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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Otimização do aproveitamento hídrico superficial na bacia hidrográfica do rio Araguari, Triângulo Mineiro
Alternate title (s): Optimization of the superficial water use in the watershed of the Araguari river, Triangulo Mineiro
Author: Jhunior, Hélio Correia da Silva
First Advisor: Salla, Marcio Ricardo
First member of the Committee: Von Sperling, Marcos
Second member of the Committee: Alamy Filho, José Eduardo
Summary: A gestão dos recursos hídricos proporciona um melhor aproveitamento, controle e conservação das águas, porém, a complexidade deste planejamento está em atender os usos múltiplos de forma integrada e otimizada para todo o sistema. Para que a sustentabilidade do sistema seja eficiente, a alocação das disponibilidades hídricas entre os seus múltiplos usos deve ser feita em conciliação com as questões ambientais. A otimização de um sistema de recursos hídricos é um problema complexo de engenharia, sendo necessária uma formulação matemática, atrelada a algoritmos computacionais, para que se consiga descrever sua dinâmica natural. Esta é uma área em desenvolvimento, mas que já apresenta ferramentas capazes de gerar soluções aplicáveis à realidade. Dentre elas se destaca o módulo OPTIGES, vinculado ao software de planejamento e gerenciamento de bacias hidrográficas AQUATOOL. Neste contexto, por meio do módulo OPTIGES, este estudo buscou otimizar o aproveitamento hídrico superficial na bacia do rio Araguari, a qual é composta por diversos rios e reservatórios para aproveitamentos hidroelétricos em cascata, além de uma série de outorgas consuntivas. Foram avaliadas metodologias e critérios utilizados na estimativa da vazão de referência (Q7,10), base para processos de outorga. Para cálculo da vazão Q7,10 foi utilizada a metodologia fornecida pelo Atlas Digital das Águas de Minas, sendo realizada também uma comparação com os valores obtidos pelo método de distribuição de probabilidade de Weibull. As diferenças relativas encontradas entre estas metodologias foram significativas, onde, em 75% dos trechos analisados ao longo da bacia, este valor foi superior a 10%, atingindo um máximo de 161%. Os resultados mostraram que, dependendo do método utilizado, o potencial de aproveitamento hídrico pode ser limitado, assim como ecossistemas que dependem da vazão mínima residual (50% da Q7,10) podem estar ameaçados. No que se refere ao estudo de otimização do aproveitamento hídrico ao longo da bacia, foram avaliados critérios sazonais para a estimativa da vazão Q7,10 frente ao critério atual (50% da Q7,10 anual). Adotando duas estações ao longo do ano (chuvosa e seca), os resultados encontrados mostraram um aumento da vazão disponível considerando a sazonalidade dos regimes fluviométricos, onde, para o período chuvoso, os valores de Q7,10 foram em média 47% maiores que aqueles obtidos pelo critério anual, e para o período seco, em média 10% superiores. Também foi realizada uma análise do percentual máximo da Q7,10 a ser outorgado, buscando indicar qual porcentagem representaria uma maior eficiência na otimização do aproveitamento hídrico. Os resultados mostraram que a transição de 50% para 70% da Q7,10 como critério de outorga teve o maior impacto no aumento da disponibilidade para captação e na solução de conflitos pelo uso da água. No que se refere às áreas críticas com conflitos entre demandas consuntivas, foram estimados racionamentos necessários em períodos de estiagem para que o volume outorgado não atingisse a vazão mínima residual de 50% da Q7,10. Os valores máximos de cortes no volume captado obtidos chegaram a 55%. Apesar disto, a situação geral na bacia hidrográfica quanto à disponibilidade dos recursos hídricos é confortável, principalmente próximo aos rios principais, onde o volume outorgado não chega a 30% do permitido, e junto aos quatro grandes reservatórios (Nova Ponte, Miranda, Capim Branco 1 e Capim Branco 2) do rio Araguari, onde o potencial ainda existente para captação se mostra favorável, com capacidade para abastecer cidades do porte de Uberlândia.
Abstract: The management of water resources provides a better use, control and conservation of water, however, the complexity of this planning is to attend multiple uses in an integrated and optimized way for the entire system. In order for the sustainability of the system to be efficient, the allocation of water availability among its multiple uses must be made in conciliation with environmental issues. The optimization of a water resources system is a complex engineering problem, requiring a mathematical formulation, coupled with computational algorithms, to be able to describe its natural dynamics. This is an area in development, but it already presents tools capable of generating solutions applicable to reality, among them the OPTIGES module linked to the AQUATOOL Decision Support System. In this context, through the OPTIGES module, this study sought to optimize the surface water utilization in the Araguari river basin, which is composed of several rivers and cascade hydroelectric reservoirs, in addition to a series of consumptive grants. Methodologies and criteria used to estimate the reference flow (Q7,10), basis for granting processes, were evaluated. In order to calculate the Q7,10 flow rate, the methodology provided by Atlas Digital das Águas de Minas was used, and a comparison was made with the values obtained by the Weibull probability distribution method. The relative differences found among these methodologies were significant, where, in 75% of the stretches analyzed along the basin, this value was higher than 10%, reaching a maximum of 161%. The results showed that, depending on the method used, the potential for water utilization may be limited, as well as ecosystems that depend on the minimum residual flow (50% of Q7,10) may be threatened. Regarding the study of optimization of the water use along the basin, seasonal criteria were evaluated for the estimation of flow Q7,10 against the current criterion (50% of annual Q7,10). By adopting two seasons throughout the year (rainy and dry), the results showed an increase in the available flow considering the seasonality of fluviometric regimes, where, for the rainy season, Q7,10 values were on average 47% higher than those obtained by the annual criterion, and for the dry period, on average 10% higher. An analysis of the maximum percentage of Q7,10 to be granted was also carried out, aiming to indicate which percentage would represent a greater efficiency in the optimization of the water use. The results showed that the transition from 50% to 70% of Q7,10 as a concession criterion had the greatest impact on increasing water availability and conflict resolution. Regarding the critical areas with conflicts between demands, rationing was necessary in drought periods so that the volume granted did not reach the residual minimum flow rate of 50% of Q7,10. The maximum values of cuts in the obtained volume reached 55%. Despite this, the general situation in the river basin and the availability of water resources is comfortable, especially close to the main rivers, where the volume granted does not reach 30% of the allowed, and next to the four large reservoirs (Nova Ponte, Miranda, Capim Branco 1 and Capim Branco 2) of the Araguari river, where the potential still exists for captation is favorable, with capacity to supply cities of the size of Uberlândia.
Keywords: Recursos hídricos
Otimização
AQUATOOL
OPTIGES
Rio Araguari
Vazão de referência
Optimization
Reference flow
Water resources
Grants
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA::HIDROLOGIA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS::PLANEJAMENTO INTEGRADO DOS RECURSOS HIDRICOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: JHUNIOR, H. C. S. Otimização do aproveitamento hídrico superficial na bacia hidrográfica do rio Araguari, Triângulo Mineiro. 2017. 252 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2017.45
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19934
Date of defense: 15-Sep-2017
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

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