APLICAÇÃO DE MODELOS DE PREVISÃO DE VAZÕES A CURTO PRAZO NA SUB-BACIA DO ALTO RIO PARANAÍBA RELATÓRIO FINAL. Fevereiro de 2012

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1 APLICAÇÃO DE MODELOS DE PREVISÃO DE VAZÕES A CURTO PRAZO NA SUB-BACIA DO ALTO RIO PARANAÍBA RELATÓRIO FINAL Fevereiro de 212 ONS 153/12 Rev. Data Descrição da revisão Elaborado por Verificado por Autorizado por CE Rev. Data Elaborado por Verificado por Autorizado por CREA CE PC JCM MCX 34.4-D AP CE - Códigos de emissão EP Estudo preliminar CO Para comentários AP Para aprovação EF Emissão final

2 Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 2/164

3 APLICAÇÃO DE MODELOS DE PREVISÃO DE VAZÕES A CURTO PRAZO NA SUB-BACIA DO ALTO RIO PARANAÍBA RELATÓRIO FINAL ONS 153/12 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1.1. Objetivo 1.2. Considerações Gerais 1.3. Configuração Proposta para Modelagem 1.4. Metodologia Atual de Previsão de Vazões Semanais no ONS 2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 2.1. Dados Operativos e Fluviométricos 2.2. Dados Pluviométricos 3. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS 3.1. Metodologia de Consistência de Dados 3.2. Seleção das Estações Pluviométricas Utilizadas nos Estudos 3.3. Análise de Consistência e Preenchimento de Falhas 3.4. Análise das Estações Telemétricas para a Etapa de Testes 3.5. Cálculo da Chuva Média (no Espaço) por Sub-Bacia 4. PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO 4.1. Análise da Previsão de Precipitação 4.2. Remoção de Viés da Chuva Prevista 5. MODELO SMAP 5.1. Descrição do Modelo SMAP 5.2. Calibração dos Parâmetros 6. TESTES DE DESEMPENHO DO MODELO SMAP 6.1. Características dos Testes Realizados Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 3/164

4 6.2. Métodos de Reinicialização do Modelo 7. RESULTADOS DA CALIBRAÇÃO DO MODELO SMAP 7.1. Calibração do Modelo SMAP nas Sub-Bacias do Alto Rio Paranaíba 7.2. Parâmetros Calibrados 7.3. Resultados da Calibração para Cada Sub-Bacia 7.4. Avaliação dos Modelos Calibrados 8. RESULTADOS DOS TESTES DE DESEMPENHO 8.1. Métricas de Avaliação de Desempenho do Modelo 8.2. Previsão da Vazão Média Diária para o Horizonte de 1 Dias a Frente 8.3. Previsão da Vazão Média para a Próxima Semana Operativa 8.4. Avaliação das Previsões Semanais através das Métricas de Desvio 8.5. Comparação com o Desempenho da Metodologia Atual 9. CONCLUSÕES 1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS: ANEXO I Disponibilidade de Dados Pluviométricos ANEXO II Lista de Estações Pluviométricas Selecionadas para a Etapa de Calibração Por Sub-Bacia ANEXO III Lista de Estações Pluviométricas Selecionadas para a Etapa de Testes Por Sub-Bacia ANEXO IV Hidrogramas de Vazões Observadas e Calculadas na Etapa de Calibração Modelo Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 4/164

