores aos volumes de espera estabelecidos no PAPC. Para os sistemas de reservatórios interdependentes para controle de cheias, a ocupação dos volumes de espera dos reservatórios fica caracterizada quando os tempos de recorrência proporcionados pelos volumes vazios disponíveis são inferiores aos tempos de recorrência recomendados no PAPC. Nos reservatórios onde o controle de cheias não utiliza a metodologia de volumes de espera deve-se desconsiderar este item na caracterização das situações de operação Indicativo de violação das restrições hidráulicas de vazões máximas na bacia hidrográfica O indicativo de violação das restrições hidráulicas de vazões máximas em um ponto de controle em uma bacia hidrográfica deve considerar: os estados de armazenamento dos reservatórios, as afluências, naturais e regularizadas, observadas e previstas a estes reservatórios; e as vazões incrementais, observadas e previstas, entre os reservatórios e os pontos de controle, caso a contribuição no trecho incremental seja relevante. Os estados de armazenamento dos reservatórios devem ser considerados para atendimento à restrição imediatamente a jusante e às demais restrições situadas a jusante, caso existam. Para uma restrição cujo controle de cheias é executado por mais de um reservatório, o estado de armazenamento deverá ser avaliado através do tempo de recorrência, ou seja, se o mesmo está acima ou abaixo do valor recomendado no PAPC. O indicativo de violação das restrições de vazões máximas será estabelecido de acordo com o estado de armazenamento dos reservatórios em relação aos volumes de espera e tempos de recorrência recomendados, avaliados para as condições presentes e futuras. O estado de armazenamento presente será estabelecido a partir dos valores verificados, enquanto o estado futuro será obtido por simulação, a partir dos valores de armazenamento presente e das vazões afluentes e incrementais, observadas e previstas. 11 / 37

12 As vazões afluentes aos reservatórios e incrementais entre os reservatórios e os pontos de controle devem considerar o especificado no item Critérios gerais para a caracterização da situação de operação de controle de cheias Figura 2 Tanto para os sistemas de reservatórios independentes quanto para os sistemas interdependentes deverão ser estabelecidas faixas de operação, a partir dos volumes de espera ou dos tempos de recorrência, para que, considerando-se a caracterização de cheia e o estado de armazenamento presente e futuro, se possa estabelecer a situação de operação. Neste sentido, além dos volumes de espera e tempos de recorrência recomendados no PAPC (VE Rec e TR Rec, respectivamente), deverão ser estabelecidos valores que definam as faixas de operação, para estabelecimento da situação de operação, de atenção e alerta (Figura-2) ao longo do período de controle de cheias. Cabe destacar que nesta análise entendese por volumes de espera para controle de cheias os volumes vazios alocados nos reservatórios. Faixas de operação para o estabelecimento das situações de operação tempo tempo C - Faixa Alerta C - Faixa Alerta VE ATAL TR ATAL - Faixa Atenção - Faixa Atenção VE Rec TR Rec A - Faixa Normal A - Faixa Normal VE TR VE Volume de espera TR Tempo de recorrência VE Rec Volume de espera recomendado TR Rec Tempo de recorrência recomendado VE ATAL Volume de espera atenção-alerta TR ATAL Tempo de recorrência atenção-alerta A caracterização da cheia e a análise dos estados de armazenamento presente e futuro determinarão o indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima e, conseqüentemente, determinarão o estabelecimento da situação de operação do sistema de reservatórios. A caracterização da cheia se dará a partir dos critérios descritos no item 2.2.1, ou seja, a partir da análise entre as vazões verificadas (Estado Presente) e previstas (Estado Futuro) nos pontos de controle e as restrições de vazões máximas nestes mesmos pontos. Como apresentado na Figura-3, a seguir, consideraremos na análise a condição NC (Não-Cheia) para um estado de vazões inferiores à restrição de vazão máxima e a condição (Com-Cheia) para um estado de vazões superiores a esta restrição. Nesta mesma figura, são apresentadas 12 / 37

