Modelagem física reduzida do reservatório Alagados da cidade Ponta Grossa

Abstract

O presente trabalho propõe a modelagem física reduzida para estudo do comportamento hidrodinâmico do reservatório Alagados que está localizado na cidade de Ponta Grossa. Este é um tema relevante na pesquisa acadêmica visto que o Brasil é um país que utiliza da construção de reservatórios para suprir as necessidades de abastecimento de água e geração de energia elétrica, e este reservatório opera para as duas necessidades. No desenvolvimento da modelagem, procura-se investigar a viabilidade de emprego da metodologia de redução em escala, considerando apenas uma área reduzida do reservatório, de forma a embasar os procedimentos e verificar resultados. Utilizando um sistema de aquisição de dados por imagens e processamento digital, são obtidas estimativas das conformações hidrodinâmicas que são úteis para tomadas de decisões no gerenciamento da operação do reservatório em situações normais, bem como, em cenários simulados relacionados às mudanças climáticas. Considerando a alta redução, escala 1/2500, utilizada neste trabalho para a impressão 3D do modelo, estuda-se a hipótese de que os parâmetros determinados em ensaios de aquisição de dados, atuem de maneira consistente representando a realidade de forma satisfatória, e que dados do modelo possam ser utilizados como aceitáveis quando extrapolados para o reservatório real, ao menos em um contexto exploratório, presumindo-se uma aproximação da hidrodinâmica real. Neste trabalho as variáveis de medição estão restritas à superfície livre do escoamento e suas respostas em desenvolvimento subsequente poderão ser conformadas para o volume total por meio de processos numéricos de otimização. A obtenção da rede de corrente na superfície do reservatório poderá embasar prognósticos acerca da qualidade da água, podendo ocorrer estimativas da eutrofização, deposição de sedimentos, circulação de nutrientes, propagação de poluentes, regimes do escoamento, capacidade de fornecimento de água para captação e geração de energia, entre outras questões hidrológicas e hidrodinâmicas.

The present work proposes reduced physical modeling to study the hydrodynamic behavior of the Alagados reservoir located in Ponta Grossa. This is a relevant topic in academic research since Brazil is a country that uses the construction of reservoirs to meet the needs of water supply and electricity generation, and this reservoir operates for both needs. Using an image data acquisition and digital processing system, the modeling is expected to provide estimates for decision-making in managing reservoir operations in normal situations and simulated scenarios related to climate change. Considering the high reduction, scale 1/2500, used in this work for the 3D printing of the model, we study the hypothesis that the parameters determined in data acquisition tests act in a consistent way representing the reality satisfactorily and that data from the model can be used as acceptable when extrapolated to the real reservoir. In this context, the measurement variables will be restricted to the free surface of the flow and their responses will be conformed to the total volume through numerical optimization processes. Obtaining the current network on the surface of the reservoir may support prognoses about water quality, and estimates of eutrophication, sediment deposition, nutrient circulation, propagation of pollutants, flow regimes, and water supply capacity for energy capture and generation, among other hydrological and hydrodynamic issues, may occur.