5 LISTA DE QUADROS: QUADRO 1 Aproveitamentos na Região da Bacia do Alto Rio Paranaíba QUADRO 2 Proposta para Configuração de Modelagem QUADRO 3 Disponibilidade de Informações e Divisão dos Dados para as Etapas da Modelagem QUADRO 4 Estações Pluviométricas Pré-Selecionadas por Entidade Responsável QUADRO 5 Resumo dos Resultados da Análise de Consistência Pluviométrica QUADRO 6 Eventos de Grande Intensidade Avaliados e Analisados QUADRO 7 Características das Estações Telemétricas Disponíveis para a Etapa de Testes e Operacionalização dos Modelos de Previsão QUADRO 8 Número Final de Estações (Convencionais e Telemétricas) e Pontos de Grade do Modelo ETA Considerado em Cada Sub-Bacia Modelada. QUADRO 9 Precipitação Média Anual Prevista e Observada em Cada Sub-bacia (1996 a 21) QUADRO 1 Constantes a e b e Limites de Aplicação das Equações Obtidas para Remoção do Viés da Previsão de Precipitação QUADRO 11 Faixas de Variação dos Parâmetros do Modelo QUADRO 12 Parâmetros Finais do Modelo Obtidos na Etapa de Calibração QUADRO 13 Valores Finais para os Coeficientes de Representação Espacial da Chuva Obtidos ao Final da Etapa de Calibração QUADRO 14 Parâmetros Finais do Modelo Obtidos na Etapa de Calibração QUADRO 15 Resultados das Métricas de Avaliação das Previsões de Vazões da Próxima Semana Operativa (4 ao 1 dia) para os Anos de Testes das Sub-bacias: Corumbá IV, Increm. Corumbá I e Serra do Facão QUADRO 16 Resultados das Métricas de Avaliação das Previsões de Vazões da Próxima Semana Operativa (4 ao 1 dia) para os Anos de Testes das Sub-bacias: Icrem. Emborcação, Nova Ponte e Increm. Itumbiara QUADRO 17 Resultados das Métricas de Avaliação das Previsões de Vazões da Próxima Semana Operativa (4 ao 1 dia) para os 4 Anos de Testes (Com Chuva Prevista Após Retirada de Viés) QUADRO 18 Resultados das Métricas de Avaliação das Previsões de Vazões da Próxima Semana Operativa (4 ao 1 dia) para os 4 Anos de Testes (Com Chuva Futura Observada) QUADRO 19 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4º ao 1º Dia da Previsão) Média dos Anos 22, 23, 26 e 27 QUADRO 2 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Corumbá IV QUADRO 21 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Incremental Corumbá I QUADRO 22 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 5/164

6 Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Serra do Facão QUADRO 23 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Incremental Emborcação QUADRO 24 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Nova Ponte QUADRO 25 Comparação dos Índices de Desempenho Calculados sobre as Previsões de Vazões Obtidas Com as Metodologias Proposta e Atual Referentes à Próxima Semana Operativa (do 4 ao 1 Dia da Previsão) para a Sub-bacia Incremental Itumbiara Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 6/164

7 LISTA DE FIGURAS: FIGURA 1 Localização das Usinas de Interesse na Bacia do Rio Paranaíba FIGURA 2 Fluxograma das Principais Atividades FIGURA 3 Mapa Topográfico com Delimitação das Sub-Bacias Selecionadas para o Presente Estudo FIGURA 4 Esquema Ilustrativo do Processo de Previsão de Vazões no ONS FIGURA 5 Série de Vazões Médias Diárias nos Postos Campo Alegre de Goiás e Fazenda São Domingos FIGURA 6 Série de Vazões Médias Diárias nos Postos Abadia dos Dourados e Porto dos Pereiras FIGURA 7 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Totais na UHE Corumbá IV FIGURA 8 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Totais na UHE Serra do Facão FIGURA 9 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Totais na UHE Nova Ponte FIGURA 1 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Incrementais na UHE Emborcação (até UHE Serra do Facão) FIGURA 11 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Incrementais na UHE Corumbá I (até Corumbá IV) FIGURA 12 Série de Vazões Naturais Médias Diárias Incrementais na e UHE Itumbiara (entre Corumbá I, Serra do Facão e Nova Ponte) FIGURA 13 Médias Mensais Anuais para Alguns Locais de Interesse FIGURA 14 Médias Anuais para Alguns Locais de Interesse FIGURA 15 Localização das 125 Estações Pluviométricas Com Uso Potencial FIGURA 16 Número de Estações Pluviométricas com Registros Diários ao Longo do Horizonte de Tempo dos Estudos FIGURA 17 Representação Esquemática da Disponibilidade de Dados FIGURA 18 Série de Chuva Média na Área de Estudo (Média de até 125 Postos) FIGURA 19 Série de Chuva Diária Máxima na Área de Estudo (Máximo de até 125 Postos) FIGURA 2 Número de Postos Com Chuva Acumulada em 24 Horas Maior Do Que 12 mm FIGURA 21 Fluxograma das Atividades de Consistência dos Dados Pluviométricos Diários FIGURA 22 Método para Preenchimento de Dados Faltantes e Inconsistentes considerando a Ponderação pelo Inverso do Quadrado da Distância FIGURA 23 Localização das Estações Pluviométricas Convencionais Pré- Selecionadas e Consideradas na Etapa de Consistência de Dados (76 postos) FIGURA 24 Localização das 76 Estações Pluviométricas Pré-Selecionadas e Analisadas FIGURA 25 Precipitação Média Anual para o Período de Calibração a 21 FIGURA 26 Precipitação Média Anual para o Período de Testes - 22 a 27 FIGURA 27 Gráficos de Dupla Massa para as Estações Pluviométricas Descartadas de ETA Cabeça de Veado e Brazlândia FIGURA 28 Gráficos de Dupla Massa Antes (Esquerda) e Depois (Direita) da Consistência dos Dados da Estação Pluviométrica PONTE SÃO BARTOLOMEU (16471) FIGURA 29 Gráficos de Dupla Massa Antes (Esquerda) e Depois (Direita) da Consistência dos Dados da Estação Pluviométrica CASCALHO RICO (18477) Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 7/164

