Mathematical modeling and computation of a dam–reservoir system balancing environmental management and hydropower generation

Yoshioka, Hidekazu

doi:10.1016/j.egyr.2020.10.036

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“…No cenário futuro com operação, para a área mais profunda do reservató- 2020;YOSHIOKA, 2020). O reservatório passa a ter comportamento de rio quando o tempo de residência é inferior a 10 dias.…”

Section: Simulação De Reservatóriounclassified

“…Com todas essas variações, a gestão e o monitoramento dependem de uma grande quantidade de dados necessários, o que dificulta a tomada de decisões, pois a coleta, a calibração, o teste e a manipulação de dados de amostras são um processo que consome muitos recursos (TIYASHA; TUNG; YASEEN, 2020;YOSHIOKA, 2020). Nesse sentido, um modelo hidrológico pode agregar muitas informações para antecipar e planejar eventos, possibilitando a realização de medidas preventivas para essas diferentes situações (TIYASHA; TUNG; YASEEN, 2020).…”

Section: Introductionunclassified

“…Situação comum em grandes reservatórios de cânions e na estação mais seca ou mais fria, há quebra na estratificação por causa do fluxo de água (LINDIM; PINHO; VIEIRA, 2011; WANG et al, 2011).Guedes, D.M. et alA vazão da água no reservatório, fluindo nas camadas inferior (underflow), intermediária (interflow) ou superior (overflow), influencia muito no grau de mistura entre as águas do rio e do reservatório(ARMENGOL et al, 1999; AHN; JUNG; SHIN, 2017;JAIPRADTHAM, 2017;SHARDIN;WUNDERLICH, 2017;YOSHIOKA;YOSHIOKA 2019;JING et al, 2020;RAMASWAMY;SALEH,…”

unclassified

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Influência da cobertura/do uso do solo sobre a hidrodinâmica do reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande, SC

Guedes

Marques

Rodrigues

et al. 2023

Eng. Sanit. Ambient.

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RESUMO A influência da cobertura/do uso do solo da bacia hidrográfica sobre o reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande (lago artificial alongado, profundo em ambiente de cânion) foi analisada por meio de modelagem matemática utilizando o modelo de grandes bacias (MGB-IPH) para estimativa de vazões, o HEC-RAS para qualidade da água e o IPH-ECO na simulação do reservatório. A modelagem da simulação da alteração da cobertura do solo mostrou que a substituição de florestas por outros usos causou aumento nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total, e a substituição de outros usos por florestas resultou em redução nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total. A magnitude da anomalia da carga de nutrientes está associada ao grau de alteração causado no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo. A bacia hidrográfica apresenta solos rasos em 86% de sua área, com declividades do terreno acentuadas nas cabeceiras, o que facilita o escoamento para o reservatório. Anomalias positivas foram estimadas quando agricultura substitui outros usos e anomalias negativas quando áreas de agricultura são substituídas. A carga de nutrientes que chega ao reservatório está relacionada ao grau de alteração no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo adotadas. Há estratificação térmica na porção mais profunda, com mistura no inverno, quando a operação da usina pode influenciar a mistura na coluna d’água, com efeito oposto entre a região próxima à barragem e as demais regiões mais distantes da barragem, dependendo das condições de temperatura, vazão e tempo de residência. Esse conhecimento é importante para a gestão do reservatório.

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Section: Simulação De Reservatóriounclassified

Section: Introductionunclassified

unclassified

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Influência da cobertura/do uso do solo sobre a hidrodinâmica do reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande, SC

Guedes

Marques

Rodrigues

et al. 2023

Eng. Sanit. Ambient.

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“…Yoshioka. et al [ 47 ], Almeida et al [ 48 ], and Liu et al [ 49 ] offered operational approaches for SHPGs installed at dams and reservoirs, aiming to maximize profit by considering energy prices with hourly granularity and operation costs. Similarly, Punys.…”

Section: Utilization Of Shpgs As Variability Mitigation Resourcesmentioning

confidence: 99%

Metropolitan water purification facilities towards variability mitigation of the renewable resources: Optimal bid method for small hydropower generators

Lee

Kim

Chu

et al. 2023

Heliyon

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“…Due to the regularity deficit, meaning that solutions to the HJB equations like (15) are not sufficiently smooth, the scheme seems to be less than fifth-order accurate. Nevertheless, the WENO reconstruction improves accuracy of the original local Lax-Friedrichs scheme (Yoshioka 2020b).…”

Section: Dam-reservoir System Managementmentioning

confidence: 99%

Mathematical and Computational Approaches for Stochastic Control of River Environment and Ecology: From Fisheries Viewpoint

Yoshioka

2021

Computational Management

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We present a modern stochastic control framework for dynamic optimization of river environment and ecology. We focus on a fisheries problem in Japan, and show several examples of simplified optimal control problems of stochastic differential equations modeling fishery resource dynamics, reservoir water balance dynamics, benthic algae dynamics, and sediment storage dynamics. These problems concern different phenomena with each other, but they all reduce to solving degenerate parabolic or elliptic equations. Optimal controls and value functions of these problems are computed using finite difference schemes. Finally, we present a higher-dimensional problem of controlling a dam-reservoir system using a semi-Lagrangian discretization on sparse grids. Our contribution shows the state-of-art of modeling, analysis, and computation of stochastic control in environmental engineering and science, and related research areas.

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Mathematical modeling and computation of a dam–reservoir system balancing environmental management and hydropower generation

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Influência da cobertura/do uso do solo sobre a hidrodinâmica do reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande, SC

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Metropolitan water purification facilities towards variability mitigation of the renewable resources: Optimal bid method for small hydropower generators

Mathematical and Computational Approaches for Stochastic Control of River Environment and Ecology: From Fisheries Viewpoint

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