Em situações à partida complexas, em que se pretende
resolver um problema de determinação da capacidade de transporte de água de
sistemas primários de adução, pretendendo-se determinar a forma mais económica
de transportar um determinado volume de água de uma origem comum para
diferentes destinatários, da forma mais económica possível, dimensionando de
forma racional a capacidade de transporte exigida e os reservatórios
necessários para armazenamento temporário.
Estes problemas de otimização de sistemas primários de
adução poderão ser solucionados facilmente, através da utilização de um modelo
de cálculo que permita simular todas as entradas e saídas de água do sistema,
incorporando uma função de custo das infra-estruturas em causa.
O modelo pode basear-se essencialmente num programa de
programação linear, no qual são incorporadas restrições que permitem simular
com realismo o funcionamento hidráulico do sistema. A função objetivo simulará
o custo do sistema, o qual se pretende minimizar.
A componente hidráulica do estudo deverá impor as
restrições ao sistema, no que se refere à capacidade máxima de transporte e de
armazenamento, e será utilizada na definição das funções de custo (mediante a
determinação das dimensões que permitirá a fixação de custos das diferentes infra-estruturas
em função da sua capacidade).
Sistemas Primários de Regadios Coletivos
O dimensionamento de sistemas de transporte de água em
regadios coletivos, são normalmente efectuados para o mês de maior consumo,
tendo em consideração a capacidade de regularização dos reservatórios / albufeiras.
A existência de albufeiras ou reservatórios entre o sistema
e alguns dos blocos de rega deverá permitir antecipar a transferência de água
em meses com menor pedido, para utilização nos meses de maior consumo, reduzindo
deste modo o caudal máximo a transferir.
Para que uma albufeira seja utilizada com o máximo de
eficiência, a sua capacidade de armazenamento deverá ser totalmente utilizada
durante os meses de maior consumo.
Poderá utilizar-se um um modelo de cálculo que permita
simular a exploração das albufeiras, tendo em conta a minimização da capacidade
de adução. Deverá ser um modelo que permita efetuar o de cálculo do balanço das
albufeiras durante o período de rega. Este modelo matemático deverá permitir
optimizar sistemas de abastecimento e rega, através da simulação, em termos de
balanço global de massas, de sistemas ramificados complexos, incluindo um
qualquer número de estruturas de transporte e de armazenamento, sujeitos a
pedidos distribuídos de qualquer forma em termos espaciais e com qualquer lei
de variação ao longo do tempo.
O figura seguinte apresenta as principais variáveis que
deverão ser integradas no modelo de cálculo.
O modelo deverá considerar cada sistema formado por uma
série de estruturas de armazenamento (albufeiras, reservatórios) interligados
por estruturas de transporte (canais, condutas). Cada estrutura de transporte
termina sempre num estrutura de armazenamento (que pode ter capacidade de
armazenamento qualquer, mesmo nula). Por sua vez, de cada estrutura de
armazenamento pode partir um qualquer número de estruturas de transporte. Deste
modo, o número de estruturas de transporte é sempre igual ao número de
estruturas de armazenamento.
O caudal de adução mínimo será o que, considerando a
albufeira cheia no início do período de rega, utilize totalmente a capacidade
de armazenamento disponível, apresentando a albufeira vazia no final do período
de rega mais intensa.
Principais variáveis a considerar
O sistema primário de adução deve ser analisado globalmente
para n intervalos de tempo. O número
de intervalos de tempo pode ser qualquer; e os intervalos de tempo não terão
necessariamente igual duração, podendo-se adotar facilmente intervalos de tempo
de duração variável.
Durante cada intervalo de tempo devem ser introduzidos e
retirados de cada reservatório os volumes de água correspondentes às entradas e
saídas de água, designadamente:
·
Entradas de água
o Afluências naturais ao reservatório (dado conhecido)
o Água transferida do reservatório localizado a montante
(incógnita)
·
Saídas de água
o Volumes fornecidos para rega e abastecimento (dado conhecido
o Volumes transferidos para o(s) reservatório(s) a jusante
(incógnita)
o Perdas por evaporação (dado conhecido)
Em relação às perdas de água nas albufeiras, elas dependem da
evaporação, da curva volume-área de cada reservatório e do volume armazenado em
cada reservatório. A determinação das perdas de água
representam, formalmente, um problema mais complexo, na medida em que, em
princípio, dependem do estado de cada albufeira. As perdas por evaporação, por
exemplo, serão função da altura de evaporação no período e da superfície média
da albufeira, a qual será função do volume armazenado. Por outro lado, o volume
descarregado dependerá da capacidade de armazenamento da albufeira e do volume
armazenado, sendo nulo se o volume armazenado for inferior à capacidade e igual
à diferença entre o volume armazenado e a capacidade da albufeira em caso
contrário.
O modelo matemático deve considerar que todas as entradas e
saídas de água são efectuadas ao nível dos reservatórios, ou seja, que os
caudais transportados por cada troço de transporte são constantes. Isto não
constituirá de facto uma restrição efetiva, uma vez que um troço de canal ou
conduta em que ocorram derivações directas de água para rega pode sempre ser
subdividido num número conveniente de subtroços, com reservatórios fictícios no
seu interior, de onde serão efectuadas as saídas de água, normalmente para
blocos de rega ou abastecimento industrial.