8 FIGURA 3 Gráficos de Dupla Massa Antes (Esquerda) e Depois (Direita) da Consistência dos Dados da Estação Pluviométrica COROMANDEL (18478) FIGURA 31 Localização das Estações Pluviométricas Selecionadas e Utilizadas na Calibração da Modelagem (58 Postos) FIGURA 32 Localização das Estações Pluviométricas Telemétricas Descartadas e Disponíveis para a Etapa de Testes da Modelagem FIGURA 33 Localização das Estações Pluviométricas Convencionais (58) e Telemétricas (4) Selecionadas para Continuação dos Estudos de Modelagem FIGURA 34 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia UHE Corumbá IV FIGURA 35 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia UHE Corumbá I FIGURA 36 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia UHE Serra do Facão FIGURA 37 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia Incremental na UHE Emborcação (entre Emborcação-Serra do Facão) FIGURA 38 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia UHE Nova Ponte FIGURA 39 Séries Diárias de Vazões e Chuvas para a Sub-Bacia Incremental no UHE Itumbiara (entre Itumbiara-Corumbá I-Emborcação-Nova Ponte) FIGURA 4 Sub-bacias Modeladas e os Respectivos Pontos de Grade do Modelo ETA Considerados para Cálculo da Chuva Prevista Média FIGURA 41 Coeficiente de Correlação (R2) entre a Precipitação Observada e Prevista para Cada Sub-bacia Modelada para o Período de 1996 a 21 Incluindo Análise da Precipitação do N-ésimo Dia e Acumulada até o N-ésimo Dia do Horizonte de Previsão FIGURA 42 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 43 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Incremental Corumbá I FIGURA 44 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Serra do Facão FIGURA 45 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Incremental Emborcação FIGURA 46 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Nova Ponte FIGURA 47 Precipitação Observada e Prevista Acumulada no Horizonte de 1 dias de Previsão e Média para o Período 1996 a 21 na Sub-bacia Incremental Itumbiara FIGURA 48 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda) e Dez-Jan (direita) para a Sub-bacia Corumbá IV. FIGURA 49 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda) e Dez-Jan (direita) para a Sub-bacia Incremental Corumbá I. FIGURA 5 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda) e Dez-Jan (direita) para a Sub-bacia Serra do Facão. FIGURA 51 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda), Dez-Jan (direita) e Fev-Mar (abaixo) para a Sub-bacia Incremental Emborcação. FIGURA 52 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda) e Dez-Jan (direita) para a Sub-bacia Nova Ponte. FIGURA 53 Relação entre Precipitação Total Observada e Prevista para os Períodos de Set-Nov (esquerda) e Dez-Jan (direita) para a Sub-bacia Incremental Itumbiara Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 8/164

