SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA UMA FERRAMENTA DE APOIO À SIMULAÇÃO E GESTÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

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1 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA UMA FERRAMENTA DE APOIO À SIMULAÇÃO E GESTÃO DE SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA Monteiro, António ESTG Av. Dr. Francisco Sá Carneiro Guarda Portugal amonteiro@ipg.pt 1

2 ÍNDICE Objectivos Estrutura da Aplicação Caso Prático Conclusões

3 OBJECTIVOS Criar uma aplicação informática construída sobre a plataforma AutoCadMap da Autodesk, com capacidades para: Desenho da rede distribuição de água; Efectuar o cálculo hidráulico da respectiva rede de distribuição de água (regime permanente); Executar a simulação dinâmica em regime quase-permanente; Estruturar a informação, de modo, a poder ser utilizada por um Sistema de Informação Geográfica. Criar relatórios através da exportação de dados em formato.xls Importação de ficheiros.hrd do H-NetCAD

4 APLICAÇÃO (CONSIDERAÇÕES) O desenho de redes deverá ser feito sobre uma base cartográfica atualizada e de rigor adequado, dado que: Aglomerados Urbanos complexos, há grandes e diferenciadas redes de transporte, no subsolo; Pouco espaço livre disponível, e de manobra para efetuar estudos, implantações, reparações, etc. ; Redes com entidades gestoras diferentes; A informação não é uniforme; Informação gráfica baseada em critérios diferenciados;

5 ESTRUTURA DA APLICAÇÃO Aplicação Reservatório Contagem de Reservatórios Nó Conduta/Acessório Contagem de Nós Nó Inicial Cálculo HNetCAD-Ler Relatório Leitura Ficheiro hrd Leitura da Base Dados Representação da Rede Ficheiro Excel Ficheiro de Dados Atributos Atributos Nó Final Link Rotina de cálculo Cálculo do comprimento da conduta Contagem Condutas Atributos Ficheiro de Resultados de Modelo Quasepermanente Atributos

6 RESERVATÓRIOS E NÓS Graficamente é um elemento predefinido, bloco; Cada elemento é uma instância do bloco: Reservatório Nó Informação descritiva contida nas tabelas: Reservatórios Reservatórios Reservatóros_Act. Nós Nó Nó_Act.

7 RESERVATÓRIOS E NÓS Reservatórios Atributo Tipo de Informação (Domínio) Nós Descrição ID_Reserv Inteiro Identificação do Reservatório Tipo_Nó Inteiro Identificação do tipo de Nó(1) CaudalConc Caudal Concentrado CotaSupAg Cota da Superfície da Agua no reservatório CotaTopg Cota Topográfica do Reservatório NivelMax Cota do nível máximo da Agua no reservatório NivelMin Cota do nível mínimo da Agua no reservatório Area Área do reservatório Atributo Tipo de Informação (Domínio) Descrição ID_Nó Inteiro Identificação do Nó Tipo_Nó Inteiro Identificação do tipo de nó(2) CaudalConc Caudal Concentrado CotaSupAg Cota da superfície da água no Nó CotaTopg Cota topográfica do Nó Nós_Act Reservatórios_Act Atributo Csaid Cpiez ID_Reserv Tipo de Informação (Domínio) Inteiro Descrição Atributo Caudal de Saída Csaid Cota Piezométrica Cpiez Identificação do reservatório ID_Nó Tipo de Informação (Domínio) Inteiro Descrição Caudal de Saída Cota Piezométrica Identificação do Nó

8 CONDUTAS E ACESSÓRIOS Elemento gráfico do tipo polilinha com nó inicial e nó final: Nó Reservatório Informação descritiva contida nas tabelas: Condutas Condutas_Act,

9 CONDUTAS Tipo de informação (domínio) Atributos Descrição ID_Conduta Inteiro Numero Identificativo da Conduta NóMontante(*) Inteiro Numero Identificativo do nó a montante NóJusante(*) Inteiro Numero Identificativo do nó a jusante Diâmetro Diâmetro interno Comprimento(**) Comprimento da conduta Caudal de Percurso Caudal de Percurso Rugosidade Rugosidade Valvula-Bomba Troço com Válvula ou Bomba ValvCoefPcarg Coeficiente de perda de carga referente à válvula ValvCoefPMJ Coeficiente de pressão máxima a jusante referente á válvula ValvEstado Caracter Estado da válvula: aberta ou fechada BombaA Coeficiente da bomba BombaB Coeficiente da bomba BombaC Coeficiente da bomba

