Sbhsf

Apoio a decisão na gestão de recursos hídricos do Sub-médio do São Francisco usando modelagem hidro-econômica integrada Souza da Silva, G.N.* & Alcoforado de Moraes, M.M.G. & Koch, H. & Figueiredo, L.E. & Selge, F. & Azevedo, J.R.G. UFPE - Universidade Federal de Pernambuco, Recife – PE, geraldsouzadasilva@gmail.com

Conteúdo 1. Introdução 2. Área de estudo 3. Metodologia 4. Resultados (preliminares)

Framework INNOVATE

Área de estudo Sub-médio São Francisco

Benefícios socioeconômicos

Instituições, regras, leis, incentivos, valores, percepções

METODOLOGIA Metodologia / Methodology Bacia: características do fluxo da agua, das sais, dos sedimentos Decisões sobre: vazões, uso da agua subterrânea, retirada do reservatório e dos rios e riachos

Demanda domestica e industrial: -Aumento da população -Desenvolvimento indus.

-Mudanças tecnológicas -Normas e regras

Usos não- consuntivos:

Irrigação: -Tecnologia -Eficácia da drenagem -Destino do dreno -Reuso de nutrientes -Plantas e padrão

-Geração energia eletr.

-Exigências ecológicas -Lazer e turismo -Diluição de poluentes

Benefícios pelo uso da água

Benefícios da irrigação

Benefícios usos da água no rio

Danos pelo retorno do esgoto

Danos oriundos da drenagem

Danos pela geração de energia elétrica

Extraído de McKinney et al (1999)

Metodologi a Modelo conceitual

Metodologia: Curvas de demanda 0.4 0.3







P Qaloc  e

ln





Q aloc  C2



1 



 C1





P Q aloc 0.2 0.1

0 Sendo: 0 50000 100000 P Valor de água em R$/m3 Qaloc Q Quantidade de água passível de disponibilização para cada usuário em m³ no ano η elasticidade preço da demanda (adimensional) C2,C1 Constantes arbitrárias (a serem definidas pelas condições de contorno)



1 1  1 1   C2  Qaloc   C1 C2 B.Liq (usuário, t )  e     Cmédio .Qaloc (usuário, t ) 1  1 1 1     

150000

01

ID- Juazeiro

03

04

PIManiçoba Maçaroca

05

PIPontal PIBebedouro

06

Pontal

FLU Santa Maria da Boa Vista

sem nome 1

São José

Caraca

Terra Nova

AH- Petrolinas

07

08

ID- Lagoa Grande

PI-Rodelas UH Itaparica

PI-Manga de baixo PISF Eixo Leste

Itapari ca

Poção Mandacaru

Rio Pajeú

Barreira

Metodologia

PI-Apolônio S.

PI-Gloria

Modelo de otimização

PI-Barreiras I

AH- Floresta

PI-Barreiras II

Rede nós e links

PI-Iço Mandantes C r u z

PITourão PI-

ID- Petrolina

P o ç o d a

Tourão

PISF Eixo Norte ID- Belém SF

13 Mandantes

FLU Juazeiro

AH- Juazeiro

02

PI- Nilho Coelho Sem Nome 247

ID- Cabrobo

Paredão

Ser rin ha

PI- Salitre

UH Sobradinho

FLU I

‘Sob radi nho

Rio Salitre / Tatauí

PI-Jusante Rio Moxotó

14

Piscicultura

PI- Curaça

PI SEAGRI

Recreio

Poção 09

ID- Curaça

UH Moxotó

H Graças

10

São Pedro

PI- Caraíbas

UH Paulo Afonso (PA) IV

H

Urimamã 11

PI-Pedra Branca

H

ID- Lagoa Grande

12

PI- Brígida

H

H

Cachoei ra

UH Paulo Afonso (PA) I,II,III

ID- Oroçó

15

UH Xingó

H

PI ManoelDionsiodaCruz

Metodologia: Modelo de otimização Otimização de alocação de água para os vários usos de água

Sendo: n Usuário: pi (perímetro irrigado), id (irrigação difusa), ah (abastecimento), ener (energia) C Custo de escassez [R$] B Benefício usuário [R$] E Energia [MW] a, m Ano, Mês

Modelo de programação matemática - GAMS Balanço hidrológico Funções Benefícios Restrições físicas, econômicas, ambientais e institucionais

Resultados

Salitre (PMP) Ico (PMP) Barreiras (PMP) Pedra Branca (PMP) Apolonio (PMP) Brigida (PMP) Cobrança irrigação

R$

0.4

Curvas de demanda

0.2

Programação Matemática Positiva (PMP)

0

0

Irrigação difusa Irrigação difusa

20000

30000

dam³/ano

Perímetros irrigado

Nilo Coelho (PMP) Bebedouro (PMP) Caraibas (PMP) Tourão (PMP) Curaça (PMP) Maniçoba (PMP) Cobrança irrigação

