Operação ótima de sistemas de reservatórios : implementação de ferramentas baseadas em técnicas de modelagem orientada a objetos em sistemas de apoio à decisão

Abstract

As diferentes formas de abordagem sistêmica no planejamento de sistemas de recursos hídricos podem ser divididas em simulação, otimização e análise multi-objetivo. Para a utilização e avaliação dessas abordagens, devem ser adotados critérios de desempenho distintos como é o caso dos índices de confiabilidade, elasticidade e vulnerabilidade. Devido então à complexidade da gestão, se busca o desenvolvimento de Sistemas de Apoio à Decisão – SAD – aplicados à área de recursos hídricos que devem ser interativos e adaptativos, de forma a superar a diferença existente entre o que se desenvolve em centros de pesquisa e o que se utiliza no dia-a-dia profissional. Para tanto, o paradigma da Modelagem Orientada a Objetos – MOO – apresenta uma série de vantagens em relação às técnicas procedurais utilizadas na programação tradicional. O SAD utilizado neste trabalho foi o Sistema de Apoio ao Gerenciamento de Bacias Hidrográficas – SAGBAH, com destaque para o modelo PROPAGARMOO que é voltado a simular a propagação de vazões em uma bacia submetida a decisões operacionais, relacionadas ao suprimento de demandas hídricas e descarga de reservatórios. Através da MOO, foram implementados e testados, no PROPAGARMOO, um editor de modelos de programação linear e dois algoritmos de otimização por procura direta denominados de algoritmos genéticos mono e multi objetivo. O PROPAGARMOO, então, foi utilizado para avaliar duas abordagens implicitamente estocásticas para a derivação e otimização de regras decisórias: a primeira promove o ajuste dos parâmetros de uma regra de decisão cuja morfologia é estabelecida previamente, usando para isso registros históricos de vazão; a segunda promove o ajuste de uma regra de decisão, cuja morfologia é estabelecida previamente ou posteriormente, tendo por base os registros históricos de vazão e as descargas ótimas, obtidas por modelagem. Toda a metodologia foi aplicada à bacia do rio Curu, no Ceará, cujo sistema possui 3 (três) reservatórios de grande porte considerados estratégicos para o atendimento às demandas hídricas existentes. Finalmente se comprovou as virtudes da MOO na implementação de ferramentas de otimização num SAD aplicado a recursos hídricos e o melhor desempenho da abordagem implicitamente estocástica na derivação de regras decisórias para operação de reservatórios, quando os parâmetros dessas regras são otimizados através de algoritmos genéticos.

The different ways of systemic approach in the planning of water resources systems, can be divided in simulation, optimization e multi-objective analysis. For the use and evaluation of them, it must be adopted some distinct criteria of performance as it is the case of the reability, resiliency and vulnerability indexes. Once that the water resources planning is each time more complex, it must be seek the development of Decision Support Systems – DSS – applied to the area of water resources must be interactive and adaptable in a way that overcomes the difference that exist between what is developed in the research centers and what it is used “in practice” in the professional day-by-day. One of the ways to be trailed for this says about the paradigm of the Object- Oriented Modeling – OOM – which has many advantages in relation to used procedural techniques in the traditional programming. The SAD used in this work was the System of Support to Management of Watershed – SAGBAH, in which, among its models, one makes it stand out is the PROPAGRAMOO related to the simulation and the propagation of outflows in the basin submitted to operational decisions, related to the supplies of the water demands and discharge of reservoirs. Through the OOM had been implemented and tested, in the PROPAGARMOO, a publisher of linear programming models and two algorithms of optimization for direct search called genetic algorithms, mono and multi objective. The PROPAGARMOO then was used to evaluate two implicitly stochastic approaches for the derivation and optimization of decision rules: the first one promotes the adjustment of the parameters of a decision rule whose morphology is established previously, using for that historical registers of outflows. The second one promotes the adjustment of a decision rules whose morphology is established previously or later, having for base, the historical registers of outflows and the optimum discharges, gotten from modeling. All the methodology was applied to the basin of Curu river in Ceará – Brazil, whose system has three big strategic reservoirs used to answer the existing water demands. Finally it was proved the virtues of the MOO in the implementation of tools of optimization in a water resources applied SAD and the optimum performance of the implicitly stochastic approach in the derivation of decide rules for operation of reservoirs, when the parameters of these rules are optimized through genetic algorithms.