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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74155
Type: | Dissertação |
Title: | Otimização inteiramista não-linear para o dimensionamento de rede ótima de adutoras: aplicação no projeto malha d’água |
Title in English: | Nonlinear integer optimization for the dimensioning of optimal network of water mains: application in the water mesh project |
Authors: | Oliveira, Lara Bastos Pereira de Melo |
Advisor: | Souza Filho, Francisco de Assis de |
Keywords: | Otimização não-linear;Segurança hídrica;MINLP;Malha d’água;Rede de adutoras;Adutoras;Programação não-linear;Programação mista;Abastecimento de água |
Issue Date: | 2023 |
Citation: | OLIVEIRA, Lara Bastos Pereira de Melo. Otimização inteiramista não-linear para o dimensionamento de rede ótima de adutoras: aplicação no projeto malha d’água. 2023. 69 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | O aumento da segurança hídrica é uma das maiores preocupações sociais e econômicas das últimas décadas. A preservação dos mananciais, garantindo a quantidade e a qualidade da água para o atendimento das demandas futuras foi uma das principais medidas consideradas para a elaboração do Projeto Malha d’Água. Esse é um projeto amplo de adensamento da malha de adutoras no estado do Ceará, sendo mais de 4.300 km de adutoras e prevendo o atendimento das demandas de 179 sedes municipais. O projeto é uma ferramenta para promover o planejamento estratégico e a gestão eficiente dos recursos hídricos. É evidente que a implementação de uma ação de infraestrutura tão extensa demandará um investimento econômico expressivo. A busca por soluções inovadoras e tecnologias eficientes para conduzir os estudos de uma rede ótima de adutoras pode contribuir para reduzir os gastos, reduzir o tempo de implementação do projeto completo e aumentar a garantia dos mananciais. Com esse objetivo, o presente trabalho buscou desenvolver uma modelagem que determine, de forma rápida e objetiva, a configuração da rede ótima de adutoras, garantindo segurança hídrica ao manancial e o investimento mais econômico. Para isso, foi utilizada a linguagem de modelagem JuMP, desenvolvida no ambiente Julia, e o algoritmo de otimização Juniper, que admite a solução de problemas inteiros mistos não-lineares. Após desenvolvido o modelo, a otimização foi realizada para três cenários, atribuindo valores de garantia diferentes nas restrições do problema. Os resultados mostraram que o modelo cumpre muito bem o objetivo de definir a configuração ótima para a rede de adutoras. A associação da segurança hídrica à otimização identificou a existência de tradeoff entre a garantia dos mananciais e o custo total de implantação da rede ótima de adutoras. O cenário 1, que prioriza a determinação da configuração mais econômica em função de menor garantia para os mananciais, apresentou uma redução de quase R$ 142 milhões ao comparar com a configuração inicial adotada no Projeto Malha d’Água. Já o cenário 3, que prioriza a garantia de maior segurança hídrica aos mananciais, apresentou redução de R$ 640 mil. |
Abstract: | Increasing water security is one of the major social and economic concerns of last decades. The preservation of springs, guaranteeing the quantity and quality of water to meet future demands was one of the main measures considered for the elaboration of the Water Mesh Project. This is a broad project to densify the mesh of water mains in the state of Ceará, with more than 4,300 km of water mains and providing for service of the demands of 179 municipal seats. The project is a tool to promote the strategic planning and efficient management of water resources. It is evident that the implementation of such an extensive infrastructure action will require an investment expressive economy. The search for innovative solutions and efficient technologies to conduct the studies of an optimal network of water mains can contribute to reduce costs, reduce implementation time of the complete project and increase the guarantee of water sources. with that objective, the present work sought to develop a modeling that determines, in a quick and objective, the configuration of the optimal network of water mains, guaranteeing water security to the source and the most economical investment. For this, the modeling language was used. JuMP, developed in the Julia environment, and the Juniper optimization algorithm, which supports the solution of nonlinear mixed integer problems. After developing the model, the optimization was carried out for three scenarios, assigning different guarantee values in the constraints of the problem. The results showed that the model fulfills very well the objective of defining the optimal configuration for the pipeline network. Associating water security with optimization identified the existence of a tradeoff between the guarantee of water sources and the total cost of implementation of the optimal pipeline network. Scenario 1, which prioritizes the determination of more economical configuration due to less guarantee for the springs, presented a reduction of almost R$ 142 million when compared to the initial configuration adopted in the Water Mesh Project. Scenario 3, which prioritizes the guarantee of greater water security for springs, presented a reduction of R$ 640 thousand. |
Description: | Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/74155 |
Appears in Collections: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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