Restrições e Expressões sobre Decisões e Variáveis

A seguir é apresentada a formulação matemática das restrições do problema de otimização. As restrições e outras expressões sobre decisões e variáveis que serão

apresentadas têm como objetivo atender às limitações dos recursos hídricos disponíveis e às demais exigências relacionadas ao problema de alocação de água para o escopo delimitado.

A restrição imposta pela Equação 5.6 limita o escopo de ativação das captações com destino para sistemas de irrigação de culturas. De acordo com a equação, cada cultura poderá ser atendida por apenas uma captação a cada intervalo temporal disponível para operação.

∑ ∑ + ∑ ∑

,� =

, ∀ ,

,� =

. A Equação 5.7 especifica uma restrição semelhante, também sobre o escopo de ativação das captações com destino para sistemas de irrigação de culturas. De acordo com a equação, o atendimento a demanda da cultura associada ao intervalo temporal representado pela régua (j) só poderá ser atendido uma única vez ao longo de todo o período de operação disponível.

∑ ∑ + ∑ ∑

,� = ,� =

, ∀ , . A Equação 5.8 apresenta a fórmula para cálculo da soma das vazões de captação ativadas no arco da hidrografia em cada intervalo temporal disponível para operação. Já a Equação 5.9 apresenta a fórmula para cálculo da soma das vazões de captação ativadas no arco e em arcos a montante, em cada intervalo temporal. Para realização do cálculo especificado na Equação 5.9, é necessário utilizar o dado de entrada associado aos arcos da hidrografia que identifica o arco a jusante e calcular a soma das captações de maneira recursiva para cada arco a montante. Através da informação de arco a jusante, o modelo consegue representar toda a malha hidrográfica e impedir que as vazões de captação, para cada intervalo temporal, superem a vazão outorgável definida para um determinado arco da hidrografia. Esta última restrição, condição básica para atendimento aos critérios de outorga, está representada na Equação 5.10.

� = ∑ ∑ . + ∑ .

,� = � ,� = �

� = � + ∑ , ∀ , , = �

.

� �, ∀ , .

O volume carregado ou extraído do reservatório pelas captações ativadas em cada intervalo temporal é calculado pela Equação 5.11. A Equação 5.12, apresenta a fórmula para cálculo do volume final dos reservatórios a cada intervalo temporal do problema de otimização. A restrição relacionada à operação dos reservatórios está representada pela Equação 5.13, onde os volumes dos reservatórios ao final de cada intervalo temporal devem ser mantidos entre os volumes mínimos e máximos permitidos. � = ∑ . , = � − ∑ ∑ . , ∀ , . , = � � = � + ∑ � , ∀ , . , ≤ � � �, ∀ , .

A última expressão (Equação 5.14) apresenta a fórmula para cálculo da quantidade de intervalos horários necessários de irrigação para cada cultura, ao final de cada intervalo temporal do problema de otimização. Com esta equação é possível acompanhar, ao longo da operação, o efeito das irrigações realizadas na régua temporal do irrigâmetro e consequentemente nas prioridades das demandas.

= � − ∑ ∑ ∑ − ∑ ∑ ∑ , ∀ , , ≤ ,� = , ≤ ,� = . A Figura 5.12 apresenta o painel de modelagem das restrições e demais expressões sobre decisões e variáveis relacionadas ao problema de otimização. A codificação da Equação 5.10, na ferramenta de modelagem, em linguagem OML, pode ser observada na mesma figura. O código fonte das demais restrições, em OML, pode ser visualizado no APÊNDICE V.

Figura 5.12 _{– Painel de modelagem das restrições da rotina de} otimização

5.3.3 Modelagem e Construção do Sistema Web

Os requisitos operacionais do sistema, fruto da fase de concepção e desenho, guiaram o desenvolvimento das telas da aplicação web, nomeada de I-PLANTAR, Sistema Web para Planejamento em Tempo real do uso da Água em nível Regional. A Figura 5.13 apresenta a tela inicial do sistema, onde é possível visualizar os principais componentes da interface com os usuários. No canto superior esquerdo está o título da aplicação e no canto superior direito é disponibilizado um link (“Log

In”) para que os usuários se identifiquem. Logo abaixo do título, foi disponibilizada

uma barra com o menu da aplicação, possibilitando a navegação por todas as telas desenvolvidas. No rodapé de cada página da aplicação é realizada uma referência à UFES, detentora dos direitos da aplicação. E finalmente, no centro de cada página, está a área de trabalho, onde é apresentado o conteúdo das telas acessadas, normalmente com formulários para cadastros e consultas ou relatórios sobre os dados do sistema. Ao navegar pelas funcionalidades e telas da aplicação, apenas o

conteúdo da área de trabalho é alterado. Todos os demais componentes da interface, como título, menus, controle de acesso e rodapé, são mantidos e permanecem visíveis durante todo o acesso.