13 Figura 3 pelas setas as possibilidades de migração entre os estados presente e futuro de vazões. Caracterização da cheia: estados presente e futuro Q (m³/s) Q Rest NC NC Estado Presente Estado Futuro Q Rest Restrição de Vazão Máxima Analogamente, conforme apresentado na Figura-4, abaixo, também será considerada para a definição da situação de operação, a análise dos estados de armazenamento presente e futuro. Sendo: a condição A para um estado de armazenamento na faixa Normal para operação de controle de cheias, a condição para um estado de armazenamento na faixa de Atenção e a condição C para um estado de armazenamento na faixa Alerta. Nesta mesma figura, são apresentadas pelas setas as possibilidades de migração entre os estados presente e futuro de armazenamento. Figura 4 Caracterização dos estados de armazenamento tempo tempo C C C C VE ATAL TR ATAL VE Rec TR Rec A A A A VE TR No Quadro a seguir (Quadro 3), são apresentadas as situações de operação em função da caracterização da cheia e da análise do estado de armazenamento, ambas considerando os estados presente e futuro. Cabe destacar que, nas situações em que os Estados Presentes de Armazenamento são e os Estados 13 / 37

14 Futuros de Armazenamento são A, e nas situações em que os Estados Presentes de Armazenamento são C e os Estados Futuros de Armazenamento são, apesar dos estados futuros possuírem uma situação de severidade menor que a dos estados presentes, as situações serão consideradas como Atenção e Alerta, respectivamente. Essas considerações têm como objetivo agregar um fator de segurança à caracterização da situação de operação, uma vez que poderão ocorrer erros nas vazões previstas que subestimem o estado de armazenamento futuro. Também cabe destacar que a condição NC-A, para Estado Presente, e NC-, para Estado Futuro, apesar de indicar ocupação de volume de espera para o estado futuro, representa uma caracterização de situação Normal de operação, uma vez que esta caracterização (Normal) só considera o estado presente de ocupação de volume de espera. 14 / 37

15 Quadro 3 armazenamento Situações de operação em função da caracterização da cheia e da análise do estado de Situação de Operação Estado Presente Armazen Vazões amento Estado Futuro Armazen Vazões amento Normal NC NC A A NC NC A NC NC NC NC A NC A A NC A NC NC A Atenção A NC A A NC NC NC A A A C Alerta C C C As condições para a caracterização da situação de operação em emergência não necessitam de uma definição prévia uma vez que estas condicionantes são definidas nos diagramas de emergência e variam de acordo com o armazenamento e a afluência verificados. As situações dos reservatórios podem ser revistas semanalmente, diariamente e, para as bacias com tempo de tomada de decisão menor, para intervalos menores que um dia. 15 / 37

16 2.4 Procedimentos operativos gerais Procedimentos prévios ao período de controle de cheias Em caso dos reservatórios apresentarem volumes armazenados superiores aos correspondentes volumes de espera, no período que antecede ao de controle de cheias, a desocupação do volume de espera deverá ser feita com antecedência e de forma gradual, de modo a reduzir o risco de ocorrência de cheia artificial, durante esta operação Procedimentos para a situação de operação normal a) Em caso de não haver caracterização de cheia, de os reservatórios estarem com os volumes armazenados inferiores aos volumes definidos para o controle de cheias e de não haver indicativo de violação de restrição hidráulica de vazão máxima, deve-se atender aos requisitos hidráulicos de geração, ou seja, atender às defluências médias diárias e semanais consolidadas pelo ONS no Programa Diário de Defluências PDF (Submódulo 8.1) e no Programa Mensal de Operação Energética PMO (Submódulo 7.3), respectivamente; b) Quando os volumes armazenados forem iguais aos volumes definidos para o controle de cheias e não houver caracterização de cheia, o reservatório deve ser operado visando não ultrapassar o nível correspondente ao do volume de espera; e c) Em sistemas com mais de um reservatório para controle de cheias, sempre que a operação hidráulica programada implicar em impacto, energeticamente, indesejável, tal como a necessidade de verter em algum reservatório do sistema, os volumes de espera do sistema poderão ser revistos, através de avaliações pelas condições de controlabilidade, mediante o uso das ferramentas computacionais apropriadas para cada sistema de reservatórios;e d) Quando há ocupação do volume de espera sem caracterização e sem previsão de ocorrência de cheia - a partir da consideração das previsões hidrológicas e/ou meteorológicas, há a perspectiva de diminuição do volume de espera para a semana operativa seguinte e há a importância energética de preservação do volume armazenado, esta situação de operação poderá ser caracterizada como normal, em comum acordo entre ONS e agente Procedimentos para a situação de operação em atenção para controle de cheias Nesta situação, onde há caracterização de cheia ou há ocupação de volume de espera e não há indicativo de violação de restrição hidráulica de vazão máxima, os reservatórios do sistema devem ser operados de acordo com as seguintes diretrizes: 16 / 37

