Qualitative optimization in water resources systems: application at Piranhas river’s upper course (PB)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2022.003.0010

Keywords:

Linear programming, Water resources, Water quality

Abstract

The present work aims to carry out the qualitative optimization, based on Linear Programming, in a water resources system present in the upper course of the Piranhas (PB) river that integrates two series reservoirs, Engenheiro Ávidos, located in the municipality of Cajazeiras, and São Gonçalo, in the municipality of Sousa, both at State of Paraíba. The optimization routine considers five objective functions and constraints related to modeling the Biochemical Oxygen Demand, Dissolved Oxygen, nitrogen and phosphate forms, in rivers and reservoirs, as well as the methods employed to linearize as existing nonlinearities. Furthermore, the degree of representativeness of the modeling for the study area was also evaluated. Effluents are associated with the discharge of domestic sewage from municipalities close to water bodies. Two Scenarios were studied, in the first the effluents were released without considering a previous treatment, in the second Scenario it was considered that the effluents were subjected to treatment through stabilization ponds. The results indicated that the optimization model allowed, in both Scenarios, to find optimized solutions so that the parameter concentrations remained, throughout the operation period, at acceptable levels for the class of water bodie. Mathematical equations and kinetic coefficients, furthermore, could adequately represent the study area, with low calculated errors.

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Author Biographies

Wilson Fadlo Curi, Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Goiás (1979), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1986) e doutorado em Systems Design Engineering - University of Waterloo (1992). Atualmente é professor titular da Universidade Federal de Campina Grande (da Unidade Acadêmica de Física, do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais), é consultor Ad hoc do CNPq, faz parte do comitê avaliador da revista Reunir e coordenador do grupo GOTA - Grupo de Otimização Total da Água (www.gota.eng.br). Tem experiência na área de Engenharia de Recursos Hídricos, com ênfase em Teoria de Sistemas e Otimização, atuando principalmente nos seguintes temas: otimização (modelagem matemático-computacional envolvendo análise multicriterial, programações linear e não linear), simulação e planejamento integrado em sistemas de recursos hídricos (aspectos multi-objetivos, quali-quantitativos da água e seus múltiplos usos relativos a operação de reservatórios, irrigação, geração de energia, piscicultura, redes hidráulicas, etc.). 

Valterlin da Silva Santos, Universidade Federal de Campina Grande

Professor Classe D - Associado, Nível I da Unidade Acadêmica de Engenharia Civil (UAEC) do Centro de Tecnologia e Recursos Naturais (CTRN) da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), campus de Campina Grande. Professor Colaborador do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental (PPGECA) e do Programa de Pós-graduação em Sistemas Agroindustriais (PPGSA). Possui graduação em Engenharia Civil (2004) , mestrado em Engenharia Civil e Ambiental (2007) na área de concentração Recursos Hídricos, doutorado em Recursos Naturais (2011) na área de concentração de Análise de Sistemas e Manejo Integrado de Bacias Hidrográficas todos na UFCG. Pesquisador do Grupo de Pesquisa/CNPq GOTA - Grupo de Otimização Total da Água. Tem experiência na área de Engenharia Civil e Ambiental, com ênfase em Análise de Sistemas de Recursos Hídricos, atuando principalmente nos seguintes temas: Técnicas de simulação e otimização(programações linear e não linear); Análise multicriterial; Planejamento integrado de sistemas de recursos hídricos sujeito a múltiplos usos (abastecimento humano, irrigação, geração de energia, piscicultura, etc.), Planejamento ótimo da implantação ou operação da agricultura irrigada; Operação de reservatórios; Qualidade das águas em rios e reservatórios; Modelagem matemática. Também tem experiência na área de Materiais e Componentes da Construção Civil, com ênfase na reciclagem e aproveitamento dos resíduos da construção civil.

Francisco de Assis da Costa Neto, Universidade Federal de Campina Grande

Em 2002, concluiu o curso técnico-profissionalizante em Eletrotécnica pelo SENAI - PB, escola de Campina Grande. Em 2005, foi empregado público, concursado, da CAGEPA, ocupando o cargo de técnico em eletrotécnica. Em 2010, concluiu a graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Campina Grande, onde foi monitor (durante 02 anos) da disciplina Mecânica dos Fluidos. Obteve vasta experiência principalmente na área de infraestrutura (redes de drenagem pluvial, esgotamento sanitário, abastecimento de água, terraplenagem e pavimentação asfáltica) quando atuou como engenheiro civil residente da empresa Delta Construções S/A, de 2011 a 2013, no Estado do Rio de Janeiro. Em 2013, foi nomeado, por concurso público, para o cargo de engenheiro civil da Universidade Federal de Campina Grande (cargo que ocupa até hoje), tendo adquirido a experiência, no primeiro ano, com obras de implantação do Campus de Sumé, através de obras de construção e manutenção de vários edifícios, além daquelas correspondentes à implantação das redes pluvial, de esgoto e ao calçamento por paralelepípedos do mencionado campus. Em 2014, alcançou o título de especialista em Gerenciamento de Projetos. Em 2020, obteve o título de Mestre em Engenharia Civil e Ambiental, com ênfase em Recursos Hídricos e estágio de docência na disciplina de Hidráulica, concedido pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental (PPGECA)/CTRN/UFCG. Atualmente, trabalha com o planejamento, avaliação e execução de projetos, bem como a realização de atividades em assistência, assessoria, fiscalização e suporte técnico-administrativo a projetos e atividades da Unidade Acadêmica de Engenharia Civil (UAEC), mais especificamente no Laboratório de Estruturas (LE). Além disto, ministra a parte prática da disciplina de Materiais de Construção Experimental, executando diretamente com os alunos toda a parte associada aos ensaios.

Virgínia da Costa Brito, Universidade Federal de Campina Grande

Graduada em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, área de concentração em Recursos Hídricos e Saneamento, pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Possui experiência em pesquisas na área de Engenharia Civil e Ambiental, com ênfase em Análise de Sistemas de Recursos Hídricos, atuando nos seguintes temas: Simulação e Otimização (programações linear e não linear); Análise multicriterial; Planejamento integrado de sistemas de recursos hídricos sujeito a múltiplos usos, Planejamento ótimo da implantação ou operação da agricultura irrigada; Operação de reservatórios.

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Published

2022-07-02

Issue

Vol. 13 No. 3 (2022): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Mar 2022

Section

Engenharia Ambiental

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