Modelo estocástico-determinístico para o dimensionamento optimizado de condutas forçadas em aproveitamentos hidroeléctricos

Neste trabalho divulga-se um algoritmo para a concepção e dimensionamento de sistemas de adução de água a aproveitamentos hidroeléctricos que incorpora ferramentas de simulação dos parâmetros base e técnicas de optimização. Com recurso à ferramenta de simulação de Monte Carlo são gerados os elementos base, designadamente custo unitário do kWh ou a solicitação da energia e, subsequentemente o tempo do escoamento na conduta adutora. Concebe-se a tarefa de dimensionamento como um procedimento de apoio à decisão que se baseia na análise dos diversos resultados do algoritmo de optimização. Apresenta-se a formulação matemática do problema. Em cada simulação, o objectivo consiste em determinar o diâmetro da adutora que maximiza os resultados e que respeite as restrições técnicas. A equação resultante para a função objectivo e as restrições são não lineares. Referem-se os algoritmos de optimização que poderão ser usados para o cálculo do diâmetro óptimo. Descreve-se a metodologia desenvolvida. O interesse da formulação proposta é demonstrado com exemplos de aplicação. Emprega-se a metodologia na definição de fórmulas de pré-dimensionamento e no estabelecimento de funções de custo que quantifiquem os investimentos e os encargos de exploração em função do caudal de projecto

Modelação e previsão de utilizações de água usando uma ferramenta de optimização para a estimação de parâmetros

A correcta caracterização, modelação e previsão das utilizações de água é uma tarefa indispensável para a adequada concepção e para a gestão optimizada e sustentável dos sistemas de abastecimento água e de drenagem de águas residuais. Neste trabalho é descrita e aplicada uma metodologia que se revela como uma ferramenta prática para a previsão a curto prazo das solicitações de água. Descreve-se o procedimento preconizado para a modelação dos caudais horários. O primeiro passo consiste no agrupamento dos dados históricos em quatro tipos característicos: os dias úteis, os Sábados, os Domingos e os feriados. Caracteriza se a sazonalidade ao longo de cada dia característico recorrendo a índices que são sucessivamente determinados por um algoritmo de médias móveis usando dados dos últimos dias. A actualização sucessiva dos índices sazonais incorpora as variações mais recentes registadas nos caudais de água. Incluem-se estes índices no modelo. Recorre-se a uma técnica de optimização para a estimação dos parâmetros do modelo em análise. Estudam se modelos alternativos. Os resultados do modelo preconizado são comparados com os modelos estocásticos ARIMA. Simula-se a aplicação do procedimento desenvolvido à previsão a curto prazo de utilizações horárias de água ocorridas em sistemas de abastecimento de água reais

Fundamentação técnica de políticas alternativas para a gestão da água disponível nas zonas costeiras

Neste trabalho descrevem-se os principais problemas associados à gestão da água doce disponível nas zonas costeiras, designadamente as crescentes solicitações, a elevada sazonalidade ou a intrusão salina. Indicam-se estratégias para fazer face a fenómenos como as ondas de calor, as secas ou as alterações climáticas. Identificam-se os meios necessários para a definição das estratégias de resolução dos actuais problemas e para a determinação das medidas racionais e optimizadas de gestão das origens e dos sistemas de abastecimento de água. Preconiza-se uma análise à escala regional que envolva as diversas origens e diversos utilizadores de água. Indicam-se pistas para a procura de alternativas, por exemplo, defende-se que todas as origens devem estar continuamente disponíveis, para o que devem coexistir os grandes sistemas de abastecimento a partir de tomas directas em barragens, as captações subterrâneas e, até, a eventual recolha de água salobra / salgada. As águas pluviais e residuais tratadas poderão ser conduzidas para locais onde possam ser utilizadas, no entanto disposição deste tipo de água nos aquíferos deverá ser acompanhada pela monitorização dos eventuais efeitos. Todas as medidas devem ser apoiadas em modelos de simulação dos sistemas hídricos e em modelos de gestão que incluam técnicas matemáticas de procura das melhores soluções. Tecem-se considerações sobre a aplicação destas medidas às zonas costeiras portuguesas mais vulneráveis a eventuais fenómenos como as secas e as alterações climáticas

Dimensionamento optimizado multi-critério de sistemas de condução da água considerando o conceito de benefício