17 a) Quando há caracterização de cheia e ainda não há ocupação de volume de espera, o reservatório deve ser operado visando a manutenção da vazão no ponto de controle inferior ou igual ao valor de restrição de vazão máxima, com a ocupação gradativa do volume do reservatório até o nível correspondente ao do volume de espera; neste caso, as vazões defluentes poderão ser aumentadas desde os valores de vazões turbinadas para o valor da restrição hidráulica de vazão máxima, através da utilização do Diagrama de Operação Normal/Atenção 1 ; b) Quando há ocupação de volume de espera mas não há mais caracterização de cheia, o reservatório deve ser operado visando ao retorno do nível ao valor correspondente ao do volume de espera, ou seja, deve-se liberar a vazão defluente igual ao valor da restrição hidráulica de vazão máxima até que o reservatório atinja o nível correspondente ao do volume de espera. Ao se aproximar do restabelecimento do volume de espera, a vazão defluente deve ser reduzida, progressivamente, para o valor da vazão afluente, observando-se as taxas de variação máxima das vazões defluentes; c) Quando há caracterização de cheia e há ocupação de volume de espera a vazão defluente deve ser mantida igual ao valor de restrição hidráulica de vazão máxima. Esta operação proporcionará o amortecimento da onda de cheia e resultará na ocupação gradativa do volume de espera; e d) Caso haja somente a ocupação parcial do volume de espera e tendo-se iniciado a sua desocupação, a vazão defluente deve ser mantida igual ao valor da restrição hidráulica de vazão máxima. Esta operação visa restabelecer, o mais prontamente possível, os volumes de espera definidos para o amortecimento da cheia Procedimentos para a situação de operação em alerta para controle de cheias Nesta situação, onde há caracterização de cheia, há ocupação de volume de espera e há indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima, os reservatórios do sistema devem ser operados de acordo com as seguintes diretrizes: a) Quando o valor da vazão afluente verificado, ou previsto, for superior ao valor de restrição hidráulica de vazão máxima, a vazão defluente deve ser mantida 1 Diagrama de operação Normal/Atenção Este diagrama deve ser utilizado durante a transição da situação de operação normal para a situação de operação em atenção para controle de cheias. A partir de um estado de vazão natural afluente e volume vazio disponível abaixo do nível correspondente ao volume de espera, o diagrama indica a vazão defluente mínima necessária para que o nível correspondente ao volume de espera não seja superado, antecipando desta forma o aumento das vazões defluentes, evitando uma brusca variação destas. 17 / 37

18 igual ao valor de restrição hidráulica de vazão máxima. Esta operação proporcionará o amortecimento da onda de cheia e resultará na ocupação gradativa do volume de espera. Havendo o indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima, devido à contínua ocupação dos volumes de espera, haverá a conseqüente passagem da situação de operação em alerta para controle de cheias para a situação de operação em emergência para controle de cheias; b) Caso haja somente a ocupação parcial do volume de espera e tendo-se iniciado a sua desocupação, a vazão defluente deve ser mantida igual ao valor da restrição hidráulica de vazão máxima. Esta operação visa restabelecer, o mais prontamente possível, os volumes de espera definidos para o amortecimento da cheia; c) Ao se aproximar do restabelecimento do volume de espera, a vazão defluente deve ser reduzida, progressivamente, para o valor da vazão afluente, observando-se as taxas de variação máxima das vazões defluentes; e d) Além destes procedimentos, deverão ser consultados os Diagramas de Operação em Emergência de cada sistema de reservatórios, subsistemas de reservatórios e reservatórios (ver texto em destaque) Procedimentos para a situação de operação em emergência para controle de cheias Nesta situação de operação, onde há caracterização de cheia, há ocupação de volume de espera e há violação da restrição hidráulica de vazão máxima, o Diagrama de Operação em Emergência 2 para controle de cheias ou os procedimentos internos do agente operador, específicos para esta situação, poderão ser utilizados. Esse diagrama indicará as vazões defluentes, superiores ao valor da restrição hidráulica, que deverão ser liberadas. Em reservatórios com restrição hidráulica de nível de montante, a situação de operação em emergência é caracterizada quando o remanso do reservatório atingir o nível de inundação estabelecido no ponto de controle, ou seja, quando houver violação da restrição hidráulica de nível máximo. A consulta aos Diagramas de Operação em Emergência e a caracterização da situação de operação em emergência para controle de cheias são de 2 Diagrama de operação em emergência A partir de um estado de vazão natural afluente e volume vazio disponível entre os níveis correspondentes ao de volume armazenado e o de volume útil máximo normal, o diagrama indica a vazão defluente mínima necessária para que o nível máximo normal do reservatório não seja superado, preservando desta forma a segurança das estruturas do reservatório. Há em alguns reservatórios um volume vazio do nível máximo normal, que é destinado a sobrecarga induzida do reservatório e que se ocupado, não compromete a segurança do reservatório. Nesses casos, este outro volume é denominado de volume de sobrecarga induzida, e é considerado no Diagrama de Operação em Emergência. 18 / 37