0.8

0.6

R$

Método de Expansão de ponto

10000

0.4

0.2

Abastecimento humano

0

0

50000

dam³/ano

100000

4

Petrolina Santa Maria Lagoa Grande Oroco Cabrobo Belem SF Juazeiro Curaça Ponto de operação

R$

3

2

Resultados Curvas de demanda Irrigação difusa

1

0

0

20000

40000

dam³/ano

60000

80000

3

R$

2

1

0

Resultados

Petrolina Lagoa Grande Santa Maria Petrolandia Oroco Jatoba Floresta Belem SF Ponto operação

0

1000

2000

3000

dam³/ano

4000

Curvas de demanda Abastecimento humano

5000

Cenários •Referência (Baseline) •Baseline priorizando o abastecimento humano •Baseline com a transposição do SF •Baseline com abastecimento humano sem perdas •Baseline com Hidrograma Ambiental •Baseline com ‘Controle de nível - Innovate’ •Baseline com ‘Capacidade reduzida - Innovate’ •Baseline com restrição de vazão mínima a jusante de Sobradinho de 1.100 m³/s

Resultados Scenario: Reference model (baseline) - present, years 2000-2006 Constraints Technical restrictions (dam, powerhouse, spillway etc.)

Flood protection Release Sobradinho > 1300mÂł/s Release Xingo > 1300mÂł/s

Objective Function Minimizing: scarcity costs from Irrigation Sites, Small Farmers and Human Supply, difference between e energy production and firm energy Maximizing: benefits energy production

Simulation: Baseline Stored volume Sobradinho [hm³]

40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0

Simulação Baseline Min Level

5000 4000 3000 2000

Release Sobradinho [m³/s]

1000 0 Max Capacity Release Sobradinho

Resultados Simulação Reservoir Storage Sobradinho 2000-2006

Simulation: Baseline 800 700 600 500 Energy production Sobradinho [MW}

400 300 200 100 0

Energy Production and Firm Energy Sobradinho

Simulation: Baseline 0,7 0,6 0,5 Allocation Petrolina [mÂł/s]

0,4 0,3 0,2 0,1 0

Allocation for the supply of the municipality Petrolina

Simulation: Baseline 7 6 5 Allocation Nilo Coelho [mÂł/s]

4 3 2 1 0 Allocation

Demand

Water Allocation Irrigation Site (Nilo Coelho) 2000-2006

Simulation: Baseline 1,4 1,2 1 Allocation Small irrigation Sites in Petrolina [mÂł/s]

0,8 0,6 0,4 0,2 0

Small irrigation projects in Petrolina

Resultados Scenario: Reference model (baseline) - present, years 2000-2006, Human supply without losses Constraints Technical restrictions (dam, powerhouse, spillway etc.)

Flood protection Release Sobradinho > 1300mÂł/s Release Xingo > 1300mÂł/s Prioritizing Human Supply Human Supply Demand Curves without losses

Objective Function Minimizing: scarcity costs from Irrigation Sites, Small Farmers and Human Supply, difference between e energy production and firm energy Maximizing: benefits energy production

Simulation: Human supply without losses 1,2

1 0,8 Allocation Petrolina [mÂł/s]

0,6 0,4 0,2 0

Allocation

Allocation without losses

Demand

Water allocation human supply with and without distribution losses

Main Results Scenario: Reference model (baseline) - present, years 2000-2006, Human supply without losses Constraints Technical restrictions (dam, powerhouse, spillway etc.)

Flood protection Release Sobradinho > 1300mÂł/s Release Xingo > 1300mÂł/s Hidrograma Ambiental

Objective Function Minimizing: scarcity costs from Irrigation Sites, Small Farmers and Human Supply, difference between e energy production and firm energy Maximizing: benefits energy production

Simulation: “Hidrograma Ambiental” 40000

5000

35000

4500

30000

Stored volume Sobradinho [hm³]

3500

25000

3000

20000

2500

15000

2000

10000 5000 0 Reservoir Level Baseline Max Capacity Release Sobradinho

4000

Release Sobradinho [m³/s]

1500 1000 500 0

Reservoir Level Hidrograma Ambiental Min Level Release Sobradinho Hidrograma Ambiental

Storage and Release with “Hidrograma Ambiental” Sobradinho

Simulation: “Hidrograma Ambiental” 800 700 600 500 Energy production Sobradinho [MW}

400 300 200 100 0

Produced Energy [MW} Firm Energy (assegurado) {MW] Energy production with Hidrograma Ambiental Storage and Release with “Hidrograma Ambiental” Sobradinho

Resultados (preliminares)

Obrigado! geraldsouzadasilva@gmail.com

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