Neste trabalho divulga-se uma ideia para a definição do conceito de benefício associado a dado diâmetro duma conduta e incorpora-se esta noção no procedimento para o dimensionamento optimizado de sistemas de condução da água. Associa-se este conceito à eventual disponibilidade para transporte da água. Propõem-se expressões analíticas alternativas para quantificar o benefício que o decisor poderá seleccionar. Com esta metodologia pretende incluir-se no procedimento de dimensionamento optimizado os critérios adoptados na prática pelos decisores. O interesse da formulação proposta é demonstrado com exemplos de aplicação. Comparam-se os resultados obtidos com procedimentos de dimensionamento que não quantificam o benefício

O incremento da recarga em aquíferos costeiros como sistema de controlo dos efeitos das alterações climáticas e da subida do nível do mar

Neste trabalho apresentam-se ferramentas de gestão (optimização e simulação) que permitem antecipar os efeitos de eventuais cenários das alterações climáticas e da projectada subida do nível do mar nos aquíferos costeiros. O incremento da recarga através da utilização da água disponível na região, com a qualidade que obedeça às normas e recomendações, constitui um sistema de controlo dos eventuais efeitos nefastos do avanço para o continente da água salgada marinha. Faz-se uma análise quantitativa dos efeitos do incremento da recarga nas extracções. Calcula-se o acréscimo na extracção em função das quantidades disponíveis para recarga. Determinam-se, também, as quantidades necessárias da recarga, de modo a que sejam mantidas as extracções iniciais e garantida determinada distância de segurança em relação a um ponto de controlo. Conclui-se que o incremento da recarga contribui para a utilização controlada e sustentável da água subterrânea e, consequentemente, para a gestão racional dos recursos hídricos disponíveis nas regiões costeiras.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

O incremento da recarga como componente duma estratégia para a utilização sustentável da água nas regiões costeiras face às alterações climáticas

Neste trabalho faz-se uma análise quantitativa dos efeitos do incremento da recarga no controlo da utilização de aquíferos do litoral sujeitos à intrusão salina provocada pela projectada subida do nível do mar. Em muitas zonas do litoral os aquíferos costeiros são a principal origem de água para abastecimento. A subida do nível do mar tem como consequência o inevitável avanço da cunha salina marinha em direcção ao continente. Sendo a utilização da água subterrânea economicamente interessante, aconselhariam os princípios de gestão de recursos hídricos o aproveitamento de parte da água que se escoa superficial ou subterraneamente e que se dirige, inevitavelmente, para o mar. A extracção de água subterrânea deve respeitar regras para que seja possível manter sob controlo a intrusão marinha. O incremento da recarga é uma medida de gestão que pode ajudar nesse controlo. A condução e introdução no aquífero de água superficial proveniente de linhas de águas vizinhas ou de águas pluviais e residuais tratadas permite aumentar o volume de água doce no aquífero e, assim, impelir a água salgada em direcção ao mar. A metodologia desenvolvida faculta o estudo do efeito da subida do nível do mar e do incremento da recarga nas extracções máximas permitidas para que a interface se mantenha além de determinada distância de segurança. Calcula-se o acréscimo na extracção em função das quantidades disponíveis para recarga. Dotando antecipadamente os sistemas de captação e de água abastecimento de água a partir dos aquíferos costeiros dum sistema de controlo da poluição salina poder-se-á mitigar os efeitos nefastos das alterações climáticas. O estudo desenvolvido evidencia que os efeitos da subida do nível do mar são diversos em função da distância à linha de costa das extracções, o que realça a importância dum adequado planeamento dos locais de construção das captações. Conclui-se que o incremento da recarga contribui para a utilização controlada e sustentável da água subterrânea e, consequentemente, para a gestão racional dos recursos hídricos disponíveis nas regiões costeiras.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Efeitos das alterações climáticas e da subida do nível do mar nos aquíferos costeiros

Neste trabalho descrever-se-ão os efeitos da subida do nível do mar no planeamento e gestão dos sistemas de captação da água doce disponível nas regiões costeiras. Recordar-se-ão as leis que regem o escoamento subterrâneo nos aquíferos do litoral e as metodologias para a procura das melhores políticas de extracção da água doce. Apresenta-se o modelo de gestão que é composto pela associação de uma técnica de optimização e de modelos de simulação do comportamento do aquífero. O modelo de optimização-simulação determina as extracções máximas permitidas a um conjunto de captações para cada cenário de subida do nível do mar, do escoamento natural no aquífero, do local de implantação e da distância de segurança entre o pé da interface água doce / água salgada e o ponto de controlo. Os efeitos na redução das extracções face à projectada subida do nível do mar e da diminuição do escoamento natural no aquífero, para que seja mantida a distância de segurança pretendida, são diversos em função do local de implantação. As superfícies e as curvas das extracções máximas em função da subida do nível do mar e do local de implantação evidenciam a necessidade dum adequado planeamento dos locais de construção das captações que antecipadamente evite os efeitos das alterações climáticas.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Caracterização, modelação e previsão de utilizações de água utilizando ferramentas estatísticas