19 responsabilidade do agente de geração, tendo em vista que a vazão afluente verificada ou prevista e os volumes vazios nos reservatórios são calculados pelos agentes de geração, para cada intervalo de decisão e ajustada à sua confiabilidade. Em caso de serem utilizados os Diagramas de Operação em Emergência, os reservatórios do sistema devem ser operados de acordo com as seguintes diretrizes: a) O Diagrama de Operação em Emergência deve ser consultado, em cada intervalo de decisão, com base na vazão afluente verificada ou prevista e o nível do reservatório, no final desse intervalo, ou o correspondente percentual de volume útil. Esse diagrama indicará o valor da vazão defluente que deve ser liberada no intervalo seguinte; e b) Na operação em emergência para controle de cheias, em reservatórios sem indução de sobrecarga, quando o reservatório tiver atingido o nível máximo normal e as vazões afluentes começarem a decrescer, a vazão defluente deverá ser mantida igual à vazão afluente, até que esta se torne igual à vazão máxima de restrição. Na sequência, deve-se manter a vazão defluente igual à vazão máxima de restrição, para recuperar o volume de espera, de acordo com o procedimento "b" do item Declaração da situação de operação de controle de cheias Segundo o Submódulo 9.4 dos Procedimentos de Rede do ONS Estabelecimento das Regras para Operação de Controle de Cheias, a situação de operação de um reservatório no período de controle de cheias é declarada pelo agente de geração responsável pelo reservatório e/ou pelo ONS, com base nas descrições apresentadas no Quadro 2 e respeitando os critérios estabelecidos no relatório de regras de controle de cheias para o sistema de reservatórios. Além disso, também respeitando os critérios do Quadro 2, poderão ser considerados pelos agentes de geração outros critérios para a caracterização das situações de operação de Alerta e Emergência, resultantes de procedimentos próprios a partir da consideração de outras informações sob sua responsabilidade. Essa declaração é formalizada em formulário normatizado e disponibilizado pelo ONS, no qual deve estar explicitada a justificativa para a caracterização da situação de operação do reservatório. Ainda de acordo com o Submódulo 9.4, dependendo das características da bacia e do reservatório, como também em função do evento hidrológico, pode-se declarar a mudança de situação de operação sem obedecer à seqüência de evolução: Normal, Atenção, Alerta e Emergência, e vice-versa. Nesses casos podese mudar de uma situação para outra, sem passar pela situação de operação, a princípio, intermediária. 19 / 37

20 Em caso de coexistência de declarações distintas de situação de operação de reservatório pelo agente de geração responsável pelo reservatório e pelo ONS, prevalece a situação de maior severidade. A escala crescente de severidade corresponde à seqüência normal de evolução das situações de operação de reservatório durante o período de controle de cheias: Normal, Atenção, Alerta e Emergência. Tanto o agente de geração responsável pelo reservatório quanto o ONS podem solicitar a alteração de uma situação de operação de reservatório declarada, em caso de identificação de incorreção na aplicação dos critérios estabelecidos neste relatório de regras de controle de cheias para cada sistema de reservatórios considerado. O declarante retifica ou ratifica sua posição, e, em caso de ratificação, comunica a outra parte as justificativas para o não atendimento. 20 / 37