10 CONDUTAS_ACT Atributos Tipo de informação (domínio) Descrição NóMontante(*) Inteiro Numero Identificativo do nó a montante NóJusante(*) Inteiro Numero Identificativo do nó a jusante CaudMont Caudal a Montante CaudJus Caudal a Jusante VelMont Velocidade a Montante VelJus Velocidade a Jusante CpiezMont Cota Piezométrica a Montante CpiezJus Cota Piezométrica a Jusante Pmont Pressão a Montante Pjus Pressão a Jusante PerCarg Perda de Carga no Troço Cperc Caudal de Percurso Comprimento(**) Comprimento da conduta ID_Conduta Inteiro TempoPercurso BombaEst AltElev VRPModo Tempo de Percurso ao Longo do Troço Inteiro Bomba Activa (1), Inactiva(2) Altura de Elevação da Bomba Inteiro ValvPerdaCLocal ValvRetEst Numero Identificativo do Troço Inteiro Passiva(2), Activa(1), Fechada(0) Perda de Carga Localizada, Válvula Aberta(1), Fechada(0)

11 RESULTADOS OBTIDOS Activação da aplicação Surge

12 Reservatório Localização do Reservatório ou Nó Caixa de diálogo, informação descritiva Informação descritiva guardada em tabela Object Data Fim

13 Nó Localização do Reservatório ou Nó Caixa de diálogo, informação descritiva Informação descritiva guardada em tabela Object Data Fim

14 FLUXOGRAMA (CONDUTA) Selecção do Nó Inicial Não Nó ou Reservatório Sim Inicio da Conduta, Nó_Inicial Adição de novo vértice Não Nó ou Reservatório Sim Fim da Conduta, NóNó-Final Cálculo do comprimento da conduta Caixa de diálogo, informação descritiva Informação descritiva guardada em tabela Object Data Fim

15 Conduta

16 Conduta (cont.)

17 Acessório

18 CASO PRÁTICO Objectivo, comparação de resultados: Rede de distribuição de água já existente na aplicação H-NetCAD. Rede é constituída por: Entre modelo desenvolvido e H-NetCAD. 9 nós 12 condutas 1 reservatório Os consumos estão afectos às condutas e com diagrama temporal de consumos com factor de carga 3.0 simulação hidráulica foi efectuada para um período de 24 horas com intervalo de 1 hora

19 CASO PRÁTICO

20 COMPARAÇÃO DE RESULTADOS

21 COMPARAÇÃO DE RESULTADOS

22 CASO PRÁTICO - MARTIGNY Objectivo, aplicação prática do modelo desenvolvido. Baseado na rede de distribuição de água da cidade de Martigny, Suíça. Rede é constituída por: 342 nós 428 condutas 2 reservatórios, nós A rede foi importada, ficheiro hrd do H-NetCAD: n.º 1, reservatório principal n.º 234, reservatório de regularização. Definições geométricas da rede Dados iniciais da rede (consumos nos nós, diâmetros das condutas, rugosidade das condutas, cotas topográficas dos nós e cota de superfície de água dos reservatórios) Construída uma rotina para importação deste tipo de ficheiro proveniente da versão 2 do H-NetCAD

23 IMPORTAÇÃO DA REDE

24 REDE DE MARTIGNY

25 CÁLCULO HIDRÁULICO Inicio do cálculo Rede.in Rotina de cálculo (dll) Rede.out Actualização da Base de Dados

26 RELATÓRIO Permite Exportar: Dados Resultados

27 RESULTADOS Verificação da consistência com H-Net CAD Criação de Topologia em SIG Análises de Rede

28 ANÁLISE DE REDE A destacar dois tipos de análise de rede: O caminho mais curto entre dois pontos Shortest Path A determinação de todos os caminhos a determinada distância a partir de um ponto Flood Trace

29 SHORTEST PATH Ponto inicial do percurso, reservatório Ponto final do percurso, um outro nó da rede. Critérios: 1ª análise, comprimento 2ª análise, tempo de percurso de cada conduta

30 SHORTEST PATH Critério, comprimento. Critério, tempo ( percurso)

31 SHORTEST PATH Critério, comprimento. ID Tempo (s) Critério, tempo ( percurso) StartN EndN , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,07381 Soma : Distância (m) ID StartN EndN Distância (m) Tempo (s) , , , minutos , , , horas , , , ,0655 Soma:

32 FLOOD TRACE Ponto inicial do percurso, reservatório Tempo de percurso: 10min.

33 FLOOD TRACE ID StartN EndN Distancia (m) Tempo (s) , , , , , ,5507 Soma:

34 CONCLUSÕES A aplicação, permite efectuar a simulação hidráulica através do modelo de simulação dinâmica quase-permanente, com: O facto de a aplicação decorrer em ambiente SIG : Saídas gráficas que podem ser utilizadas posteriormente em folhas de cálculo ou em programas de processamento de texto. Possibilita neste ambiente gerar e obter resultados para vários cenários na rede variando as suas condições de fronteira. A informação pode ser trabalhada através de instrumentos que este tipo de programas informáticos disponibiliza (alteração de atributos da base de dados, criação de topologia, análises topológicas de rede, etc. ) Aplicação com utilidade na gestão de sistemas de distribuição de água Melhorar a aplicação no sentido de: Permitir a simulação dinâmica em regime quase-permanente com previsãocorrecção através da técnica implícita Melhorar a sua interacção com os objectos da rede e qualidade das saídas gráficas.

35 FIM