Neste trabalho são apresentadas e aplicadas ferramentas estatísticas que podem ser usadas para a caracterização, modelação e previsão de utilizações de água. Os dados históricos são agrupados em quatro tipos característicos: os dias úteis, os sábados, os domingos e os feriados. Faz-se a simulação da aplicação destes modelos à previsão em tempo real. Este tipo de ferramenta apresenta grande facilidade na sua actualização com a incorporação dos registos entretanto ocorridos e, portanto, adaptam-se às eventuais variações. Recorrendo aos resultados destes modelos é possível enviar mensagens de alerta quando as previsões se afastam para além da tolerância admitida, e assim, contribuir para a redução das perdas de água nos sistemas de abastecimento e distribuição.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Determinação da interface água doce/água salgada no litoral de Viana do Castelo (NW de Portugal) com recurso ao método da resistividade eléctrica

O tema da intrusão salina é cada vez mais estudado por parte da comunidade científica, por suscitar grande preocupação relativamente à contaminação de aquíferos costeiros, relacionada com o avanço da água salgada para a zona continental. Este problema pode ser causado pela sobreexploração dos aquíferos costeiros e é sentido essencialmente em zonas urbanisticamente mais desenvolvidas, onde a necessidade deste recurso é maior e onde nem sempre as questões de Planeamento e Ordenamento são tidas em conta. As consequências desta situação são essencialmente de carácter ambiental e apresentam grande impacto na vida das populações costeiras. Este estudo teve como objectivo determinar a posição da interface água doce /água salgada através do método da resistividade eléctrica. O estudo foi realizado na zona de Viana do Castelo, Noroeste de Portugal. Os equipamentos utilizados foram os resistivímetros ABEM Terrameter SAS 300C e ABEM Terrameter SAS 1000, realizando sondagens eléctricas verticais (SEV’s) e perfis multi-eléctrodos, respectivamente. Foram realizadas 6 sondagens eléctricas verticais e um perfil multi-eléctrodos, aproximadamente paralelo à linha de costa. Os dados foram interpretados com recurso a software específico, designadamente, IPI2win – versão 3.0.1 (Freeware) e RES2DINV – versão 3.59.03 (Semi-Demo). De acordo com a modelação efectuada, detectou-se uma lentícula de água salgada na zona de praia, a qual não tem continuidade em profundidade, provavelmente devido à presença do substrato cristalino. Por sua vez, nas SEV’s e no perfil multi-eléctrodos, realizados sobre o cordão dunar, não foram encontrados dados que justifiquem a presença de água salgada, sugerindo que a água que circula em profundidade seja água doce.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Utilização de modelos de simulação hidráulica em planos de vigilância e de controlo da qualidade da água para consumo humano

Neste trabalho descreve-se a incorporação dum modelo de simulação hidráulica nos planos de vigilância e de controlo da qualidade da água para consumo humano. Um modelo de simulação do escoamento e da qualidade da água num sistema de abastecimento e de distribuição é uma ferramenta que pode ser usada para a definição de programas operacionais que garantam a continuidade do serviço e a qualidade da água junto dos utilizadores. Faz-se a aplicação dum modelo de simulação hidráulica e de qualidade à gestão dum sistema concreto de abastecimento de água composto por diversos órgãos. O primeiro objectivo é relativo à definição de esquemas de funcionamento de forma a manter o cloro residual acima do valor mínimo recomendável. Após análise dos resultados do modelo de simulação, as alturas dos interruptores de nível nos reservatórios podem ser ajustadas para que a água não fique muito tempo retida nas células e, subsequentemente, seja mantido sob controlo o cloro residual, ou seja a qualidade. Exemplifica-se, também, a utilização do modelo de simulação na gestão de situações de emergência e no controlo do caudal no sistema adutor principal para garantir o abastecimento aos diversos reservatórios. Este tipo de modelo pode ser usado como ferramenta de apoio à decisão na definição dos locais de implantação de postos de controlo da qualidade da água