Sistema de Vigilância e Alerta de Recursos Hídricos

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1 O QUE É? O Sistema de Vigilância e Alerta de Recursos Hídricos - SVARH, permite conhecer em tempo-útil o estado hidrológico dos rios e albufeiras do país (níveis de água, caudais e volumes armazenados) e informação meteorológica relevante, possibilitando ainda a antevisão da sua possível evolução. Este sistema é constituído por uma rede de estações automáticas com teletransmissão, pertencentes às redes meteorológica, hidrométrica e de qualidade da água, e por uma estrutura informática para armazenamento e disseminação da informação. As estações que constituem o SVARH estão situadas em pontos críticos na vigilância de cheias, secas e acidentes de poluição. O SVARH tem como principais utilizadores entidades que necessitam de informação hidrológica actualizada para o acompanhamento de situações de risco: INAG DRAOTs Serviço Nacional de Protecção Civil Serviço Nacional de Bombeiros CPPE ( Grupo EDP) outros. O SVARH está funcionalmente dividido em três módulos: SITUAÇÃO ACTUAL AQUISIÇÃO ARMAZENAMENTO e SIMULAÇÃO DISPONIBILIZAÇÃO PREVISÃO 99

2 I - Aquisição de dados É feita principalmente por estações automáticas com telemetria. Cada estação é composta por um sistema de armazenamento de dados - registador de dados, sensores, sistema de alimentação e de teletransmissão. Funcionam de forma autónoma, necessitando apenas de manutenção mensal ou trimestral para limpeza e calibração (se necessário). II - Armazenamento e processamento dos dados Sistema informático que interroga as estações a intervalos regulares e coloca os dados numa base de dados central, dotada de ferramentas de gestão e análise dos dados. A base de dados é utilizada pelos modelos de previsão. SERVIDOR ESTAÇÕES III - Disponibilização de dados A informação armazenada no servidor do INAG é acedida através da aplicação RIOS, que de uma forma intuitiva apresenta a informação actual e as previsões obtidas dos modelos de simulação. 100

3 I - Aquisição de Dados No início do ano hidrológico de 1995/96 foram automatizadas três estações hidrométricas na bacia do Rio Tejo: Tramagal, Almourol e Ómnias. Foram instalados equipamentos que mediam e registavam o nível de água no rio. Os dados eram transmitidos por linha telefónica e modem. Desde então têm sido instaladas diversas estações hidrométricas, meteorológicas e de qualidade da água nas principais bacias hidrográficas do país, em pontos críticos para desencadeamento de alarmes e de acções de controlo subsequentes. Componentes de uma estação Sistema de alimentação e teletransmissão Registador de dados Sensores O registador de dados é o cerne de uma estação automática. pois é responsável pela leitura dos sensores e armazenamento dos dados. Antes da restruturação das redes de monitorização houve oportunidade de testar diversos modelos de registadores, onde foram identificadas como características essenciais: a capacidade da memória, a forma de backup da memória, o consumo, a gestão de alarmes, a parametrização e a teletransmissão. 101

4 Pontos Críticos detectados na implementação do SVARH A ocorrência de trovoadas pode provocar avarias nos sensores, registador de dados e modem. Sobretensões e correntes de pico podem entrar pelos cabos da linha telefónica, dos sensores ou da alimentação. Deste modo, é fundamental que a estação possua as protecções adequadas. Sobretensões As primeiras estações automáticas possuiam elevado consumo: o modem estava sempre ligado, obrigando a utilizar uma bateria e um painel solar de grande capacidade. Consumo Vandalismo As componentes expostas cabos, painel solar, sensores estão sujeitas a actos de vandalismo. Sensores O sensor de nível era inicialmente contituido por partes móveis e com limitações relativamente à gama de medida. Esta limitação obrigava a desmultiplicações que adicionavam mais fragilidade ao sensor, pois os anéis podiam quebrar ou bloquear as rodas do sensor. 102