21 3 Aplicação da metodologia Os estudos para o estabelecimento das regras de operação do sistema de reservatórios da bacia do rio Jacuí, no período de controle de cheias, basearam-se nos volumes de espera, correspondentes aos tempos de recorrência recomendados pela CEEE-GT, resultantes do estudo de prevenção de cheias e consolidados no Plano Anual de Prevenção de Cheias Ciclo , assim como nas informações utilizadas naquele estudo, tais como as séries de vazões naturais afluentes e as restrições de vazões máximas. O Anexo I apresenta os volumes de espera a serem adotados na bacia do rio Jacuí, no período de controle de cheias, de 29/10/2016 a 27/10/2017. O Quadro 4 apresenta as restrições hidráulicas e os tempos de recorrência correspondentes, utilizadas no estudo. Quadro 4 Dados do Plano Anual de Prevenção de Cheias Ciclo acia do rio Jacuí Aproveitamento Restrição hidráulica de vazão Tempo de retorno recomendado Máxima (m³/s) (anos) PASSO REAL 1450* 9,5 PASSO REAL 2400** 100 (*)restrição hidráulica em UHE Dona Francisca para o cultivo do arroz. (**) restrição hidráulica em UHE Jacuí, devido a inundação da subestação e casa de força desta usina. 3.1 Sistema de reservatórios O reservatório da UHE Passo Real é o único reservatório com alocação de volume de espera, na bacia do rio Jacuí, com os seguintes objetivos: - evitar a inundação de áreas ribeirinhas, com cultivo de arroz, situadas a jusante da UHE Dona Francisca; e - evitar a inundação da subestação e da casa de força, situadas a jusante da UHE Jacuí. Nesta bacia, todos os aproveitamentos hidroelétricos são operados por único agente de geração CEEE-GT. A Figura 5 apresenta o diagrama esquemático com a localização dos aproveitamentos hidrelétricos da bacia do rio Jacuí. Os pontos de controle considerados são as áreas sujeitas à inundação situadas a jusante da UHE Dona Francisca e os locais sujeitos a inundação imediatamente a jusante da UHE Jacuí. O reservatório da usina Passo Real e as usinas Jacuí e Dona Francisca constituem um sistema interdependente para controle de cheia na bacia do rio Jacuí, pela característica de terem a capacidade de influenciar ou de ser influenciado na proteção de locais sujeitos a restrição de vazão máxima, conforme o Submódulo 9.3 dos Procedimentos de Rede. 21 / 37

22 Assim, no controle de cheias a jusante da UHE Dona Francisca, a situação de operação será caracterizada neste ponto de controle e será aplicada nas usinas Dona Francisca e Passo Real, que operam de forma integrada. No controle de cheias a jusante da UHE Jacuí, situação de operação será caracterizada neste ponto de controle e será aplicada nas usinas Jacuí e Passo Real, que operam de forma integrada. Figura 5 Diagrama esquemático do sistema de aproveitamentos da bacia do rio Jacuí PASSO REAL ITAÚA Rio Jacuí JACUÍ D. FRANCISCA CONVENÇÃO reservatório com operação para o controle de cheias reservatório usina a fio d água restrição de vazão máxima (m³/s) 3.2 Cenário Hidrológico O Plano Anual de Prevenção de Cheias, para o ciclo de planejamento , não adotou a classificação das estações chuvosas no sistema de reservatórios da bacia do rio Jacuí, devido à baixa correlação entre o índice SOI-Non- Standart (utilizado na classificação de cenários) e o regime de chuvas no extremo sul do país e, conseqüentemente, com as vazões naturais nesta bacia. Os volumes de espera resultantes e publicados no Relatório Plano Anual de Prevenção de Cheias Ciclo (ONS RE 0124/2016) estão apresentados no Anexo I. 3.3 Caracterização da situação de operação de controle de cheias no PMO Os valores de volume útil do reservatório da UHE Passo Real, verificados e os resultantes do PMO, serão confrontados com o volume de espera recomendado no PAPC; da mesma forma, as vazões verificadas e previstas para o PMO serão confrontadas com a vazão de restrição estabelecida no PAPC, conforme ilustra a Figura-6. A partir dessas confrontações, serão identificados os estados presente e futuro para caracterizar as situações de operação de controle de cheias, nos pontos de controle, de acordo com a metodologia descrita no item / 37

