Operationeel systeem voor prognose en beslissingsondersteuning voor het São Francisco River-reservoirsysteem

Met een lengte van 2.914 kilometer is de São Francisco-rivier een van de langste rivieren van Zuid-Amerika. De São Francisco en de zijrivieren bevatten 11 reservoirs of stuwmeren. Het Três Marias-waterkrachtreservoir is het grootste langs de bovenloop van de rivier. De dam werd gebouwd in de jaren vijftig en het reservoir heeft een totale capaciteit van 19,5×109m³. Hierdoor is het reservoir van strategisch belang voor de water- en stroomvoorziening in Brazilië. De dam heeft meerdere doeleinden: waterkrachtcentrale, waterkering, scheepvaart, watervoorziening voor steden, industrie en irrigatie.

Três Marias Dam spillway

Overlaat bij de Três Marias Dam (Foto met vriendelijke toestemming van CEMIG)

Operationeel beheer van het São Francisco River-reservoirsysteem

Het openbare energiebedrijf CEMIG (Brazilië) is verantwoordelijk voor het kortetermijnbeheer van het São Francisco River-reservoirsysteem. Over het algemeen wordt het volgende beheerbeleid toegepast bij het reservoir:

  • Om de maximale stroomproductie te behalen, wordt turbinestroom verkozen boven overlaatuitstroom.
  • Het maximale peil in het inlaatreservoir is afhankelijk van het tijdstip en wordt beperkt door de maximale operationele grens of een lagere grens waarbij nog steeds voldoende water kan worden opgeslagen om overstromingen in het regenseizoen te voorkomen. Dit beleid is in strijd met het doel om een maximale stroomproductie te behalen.
  • Hoge overstortdrempels zijn gedefinieerd voor bepaalde locaties in het reservoirsysteem en deze drempels mogen niet worden overschreden.
  • Grote uitstroomgradiënten moeten worden vermeden.

Beslissingsondersteunend systeem

Vanwege de interactie van reservoirs door kettingreacties en het conflicterende managementbeleid is het reservoirbeheer een ingewikkelde taak. In samenwerking met het Braziliaanse technische instituut voor ontwikkeling (LACTEC) heeft Deltares een beslissingsondersteunend systeem voor reservoirbeheer ontwikkeld voor het São Francisco River-reservoirsysteem. Het systeem voor operationele prognose en beslissingsondersteuning (DSS) is gebaseerd op het open dataverwerkingsplatform Delft-FEWS en combineert verschillende informatiebronnen, gegevens uit remote sensing en wiskundige weerprognoses met hydrologische en hydrodynamische modellen voor het genereren van stroomprognoses voor de korte termijn, tot 15 dagen vooruit, voor elk van de elf reservoirs.

decision support system

Deze prognoses worden naar de realtime besturingstoolbox RTC-Tools gestuurd. RTC-Tools bepaalt de optimale stroomstrategie voor de prognoseperiode met behulp van deterministische en meerfase stochastische optimalisatiemethoden. Het reservoirbeheer wordt als een optimalisatievraagstuk geformuleerd met daarin een wiskundig model van het reservoirsysteem. De verschillende beheerbeleidsmogelijkheden vormen de doelstellingen en restricties van het optimalisatievraagstuk.

Zie voor meer informatie het essay “Short-Term Reservoir Optimization for Flood Mitigation under Meteorological and Hydrological Forecast Uncertainty”