Figura 5.13 _{– Tela de entrada da aplicação web com os principais componentes da interface}

A barra de menus da aplicação é dinâmica e com até três níveis. Quando o usuário tenta acessar o primeiro nível do menu, o segundo nível é apresentado, caso esteja disponível. Ao se tentar acessar o segundo nível, o terceiro nível também é apresentado, caso esteja disponível. Na Figura 5.13, para exemplificar, é apresentado o segundo nível do menu Ajuda.

Apenas o último nível de cada menu disponibiliza uma tela ou página web para acesso. Com exceção das telas dos menus Início e Ajuda, todas as demais páginas da aplicação web foram especificadas como requisitos operacionais do sistema para os módulos Consulta, Operação, Simulação e Relatórios, conforme já documentado na seção 5.1.1.3.

A Tabela 5.11, a seguir, apresenta cada uma das telas desenvolvidas para a aplicação. Todas as telas podem ser acessadas pela barra de menus, seguindo os níveis de navegação mapeados na tabela.

Tabela 5.11 _{– Mapa de conteúdo dos menus da aplicação web}

Nível 1 Nível 2 Nível 3 Descrição da Tela

Início Apresentação do sistema de apoio à decisão.

Outorga Pessoa Cadastro Cadastro de informações para identificação de pessoas. Outorga Pessoa Consulta Consulta das informações de pessoas.

Outorga Empreendimento Cadastro Cadastro de informações para identificação de empreendimentos. Outorga Empreendimento Consulta Consulta das informações de empreendimentos.

Outorga Fluviômetro Cadastro Cadastro de informações para identificação e localização de fluviômetros. Outorga Fluviômetro Consulta Consulta das informações de fluviômetros.

Outorga Outorga Cadastro Cadastro de informações para identificação e gestão de outorgas. Outorga Outorga Consulta Consulta das informações para gestão de outorgas.

Outorga Irrigâmetro Cadastro Cadastro de informações para identificação e localização de irrigâmetros. Outorga Irrigâmetro Consulta Consulta das informações de irrigâmetros.

Outorga Atividade Cadastro Cadastro de informações para identificação das atividades de irrigação. Outorga Atividade Consulta Consulta das informações das atividades de irrigação.

Outorga Reservatório Cadastro Cadastro de informações para identificação e localização de reservatórios. Outorga Reservatório Consulta Consulta das informações de reservatórios.

Outorga Intervenção Cadastro Cadastro de informações das captações atendidas pelas outorgas coletivas. Outorga Intervenção Consulta Consulta das informações de captações superficiais.

Monitoramento Fluviômetro Cadastro Cadastro das vazões medidas pelos fluviômetros da rede hidrográfica. Monitoramento Fluviômetro Consulta Consulta das vazões medidas pelos fluviômetros da rede hidrográfica. Monitoramento Irrigâmetro Cadastro Cadastro das informações provenientes da operação dos irrigâmetros. Monitoramento Irrigâmetro Consulta Consulta das informações provenientes da operação dos irrigâmetros. Monitoramento Reservatório Cadastro Cadastro dos volumes de reservatórios monitorados.

Monitoramento Reservatório Consulta Consulta dos volumes de reservatórios monitorados. Monitoramento Meteorologia Cadastro Cadastro das previsões de precipitação.

Monitoramento Meteorologia Consulta Consulta das previsões de precipitação.

Operação Consulta do planejamento de operação e cadastro das captações aplicadas. Relatórios Grade de Operação Planejamento da operação das captações de determinada cultura. Relatórios Fluviômetros Histórico de medições coletadas para determinado fluviômetro. Relatórios Atividades Histórico de operação do sistema de irrigação para determinada cultura. Relatórios Reservatórios Histórico de medições coletadas para determinado reservatório. Relatórios Intervenções Histórico de operação das captações de determinada intervenção hídrica. Simulação Cadastro Cadastro e parametrização de simulação com as rotinas de otimização. Simulação Consulta Consulta de simulação com as rotinas de otimização.

Ajuda Ajuda Tópicos de ajuda para as principais funcionalidades do sistema. Ajuda Manual Apresentação do manual do usuário completo do sistema. Ajuda Sobre Informações de versão, contatos de suporte e créditos do sistema.

A seguir, serão apresentadas as telas e funcionalidades principais desenvolvidas para cada um destes módulos, incluindo o módulo Controle de Acesso, que gerencia o acesso dos usuários às informações disponibilizadas pela aplicação na internet.