23 Figura 6 independentes Avaliação semanal da situação de operação de controle de cheias sistemas de reservatórios VU dos Reservatórios rios Verificados VU dos Reservatórios rios Resultante do PMO VV x VE VV x VE Estado PRESENTE Estado FUTURO Vaz x Restr. Vaz x Restr. Vazões Naturais Verificadas Vazões Naturais Previstas p/ PMO Vaz Vazão VV Volume Vazio SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO Restr Restrição de vazão máxima VE Volume de espera 3.4 Caracterização situação de operação de controle de cheias no PDF No âmbito diário, os valores de vazões afluentes observadas e as previstas ao reservatório da UHE Passo Real no Programa diário de defluências PDF, bem como as vazões previstas nos pontos de controle serão confrontados com a vazão de restrição estabelecida no PAPC; bem como os valores de volumes observados e os previstos(simulados) no reservatório serão confrontados com o volume de espera recomendado no PAPC, conforme ilustra a Figura-7. A partir dessas confrontações, serão identificados os estados presente e futuro para caracterizar as situações de operação, nos pontos de controle, de acordo com a metodologia descrita no item / 37

24 Figura 7 independentes Avaliação diária da situação de operação de controle de cheias sistemas de reservatórios VU dos Reservatórios rios Verificados VU dos Reservatórios rios PDF/Teleconf VV x VE VV x VE Estado PRESENTE Estado FUTURO Vaz x Restr. Vaz x Restr. Vazões Naturais Verificadas Vazões Naturais Previstas Agentes/ONS SITUAÇÃO DE OPERAÇÃO 4 Procedimentos para operação de controle de cheias 4.1 Programa diário de defluências PDF e sua consolidação PDFc O ONS incorpora no Programa diário de defluências PDF da bacia do Jacuí, a consolidação das informações constantes na proposta de PDF encaminhada pela CEEE-GT, nas previsões de vazões afluentes às usinas e na programação da geração dessas usinas. O PDF estabelece metas referenciais para a operação hidráulica dos reservatórios de interesse energético para o SIN, contemplando a operação de controle de cheias. O Centro de Operação do ONS, com base em informações atualizadas, consolida o Programa diário de defluências - PDF e emite o Programa diário de defluências consolidado - PDFc. O PDF contempla as usinas Passo Real, Jacuí, Itaúba e Dona Francisca, na bacia do rio Jacuí. 4.2 Procedimentos para situação de operação Normal para controle de cheias Verifica-se a situação de operação Normal para o controle de cheias, no ponto de controle, quando: 24 / 37

25 1. a vazão afluente natural verificada ou prevista, no ponto de controle, for inferior à restrição de vazão máxima e; 2. o volume vazio disponível no reservatório da UHE Passo Real é superior ou igual ao volume de espera estabelecido no Plano Anual de Prevenção de Cheias PAPC e; 3. não há indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima, considerada, ou não, no PAPC. O reservatório da UHE Passo Real é utilizado para alocar os volumes de espera para o controle de cheias na bacia do rio Jacuí, devido a duas restrições hidráulicas estabelecidas. A UHE Jacuí, por não ter capacidade de regularização e pela insignificância da sua área incremental, não é considerada no controle de cheias e a sua operação será do tipo fio-d água. O controle de cheias correspondente à restrição hidráulica de vazão máxima, de 1450 m 3 /s, a jusante da UHE Dona Francisca, é devido à inundação de áreas ribeirinhas com cultivo do arroz, durante o período de novembro a abril, com tempo de recorrência de 9,5 anos. O controle de cheias correspondente à restrição hidráulica de vazão máxima, de 2400 m 3 /s, no local da UHE Jacuí, é devido à inundação da sua própria casa de força e subestação, durante o ano todo, com tempo de recorrência de 94 anos. A defluência da UHE Passo Real a ser considerada no controle de cheias é condicionada à vazão da bacia incremental entre o seu reservatório e os pontos de controle. No período de sobreposição dos dois períodos de controle de cheias, de 29 de outubro de 2016 a 28 de abril de 2017, foi adotada a envoltória dos volumes de espera desses períodos. O Anexo I apresenta os volumes de espera que deverão ser alocados no reservatório Passo Real para os controles de cheias, no ciclo A operação hidráulica da UHE Passo Real consistirá em, prioritariamente, atender aos requisitos energéticos enquanto o nível do reservatório encontrar-se abaixo do nível correspondente ao volume de espera. No caso da restrição hidráulica de 2400 m³/s relativa à casa de força e a subestação da UHE Jacuí, se o nível do reservatório da UHE Passo Real estiver abaixo do nível de volume de espera e a vazão afluente estiver crescente, o Diagrama de Operação Normal para o controle de cheias, apresentado no Anexo II, deverá ser consultado para avaliar a necessidade de antecipar os aumentos na vazão defluente. Esta antecipação visa evitar aumento brusco na vazão defluente, que seria necessário quando o nível do reservatório atingir o nível do volume de espera. 25 / 37

