Aplicação de modelos hidrodinâmicos no contexto de previsão de afluências a reservatórios

Abstract

Resumo: A aplicação de modelagem hidrodinâmica em sistemas de previsão de afluências de curto prazo a reservatórios foi o objetivo principal deste trabalho. A motivação desta investigação surgiu com a dificuldade de operacionalização em tempo real deste tipo de modelo, dado o desconhecimento da condição de contorno de jusante ao longo do horizonte de previsão do sistema. Isto ocorre em locais nos quais a relação cotadescarga não é biunívoca, pois depende de regras operativas na seção de jusante do trecho modelado. Este problema foi solucionado com a concepção de um algoritmo de operação de reservatórios, que foi inserido na solução das equações de Saint-Venant, nos instantes de tempo correspondentes ao horizonte de previsão do sistema. Introduziu-se este modelo hidrodinâmico adaptado, no escopo de um sistema de previsão de vazões em tempo real a reservatórios, que utiliza uma abordagem semiconceitual para previsão das contribuições das bacias hidrográficas incrementais. A aplicabilidade do algoritmo de operação proposto no modelo hidrodinâmico foi testada num estudo de caso realizado para o reservatório da Usina Bento Munhoz da Rocha, conhecida como Foz do Areia, situado na bacia hidrográfica do rio Iguaçu, Estado da Paraná, com uma área de drenagem no local da barragem de 29.800 km2. Foram simulados os eventos de cheia de 1982, 1983 e 1992; com 40, 103 e 50 dias de duração respectivamente. Os dois últimos eventos foram os maiores já ocorridos após a implantação do aproveitamento hidrelétrico de Foz do Areia. Os resultados obtidos foram bons, pois o algoritmo de operação desenvolvido permite a determinação da condição de contorno de jusante em tempo real, contribuindo desta forma para utilização de modelos hidrodinâmicos em sistemas de previsão de afluências. Palavras-chave: modelos hidrodinâmicos; previsão de curto prazo

Abstract: This work demonstrates the feasibility of hydrodynamic models in short term forecasting of natural inflo ws to reservoirs. Employing this type of model in real time applications was hindered because of the difficulty in knowing the downstream boundary conditions of the system-forecasting horizon. This situation occurs in places where the stage-discharge relationship is not bi-univocal because it depends on operational rales at the downstream section of the modeled stretch. The problem was solved with the use of a reservoir operation algorithm inserted in the Saint-Venant equations, located at the system-forecasting horizon time frame. The adapted model was introduced in real-time natural inflows to reservoirs forecasting model that has a semi-conceptual approach. It forecasts the contribution to the incrementai hydrographic basins. The algorithm was then tested with the Bento Munhoz da Rocha Reservoir case study, better known as Foz do Areia Reservoir. It is located in the Iguaçu River Basin, in Paraná State, and has a catchment area at the reservoir location of 29,800 km2. The 1982, 1983 and 1992 flood events having durations of 40, 103, and 50 days, respectively were simulated. The last two events were the largest ever recorded after the hydropower plant of Foz do Areia Reservoir was constracted. The results were very satisfactory because the algorithm allows the determination of the real-time downstream boundary conditions. Therefore, this works contributes to enhance the use of hydrodynamic models within natural inflow forecasting systems