9 FIGURA 54 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 55 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Increm. Corumbá I FIGURA 56 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Serra do Facão FIGURA 57 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Increm. Emborcação FIGURA 58 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Nova Ponte FIGURA 59 Curvas de Permanência de Precipitação Acumulada em 1 Dias Referente aos Valores Observados, Previstos e Corrigidos Período Sub-bacia Increm. Itumbiara FIGURA 6 Esquema do Modelo SMAP Original com 3 Reservatórios FIGURA 61 Esquema do Modelo SMAP Modificado com 4 Reservatórios (Presente Estudo) FIGURA 62 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 63 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a dez/21 para a Sub-bacia: Corumbá IV FIGURA 64 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Ago/1995 a Dez/21 para a Sub-bacia Incremental Corumbá I FIGURA 65 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia: Incremental Corumbá I FIGURA 66 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia Serra do Facão FIGURA 67 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia: Serra do Facão FIGURA 68 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia Incremental Emborcação FIGURA 69 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia: Increm. Emborcação FIGURA 7 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia Nova Ponte FIGURA 71 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia: Nova Ponte FIGURA 72 Etapa de Calibração dos Parâmetros do Modelo Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia Incremental Itumbiara Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 9/164

10 FIGURA 73 Correlação entre Vazões Observadas e Simuladas na Etapa de Calibração do Modelo Previsor Compreendendo o Período de Jan/1996 a Dez/21 para a Sub-bacia: Incremental Itumbiara FIGURA 74 Simulação Realizada para o Dia de Previsão em 2/1/2 Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 75 - Simulação Realizada para o Dia de Previsão em 4/12/2 Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 76 - Simulação Realizada para o Dia de Previsão em 18/1/6 Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 77 - Simulação Realizada para o Dia de Previsão em 9/5/7 Sub-bacia Corumbá IV FIGURA 78 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Corumbá IV (Ano 22) FIGURA 79 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Corumbá IV (Ano 23) FIGURA 8 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Corumbá IV (Ano 26) FIGURA 81 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Corumbá IV (Ano 27) FIGURA 82 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Corumbá IV. FIGURA 83 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Corumbá IV FIGURA 84 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Incremental Corumbá I (Ano 22) FIGURA 85 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Incremental Corumbá I (Ano 23) FIGURA 86 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Incremental Corumbá I (Ano 26) FIGURA 87 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Incremental Corumbá I (Ano 27) FIGURA 88 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Incremental Corumbá I FIGURA 89 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Incremental Corumbá I FIGURA 9 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Serra do Facão (Ano 22) FIGURA 91 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Serra do Facão (Ano 23) FIGURA 92 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Serra do Facão (Ano 26) FIGURA 93 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Serra do Facão (Ano 27) FIGURA 94 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Serra do Facão Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 1/164

11 FIGURA 95 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Serra do Facão FIGURA 96 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Emborcação (Ano 22) FIGURA 97 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Emborcação (Ano 23) FIGURA 98 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Emborcação (Ano 26) FIGURA 99 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Emborcação (Ano 27) FIGURA 1 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Inc. Emborcação FIGURA 11 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Inc. Emborcação FIGURA 12 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Nova Ponte (Ano 22) FIGURA 13 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Nova Ponte (Ano 23) FIGURA 14 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Nova Ponte (Ano 26) FIGURA 15 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Nova Ponte (Ano 27) FIGURA 16 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Nova Ponte FIGURA 17 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Nova Ponte FIGURA 18 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Itumbiara (Ano 22) FIGURA 19 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Itumbiara (Ano 23) FIGURA 11 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Itumbiara (Ano 26) FIGURA 111 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Inc. Itumbiara (Ano 27) FIGURA 112 Correlação entre Valores Previstos e Observados referente à Vazão Média da Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Inc. Itumbiara FIGURA 113 Correlação entre Desvios das Chuvas e Vazões referente à Próxima Semana Operativa para os 4 Anos de Teste Sub-Bacia Inc. Itumbiara FIGURA 114 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Corumbá IV (Ano 22) FIGURA 115 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Corumbá IV (Ano 23) FIGURA 116 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Corumbá IV (Ano 26) FIGURA 117 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Corumbá IV (Ano 27) Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 11/164