26 Esse diagrama deve ser consultado com base nas seguintes informações: estado inicial do reservatório: volume armazenado no reservatório, no instante da decisão; e estado inicial da afluência ao reservatório: vazão afluente natural prevista para o intervalo de decisão considerado. 4.3 Procedimentos para situação de operação Atenção para controle de cheias A situação de operação Atenção para o controle de cheias, no ponto de controle, é caracterizada pela CEEE-GT e/ou pelo Centro de Operação do ONS que coordena a sua operação quando: 1. a vazão afluente natural verificada ou prevista, no ponto de controle, for superior à restrição de vazão máxima ou; 2. o volume vazio disponível no reservatório da UHE Passo Real é inferior ao volume de espera estabelecido no Plano Anual de Prevenção de Cheias PAPC e; 3. não há indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima. Nesta situação, a operação da UHE Passo Real consistirá em manter a sua vazão defluente igual ao valor da sua restrição hidráulica condicionada e armazenar o excedente da afluência, no volume de espera remanescente. A UHE Jacuí deverá operar a fio-d água. O algoritmo para a determinação da vazão defluente em Passo Real, durante a situação de operação Atenção de controle de cheias, é apresentado a seguir, utilizando o subscrito PR para Passo Real: 1 D PR : defluência para manter o nível do reservatório em torno de um nível meta (podendo ser o volume de espera vigente ou, na inexistência deste, o seu nível máximo operativo normal N PR = 327, 00m Onde: D 1 PR = A PR V + PR V Dt MAX PR MAX V PR = volume correspondente a um nível meta. A CEEE-GT e/ou o Centro de Operação do ONS que coordena a sua operação poderá caracterizar, antecipadamente, a situação de operação Alerta, por considerar indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima. 4.4 Procedimentos para situação de operação Alerta para controle de cheias A situação de operação Alerta para o controle de cheias, no ponto de controle, é caracterizada pela CEEE-GT e/ou pelo Centro de Operação do ONS que coordena a sua operação, quando: 26 / 37

27 1. a vazão afluente natural verificada ou prevista, no ponto de controle, for superior à restrição de vazão máxima e; 2. o volume vazio disponível no reservatório é inferior ao volume de espera estabelecido no Plano Anual de Prevenção de Cheias PAPC e; 3. há indicativo de violação da restrição hidráulica de vazão máxima; 4. no caso da restrição hidráulica de 1450 m³/s a jusante da UHE Dona Francisca, independente da ocupação ou não do volume de espera, a CEEE-GT poderá declarar situação de operação Alerta quando houver indicativo de violação desta restrição. Nesta situação, a operação consistirá em manter a vazão defluente em valor no máximo igual ao valor da sua restrição hidráulica condicionada e armazenar o excedente da afluência, no volume de espera remanescente. O algoritmo para a determinação da vazão defluente em Passo Real, durante a situação de operação Alerta de controle de cheias, é apresentado a seguir, utilizando o subscrito PR para Passo Real: 1 D PR : defluência para manter o nível do reservatório em torno de um nível meta (podendo ser o volume de espera vigente ou, na inexistência deste, o seu nível máximo operativo normal N PR = 327, 00m Onde: D 1 PR = A PR V + PR V Dt MAX PR MAX V PR = volume correspondente a um nível meta. No caso da restrição hidráulica de 2400 m³/s relativa à casa de força e a subestação da UHE Jacuí, se a vazão afluente estiver crescente, o Diagrama de Operação em Emergência para o controle de cheias, apresentado no Anexo III, deverá ser consultado para avaliar a necessidade de antecipar os aumentos na vazão defluente. Esta antecipação visa evitar variação brusca na vazão defluente, que seria necessária quando o nível do reservatório atingir o nível do volume de espera. Esse diagrama deve ser consultado com base nas seguintes informações: estado inicial do reservatório: volume armazenado no reservatório, no instante da decisão; e estado inicial da afluência ao reservatório: vazão afluente natural prevista para o intervalo de decisão considerado. 27 / 37