5 Correcção das vulnerabilidades: desenho da estação actual Interface multifunções: unidade responsável pela gestão da carga da bateria, protecções e descodificação dos sensores. Registador de Dados: Baixo consumo,memória não volátil configuração versátil. Modem GSM: a mudança das comunicações fixas para as móveis permitiu eliminar a entrada de sobretensões e ruído no sistema de teletransmissão. Bateria: o consumo de todo o sistema é baixo, permitindo a utilização de baterias de baixa capacidade, logo, com menor peso e dimensão. Ligações à terra: todas os cabos de entrada são blindados e possuem ligação à terra. Entradas dos sensores, do painel solar e da antena GSM: os cabos não estão expostos, diminuindo o risco de vandalismo. Não há excedentes de cabo no interior do armário por forma a não criar correntes induzidas. 103

6 Outras fontes de informação do SVARH Além das estações automáticas, o SVARH recebe dados de outras fontes: dados de introdução manual. Este método é utilizado para inserção de dados proveniente de estações não automatizadas. Um exemplo típico são as albufeiras geridas por associações de regantes, cujos dados chegam ao INAG por Fax ou por telefone. transferência directa. O INAG pode estabelecer protocolos de transferência de dados com outras entidades, e recebê-los por via informática. Os dados das albufeiras geridas pela CPPE (Grupo EDP) são recebidos desta forma. No início do SVARH, os dados das albufeiras da CPPE eram pedidos por telefone por um operador de serviço, que os introduzia à mão na base de dados. Em períodos de cheia, isto era feito a cada hora. 104

7 Rede proposta do SVARH Integrada na Restruturação das Redes de Monitorização de Recursos Hidricos, a rede do SVARH foi conceptualizada de forma a potenciar para a gestão de crise os objectivos de vigilância e alerta. A implementação das redes restruturadas teve início no sul do país, prevendo-se a sua conclusão durante o ano de O mapa mostra o total de estações com teletransmissão previsto para todo o país. A teletransmissão permite não só a obtenção de dados continuamente, mas também detectar avarias mais rapidamente. Qualquer estação da rede restruturada pode receber o módulo de teletransmissão (modem GSM) se isso se revelar necessário. 105

8 II - Armazenamento e processamento dos dados A transferência dos dados das estações para o INAG é feita automaticamente por computadores equipados com modems GSM e software de comunicações adequado, chamados concentradores. Estas aplicações permitem escolher o período de interrogação, e podem aumentar a frequência das chamadas se um ou mais valores medidos atingirem valores de alarme. Os dados são armazenados numa base de dados com uma interface de gestão muito versátil, que permite ao operador do sistema visualizar o estado de todas as estações (normal/em alarme/avariada), construir gráficos e tabelas com os dados, detectar possíveis erros nos dados, e muitas outras funções. ESTAÇÕES Concentrador 1 Router Internet Concentrador 2 Servidor SVARH Rios Rede Telefónica Móvel Concentrador n Rios Terminal GSM Rede do INAG Consola gestão Sala de Comando 106

9 Os dados assim armazenados ficam de imediato disponíveis para serem acedidos pelos modelos de simulação, e pelos utilizadores da aplicação "Rios" (ver próxima secção). Assim, o utilizador final pode dispor dos dados com um tempo de atraso muito curto. Passados alguns dias, os dados são analisados por algoritmos inteligentes de controlo de qualidade e, após uma filtragem manual, são exportados para a base de dados do SNIRH, onde passam a estar disponíveis para o público em geral através do sítio do snirh em snirh.inag.pt. É possível programar o sistema para enviar mensagens de alerta em SMS ou para o operador ou para o gestor do sistema. Os alertas não têm só relação com os os dados medidos mas também com os valores das previsões. Um mesmo valor de precipitação poderá ter implicações distintas no escoamento provocado consoante o grau de humidade dos solos. Naqueles estados de humidade do solo mais próximos da saturação a resposta em termos de cheia é rápida e mais intensa. Daí que os sistemas de alerta não possam estar reduzidos a níveis estáticos de precipitação ou num rio. Outro aspecto da previsão entra em conta com o tempo de deslocação de uma perturbação (meteorológica ou hidráulica) até a um ponto crítico: no primeiro caso está-se no âmbito da previsão meteorológica (o nowcasting), e na segunda está-se perante a propagação hidráulica de cheias. 107