12 FIGURA 118 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Corumbá I (Ano 22) FIGURA 119 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Corumbá I (Ano 23) FIGURA 12 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Corumbá I (Ano 26) FIGURA 121 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Corumbá I (Ano 27) FIGURA 122 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Serra do Facão (Ano 22) FIGURA 123 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Serra do Facão (Ano 23) FIGURA 124 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Serra do Facão (Ano 26) FIGURA 125 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Serra do Facão (Ano 27) FIGURA 126 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Emborcação (Ano 22) FIGURA 127 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Emborcação (Ano 23) FIGURA 128 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Emborcação (Ano 26) FIGURA 129 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Emborcação (Ano 27) FIGURA 13 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Nova Ponte (Ano 22) FIGURA 131 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Nova Ponte (Ano 23) FIGURA 132 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Nova Ponte (Ano 26) FIGURA 133 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Total Nova Ponte (Ano 27) FIGURA 134 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Itumbiara (Ano 22) FIGURA 135 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Itumbiara (Ano 23) FIGURA 136 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Itumbiara (Ano 26) FIGURA 137 Previsão de Vazões da Próxima Semana Operativa Comparando as Metodologias Proposta (SMAP) e Atual (PREVIVAZ) Incr. Itumbiara (Ano 27) FIGURA Histórico de Vazões Médias Semanais para os Meses de Abril e Maio (m³/s) Considerado no Modelo Previvaz para a Sub-bacia Incremental Corumbá I FIGURA Histórico de Vazões Médias Semanais para os Meses de Agosto e Setembro (m³/s) Considerado no Modelo Previvaz para a Sub-bacia Incremental Itumbiara Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 12/164

13 Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 13/164

14 1. INTRODUÇÃO 1.1. Objetivo Esta nota técnica apresenta uma proposta de aperfeiçoamento da metodologia da previsão de vazão uma semana à frente na bacia do Alto rio Paranaíba (até a UHE Itumbiara), envolvendo a utilização do modelo conceitual concentrado SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure). As informações consideradas como insumo para o modelo previsor SMAP incluem os dados observados oriundo das estações pluviométricas e fluviométricas e as informações de previsão de precipitação na bacia, tendo como produto a previsão direta das vazões incrementais entre aproveitamentos Considerações Gerais Este documento foi elaborado como parte do estudo para Aplicação de Modelos de Previsão de Vazões a Curto Prazo na Sub-Bacia do Alto Rio Paranaíba, incluindo o desenvolvimento do sistema previsor para diversos pontos de interesse, correspondentes à áreas de drenagem, incremental ou total, de usinas hidrelétricas (UHE) e de postos fluviométricos. Os modelos de previsão foram construídos com base em modelagem conceitual concentrada, através da utilização do modelo SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure). A região a ser estudada refere-se à bacia do Alto rio Paranaíba, mais especificamente o trecho até a UHE Itumbiara, correspondente a uma área de drenagem total de aproximadamente km 2. A elaboração do modelo começa pela análise de consistência dos dados básicos (precipitação nos postos e vazões naturais incrementais nas sub-bacias), com preenchimento de falhas de precipitação e sistematização dos dados em planilhas para modelagem. Em seguida, vem a fase de calibração dos modelos previsores com base em dados observados nos últimos anos, sempre seguindo procedimentos semelhantes aos utilizados em trabalhos anteriores desenvolvidos pelo ONS na aplicação do modelo SMAP para previsão de vazões em outras bacias, como nas bacias do rio Paranapanema e Grande. Embora os modelos, em sua fase operacional, devam realizar previsões com base em previsões de precipitação média sobre as bacias, as calibrações serão feitas empregando dados observados de precipitação média sobre a bacia e de vazões observadas. O objetivo é construir o melhor modelo de previsão de vazões a partir de uma previsão correta de chuvas. Esta abordagem garante que o modelo, assim implementado, continuará válido, tornando-se ainda melhor com o aprimoramento dos atuais processos de previsão de chuva, pois, nesse caso, com a chuva prevista se aproximando da ocorrida, a vazão prevista também deverá se aproximar. O QUADRO 1 apresenta a relação das usinas hidrelétricas existentes na região do Alto Paranaíba que deverão ser contempladas no presente estudo, para a construção e a aplicação dos modelos de previsão de vazões afluentes. Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 14/164