28 4.5 Procedimentos para situação de operação Emergência para controle de cheias A situação de operação Emergência para o controle de cheias, no ponto de controle, é caracterizada pela CEEE-GT, quando: 1. a vazão afluente natural, no ponto de controle, for superior à vazão de restrição e; 2. há ocupação de parte do volume de espera e; 3. há violação de restrição hidráulica de vazão máxima considerada, ou não, no PAPC; 4. no caso da restrição hidráulica de 1450 m³/s a jusante da UHE Dona Francisca, independente da ocupação ou não do volume de espera, a CEEE-GT poderá declarar situação de operação em Emergência quando houver violação desta restrição. 5 Operação hidráulica das demais usinas da bacia do rio Jacuí 5.1 Ernestina A operação da PCH Ernestina e o seu controle de cheias são de inteira responsabilidade da empresa proprietária, a CEEE-GT, por não ser despachada centralizadamente pelo ONS. 5.2 Passo Real O controle de cheias na UHE Passo Real deve ser realizado de acordo com os procedimentos descritos no item Maia Filho (Jacuí) A UHE Jacuí, por não ter capacidade de regularização e pela insignificância da sua área incremental, a sua operação será do tipo fio-d água. Possui uma restrição hidráulica de vazão defluente máxima, considerada no controle de cheias, de 2400 m3/s devido à inundação da sua própria casa de força e subestação, durante o ano todo e o volume de espera correspondente é alocado, integralmente, no reservatório Passo Real situado imediatamente a montante. O algoritmo para a determinação da vazão defluente de Maia Filho é apresentado a seguir, utilizando o subscrito MF para Maia Filho: 28 / 37

29 1 D MF : defluência para manter o nível em torno do seu máximo normal, N MF = 279, 89m D 1 MF = A MF V + MF V Dt MAX MF Onde: V = volume correspondente a N MF = 279, 89m MAX MF 5.4 Itaúba A UHE Itaúba não possui nenhuma restrição hidráulica para ser considerada no controle de cheias e é considerada usina com operação a fio d água, pela sua pequena capacidade de armazenamento. Entretanto, no âmbito da programação diária e da operação em tempo real, a sua regularização diária pode contribuir no controle de cheias a jusante da UHE Dona Francisca. O algoritmo para a determinação da vazão defluente da UHE Itaúba é apresentado a seguir, utilizando o subscrito IT para Itaúba: 1 D IT : defluência para manter o nível em torno do seu máximo normal, N IT = 184, 00m D 1 IT = A IT V + IT V Dt MAX IT Onde: V = volume correspondente a N IT = 184, 00m MAX IT 5.5 Dona Francisca A UHE Dona Francisca, de propriedade da DFESA, é operada pela CEEE-GT. Possui uma restrição hidráulica de vazão defluente máxima, considerada no controle de cheias, de 1450 m 3 /s devido à inundação de áreas ribeirinhas com cultivo do arroz situadas a jusante da usina, no período de novembro a abril. Esta usina é considerada uma usina com operação a fio-d água e o seu vertedouro é do soleira livre (sem comportas), portanto, não é capacitada para o controle de cheias. Por este motivo, o volume de espera para o controle de cheias, devido a restrição de vazão máxima de 1450 m³/s, é alocado, integralmente, no reservatório Passo Real situado a montante. Devido a esta configuração, os estudos do Plano Anual de Prevenção de Cheias PAPC indicaram que no período de novembro a abril, não é possível garantir o tempo de recorrência estabelecido para o controle de cheias. 29 / 37