10 Para os casos de previsão de cheias a partir da precipitação e com incorporação do conhecimento do estado de humidade dos solos, o SVARH possui o módulo de Simulação Hidrológica. Para os casos de previsão de cheias a partir da propagação hidráulica de uma onda de cheia (gerada pela precipitação ou pela operação das comportas de uma barragem), o SVARH possui o módulo de Simulação Hidráulica Neves Corvo Beja Q (m3/s) Moinho da Gamitinha (rio Sado) 31 Jan 98 1 Fev 98 2 Fev tempo (horas) Q (m3/s) 5000 Propagação dos caudais no Tejo na cheia de 6/11/97 Cedilho 4000 Fratel Almourol Ómnias te m po (dia s) 108

11 V (hm3) 100 Campanha de rega Out_84 Out_85 Out_86 Out_87 Out_88 Out_89 Out_90 Out_91 Out_92 Out_93 Out_94 Out_95 Out_96 Out_97 Out_98 Out_99 Out_00 No Módulo de Simulação Hidrológica incluem-se ainda os modelos de balanço hídrico, que servem também para a previsão de situações extremas, mas de outro tipo, relacionadas com a escassez de água e secas. O seu fim é apoiar a Comissão de Gestão de Albufeiras no controlo das campanhas de rega em albufeiras de fins múltiplos, onde se inclui o abastecimento, ou quando haja perigo de stress para as comunidades ictiológicas. 109

12 Sistema de Vigilância e Alerta de Recursos Hídricos Modelação Todos os modelos do SVARH são apoiados em Sistemas de Informação Geográfica, que fornecem informação adicional de base (declives, tempos de concentração, etc.). Pavia Mo. Novo Figueira e Barros 110

13 III - Disponibilização da informação A aplicação RIOS foi desenvolvida especificamente para disponibilizar a informação do SVARH. O RIOS é utilizado pelos técnicos do Ministério do Ambiente d do Ordenamento do Território e pelos organismos que necessitam de informação atempada para acompanhamento de situações graves, como a Protecção Civil, e outras. Através de uma ligação à internet, o RIOS acede à base de dados do SVARH e mostra a informação de uma forma intuitiva e organizada por bacias hidrográficas ou distritos. Cada estação é identificada por um símbolo, e tem associada uma grelha onde se mostram os últimos valores medidos nessa estação, e a hora da medição. O conteúdo da grelha é actualizado sempre que houver dados mais recentes na base de dados. 111

14 A aplicação RIOS permite a visualização de alarmes. É possível definir dois níveis de alarme para cada estação: - nível 1 - amarelo - nível 2 - vermelho A bacia que contem as estações em alarme, ficará da côr do alarme mais grave. O mesmo se verifica nos ditritos. Perfis estilizados dos rios e das barragens permitem avaliar de forma intuitiva a maior ou menor gravidade da situação. 112

15 Visualização de áreas inundadas em SIG Os valores dos níveis de água ao longo do rio permitem construir num sistema de informação geográfica (SIG) uma simulação das áreas inundadas, com base num modelo digital do terreno. As imagens podem construir-se a partir de dados observados ou de resultado dos modelos de previsão. Eu sou uma onda de massa e não de oscilação: não dá para mergulhar por baixo. Foram efectuados levantamentos topográficos dos principais diques do Vale do Tejo, com objectivo de aperfeiçoar o modelo digital do terreno. Simulação da propagação e atenuação de uma onda de cheia e do respectivo avanço da área inundada no vale do Tejo com base na componente hidráulica do modelo de previsão apoiada no software SIG. À entrada da planície a onda de cheia é mais pontiaguda. Com o espraiamento a onda fica achatada. 113