15 QUADRO 1 Aproveitamentos na Região da Bacia do Alto Rio Paranaíba LOCAL RIO TIPO Operadora ÁREA TOTAL (km²) ÁREA INCREM. (km²) PONTOS DE MONTANTE Batalha São Marcos UHE (53,6 MW) FURNAS Total Serra do Facão São Marcos UHE (212,6 MW) FURNAS UHE Batalha Emborcação Paranaíba UHE (1192 MW) CEMIG UHE Serra do Facão Nova Ponte Araguari UHE (51 MW) CEMIG Total Miranda Araguari UHE (48 MW) CEMIG Nova Ponte Capim Branco I Araguari UHE (24 MW) CEMIG Miranda Capim Branco II Araguari UHE (21 MW) CEMIG Capim Branco I Corumbá IV Corumbá UHE (127 MW) FURNAS Total Corumbá III Corumbá UHE (93,6 MW) Energética Corumbá III S.A. Corumbá I Corumbá UHE (375 MW) FURNAS Itumbiara Paranaíba UHE (28 MW) FURNAS UHE Corumbá IV UHE Corumbá IV - Corumbá III Embor - C.Branco II - Corumbá I A FIGURA 1 apresenta um mapa da bacia do rio Paranaíba compreendendo todos os principais aproveitamentos hidrelétricos, com destaque para os do presente estudo. Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 15/164

16 FIGURA 1 Localização das Usinas de Interesse na Bacia do Rio Paranaíba Para alcançar os objetivos do projeto, o plano de trabalho prevê a realização de diversas atividades conforme listadas abaixo. Análise dos dados e da documentação fornecida pelo ONS. Consistência dos dados pluviométricos. Calibração e validação dos parâmetros do modelo. Cálculo da precipitação média prevista. Identificação e remoção de eventual viés das previsões de precipitação. Cálculo das previsões de vazões com uso da metodologia atual. Elaboração dos testes de desempenho do modelo. Elaboração de relatório final. Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 16/164

17 A FIGURA 2 apresenta um fluxograma das principais atividades a serem realizadas visando a complementação do projeto, com o desenvolvimento dos modelos previsores. Análise da Documentação e Planilhas Disponibilizadas Análise Espacial das Informações Disponíveis Análise Preliminar dos Dados Recebidos Proposta de Configuração do Sistema Previsor para Cada Bacia Definição dos Anos Considerados para Cada Etapa (Calibração e Testes) Consistência dos Dados Pluviométricos Cálculo das Previsões de Precipitação do Modelo ETA Calibração e Validação dos Parâmetros do(s) Modelo(s) SMAP Correção das Previsões de Precipitação Simulação das Previsões de Vazão para o Período de Teste Cálculo das Previsões de Vazões com Uso da Metodologia Atual Elaboração dos Testes de Desempenho do Modelo Relatório Final FIGURA 2 Fluxograma das Principais Atividades 1.3. Configuração Proposta para Modelagem A primeira fase dos estudos identificou 6 (seis) sub-bacias de interesse para construção dos modelos de previsão. O QUADRO 2 apresenta essas 6 sub-bacias e suas principais características. A FIGURA 3 apresenta o mapa topográfico da região com a delimitação da delimitação das áreas de drenagem referentes as sub-bacias propostas para modelagem. QUADRO 2 Proposta para Configuração de Modelagem LOCAL RIO TIPO Operadora ÁREA TOTAL (km²) ÁREA INCREMENT. (km²) PONTOS DE MONTANTE Serra do Facão São Marcos UHE FURNAS Total Incremental Emborcação Paranaíba UHE CEMIG UHE Serra do Facão Nova Ponte Paranaíba UHE CEMIG Total Corumbá IV Corumbá UHE FURNAS Total Incremental Corumbá I Incremental Itumbiara Corumbá UHE FURNAS Paranaíba UHE FURNAS UHE Corumbá IV Embor., N. Ponte e Cor. I Modelo de Previsão de Vazões do Alto Rio Paranaíba - Relatório Final ONS 153/12 17/164