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Título:	Desenvolvimento de sistema de apoio à decisão para alocação de água na agricultura irrigada em nível de microbacia hidrográfica
Autor(es):	Marques, Paulo Eduardo
Orientador:	Teixeira, Edmilson Costa
Data do documento:	20-Fev-2015
Editor:	Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo:	A agricultura familiar é responsável por mais da metade da produção mundial de alimentos, confirmando a necessidade de investimentos inteligentes para gestão hídrica e manejo da irrigação, seja através da disseminação de técnicas simples para captação, armazenamento e distribuição de água, ou da promoção de novas tecnologias, que incentivem a gestão democrática e favoreçam o diálogo para se alcançar uma distribuição cada vez mais justa da água entre os usuários. Nesse contexto, a presente pesquisa objetiva contribuir para o aperfeiçoamento da autogestão comunitária de recursos hídricos por microbacia, através do uso coordenado e integrado de ferramentas de auxílio ao manejo de irrigação (ex.: irrigâmetros) e de um sistema de apoio à decisão para alocação de água de forma justa, participativa e consensual entre os usuários, pequenos produtores rurais de base agrícola familiar. São apresentadas todas as etapas da implementação do sistema de informações, discutindo os métodos e resultados desde o levantamento de requisitos, integração com irrigâmetros, construção da base de dados, modelagem matemática do problema de otimização, validação das funcionalidades disponibilizadas na internet e proposição das diretrizes de uso. Como resultado, foi desenvolvida uma rotina de otimização com a finalidade de planejar a distribuição da água ao longo do tempo e do espaço, gerenciando o uso entre montante e jusante e evitando a competição em determinados horários. O processo aloca, sempre que possível e respeitando as restrições de vazões outorgáveis dos cursos d'água e os volumes úteis dos reservatórios, toda a água disponível ao longo do período de planejamento, seja para irrigação ou para reservação, dando preferência às demandas prioritárias. A modelagem do problema de otimização foi baseada nos modelos de rede de fluxo, utilizando técnicas de programação linear. Também foi disponibilizada uma base de dados para o armazenamento de informações geográficas, hidrológicas, administrativas e todo o histórico de utilização dos recursos hídricos, permitindo a gestão dos dados de disponibilidade e demanda, e a gestão administrativa dos processos de outorga pelos órgãos gestores. A interface com os usuários é realizada através de uma aplicação web, com um controle de acesso diferenciado, que habilita funcionalidades específicas de acordo com cada tipo de usuário. Além das funcionalidades básicas de cadastro e consulta, também foi disponibilizada, na aplicação web, um módulo de simulação, onde é possível registrar todas as informações relevantes para a execução da rotina de otimização e verificar o resultado do planejamento de alocação da água entre os usuários, incentivando a participação da comunidade nas tomadas de decisões. Como demonstração, é apresentada a aplicação do sistema em uma microbacia hipotética. Nas simulações, dez culturas distintas competem pela água disponível de uma rede hidrográfica através de captações superficiais em cursos d’água e em reservatórios. Além de validar as funcionalidades desenvolvidas, também foi verificado o potencial de utilização do sistema na avaliação de impactos de ajustes em restrições de outorgas, de inclusões de novas culturas, de alterações nas vazões de operação dos sistemas de captação ou irrigação, de ajustes do período disponível para operação e de mudanças no dimensionamento de reservatórios. Family farming is responsible for more than half the world's food production, confirming the need for smart investments in water and irrigation management, through the dissemination of simple techniques for water harvesting, storage, and distribution, as well as through the promotion of new technologies that encourage democratic governance and promote dialogue to achieve an ever more fair distribution of water among users. In this context, this research aims to contribute to the improvement of community self-management of water resources in watershed level, through coordinated and integrated use of irrigation management support tools (e.g., irrigâmetros) and a decision support system for fair water allocation with participation and consensus among users, small farmers, family farm basis. All stages of the implementation of the information system are presented, discussing the methods and results from requirements gathering, integration with irrigâmetros, database building, mathematical modeling of the optimization problem, validation of the capabilities available on the internet and proposition of usage guidelines. As a result, it was developed an optimization routine in order to plan the water distribution over time and space, managing the use of upstream and downstream and avoiding competition at specific times. The process allocates, whenever possible and respecting the flow constraints of watercourses and the useful volumes of the reservoirs, all the available water throughout the planning period, either for irrigation or for reservation, ensuring preference to the priority demands. The modeling of the optimization problem was based on network flow models using linear programming techniques. A database was also provided to store geographical, hydrological and administrative data, as well as all the historical use of water resources, enabling the data management of water availability and demand, and the administrative management of the water rights processes by the management agencies. The user interface is a web application with a distinguished access control that enables specific functionalities to suit each type of user. Besides the basic features of data registration and data query, a simulation module was also provided in the web application, where it is possible to record all the relevant information to run the optimization routine and check the water allocation planning among users, encouraging community participation in decision making. As a demonstration, the system was applied to a hypothetical watershed. In the simulations, ten different crops compete for the available water of a river basin through direct catches over watercourses and reservoirs. In addition to validating the functionalities developed, it was also checked the potential use of the system in assessing the impacts of adjustments in water rights restrictions, inclusions of new crops, changes in working capacity of water harvesting and irrigation systems, adjustments of the available operation period and changes in the design of reservoirs.
URI:	http://repositorio.ufes.br/handle/10/10311
Aparece nas coleções:	PPGEA - Dissertações de mestrado

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