Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Obuka za korišćenje vodoprivrednog modela sliva Drine u programu WEAP
Jasna Plavšić, Tina Dašić, Ivan Milovanović i Marko Ivetić Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet
WORLD BANK – SUPPORT TO WATER RESOURCES MANAGEMENT IN THE DRINA RIVER BASIN
SVETSKA BANKA – PODRŠKA UPRAVLJANJU VODNIM RESURSIMA NA SLIVU REKE DRINE
Program obuke
Uvod: O vodoprivrednim sistemima i proračunu bilansa vodoprivrednog sistema
Deo I: Upoznavanje sa programom WEAP
• WEAP – mogućnosti i ograničenja, osnovni koncepti
• Vežba 1: Formiranje područja za analizu
• Vežba 2: Osnovni alati u WEAP-u
• Vežba 3: Scenariji
• Vežba 4: Izvori snabdevanja vodom
• Vežba 5: Podaci i prikaz rezultata
• Vežba 6: Akumulacije i hidroenergetika
Deo II: Vodoprivredni model sliva Drine
• Prikaz modela (konfiguracija, postavke)
• Prikaz rezultata
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
O VODOPRIVREDNIM SISTEMIMA I PRORAČUNU BILANSA VODOPRIVREDNOG SISTEMA
Uvod:
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Vodoprivredni sistemi
VODOPRIVREDNI SISTEMI - prirodni vodeni sistemi i svi veštački sistemi koji su namenjeni korišćenju voda, zaštiti voda i zaštiti od voda.
VODOPRIVREDA - organizovana aktivnost na vodama kojom se ostvaruje plansko iskorišćavanje vodnih resursa, njihova zaštita i zaštita od štetnog delovanja voda.
1896. WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Opis vodoprivrednih sistema
Sistem posmatramo preko resursa i potreba. VS možemo opisati odgovarajućim preslikavanjima na relaciji vodni resursi potrebe za vodom i uređenjem vodnih režima
Voda prisutna na slivu: V = L, Q, K Voda prisutna na slivu: V = L, Q, K
L - lokacija resursa Q - količina resursa K - kvalitet resursa
Potrebe za vodom: Vz = Lz, Qz, Kz Potrebe za vodom: Vz = Lz, Qz, Kz
Voda iskoristiva kao resurs: VR = V, US Voda iskoristiva kao resurs: VR = V, US
US = GU, HU, EU, SU, KU, ZU, MU,...
GU - geotehnički uslovi; HU - hidrograđevinski uslovi, EU - ekonomski uslovi, SU - uslovi vezani za socijalno i urbano okruženje, KU - uslovi vezani za kulturološko okruženje, ZU - uslovi zaštite ekosistema, MU - uslovi iz međunarodnih obaveza, ...
V VR Vz
US VS,U
VR V
Vodoprivredni sistemi se definišu preslikavanjem: Vz = T VR
T - operator preslikavanja, opisuje vodoprivredni sistem, tj. operator VS (upravljanje)
T = Ta, Tb Ta - definiše fizičke komponente VS (hardver sistema: akumulacije, HE, putevi) Tb - upravljački deo sistema (softver sistema) WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Upravljanje vodoprivrednim sistemima
proces upravljanja: , M, J, L U proces upravljanja: , M, J, L U - ciljna struktura M - matematički model J - kriterijumi za vrednovanje L - uslovi / ograničenja
Integralno uređenje, korišćenje i zaštita teritorije sliva Integralno uređenje, korišćenje i zaštita teritorije sliva
Socijalni ciljevi
Socijalni ciljevi
Privredni ciljevi
Privredni ciljevi
Ekološki ciljevi
Ekološki ciljevi
Ekonomski ciljevi
Ekonomski ciljevi
Urbani ciljevi
Urbani ciljevi
Vodoprivredni ciljevi
Vodoprivredni ciljevi
Snabdevanje naselja vodom Snabdevanje naselja vodom
Snabd. industrije vodom Snabd. industrije vodom
Hidroenergetika Hidroenergetika
Melioracije Melioracije
Uređenje vodnih režima Uređenje vodnih režima
Zaštita kvaliteta vode Zaštita kvaliteta vode
. . .
Kulturološki ciljevi
Kulturološki ciljevi
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Upravljanje vodoprivrednim sistemima
proces upravljanja: , M, J, L U proces upravljanja: , M, J, L U - ciljna struktura M - matematički model
J - kriterijumi za vrednovanje L - uslovi / ograničenja
dobit
J: I = SE max
J: I = SD(E) max
Kriterijumom se definiše kvalitet upravljanja VS-om, on predstavlja meru za vrednovanje rešenja i izbor opt. varijante.
Optimalno rešenje po kom kriterijumu? Ne postoji bezlični optimum!
Definisanje ciljne funkcije u najopštijem obliku:
k
0
t
t
kk0 )t,s(kdt)t,b,a,s,u,s(hI
vrednovanje prolaska kroz stanja
vrednovanje krajnjeg stanja
k
0
t
t
kk )t,s(k
za duže vremenske intervale:
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Upravljanje vodoprivrednim sistemima
proces upravljanja: , M, J, L U proces upravljanja: , M, J, L U - ciljna struktura
M - matematički model J - kriterijumi za vrednovanje L - uslovi / ograničenja
Upravljanje eksperimentom na sistemu Fizička simulacija sistema i upravljanja Matematička simulacija VS Optimizacione metode
Osobine modela
Redukovan sistem – razmatra se deo fenomena koji nas zanima sa određenim stepenom detaljnosti
Različitim modelima mogu se opisati isti aspekti izučavanog sistema, sa različitim opsegom upotrebljivosti
Model ima ulogu “sistema za navođenje” u planiranju
Treba da pomogne planeru ne da ga zameni
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Upravljanje vodoprivrednim sistemima
proces upravljanja: , M, J, L U proces upravljanja: , M, J, L U - ciljna struktura
M - matematički model J - kriterijumi za vrednovanje L - uslovi / ograničenja
Definisanje ciljeva< ,M ,J,L>
u(t)= W(u , , ,xt - y z ^ ^,y,t)
UDS (DUO)
.q= (y,q, ,t)
y'(t)= (q, )
IDS
UIDS
ds__dt
= f(s,u,x,a,b,v,t)s(t )= sy= g(s,u)
o o
FDS
x(t)= F(x , s, R, t)= (v , R , t)
^
^t -
t- 1
v(t)
ESTIMATOR
v̂x̂
(t)
yz
sz
y'
v xv
x
y
y
u(t)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Upravljanje vodoprivrednim sistemima
proces upravljanja: , M, J, L U proces upravljanja: , M, J, L U - ciljna struktura M - matematički model J - kriterijumi za vrednovanje L - uslovi / ograničenja
PODELA PREMA VREMENU OBUHVAĆENOM UPRAVLJANJEM
1) OPERATIVNO UPRAVLJANJE Gotov sistem - u realnom vremenu Zadatak analize - brzo reagovanje
2) TAKTIČKO UPRAVLJANJE
Optimizacija i upravljanje Srednjeročnog karaktera (sezonsko, višegodišnje)
3) STRATEGIJSKO UPRAVLJANJE
Dugoročnim razvojem vodoprivrede Usmeravanje rasta i razvoja VS, upravljanje potrošnjom, definisanje strategije u okviru korišćenja, zaštite voda i zaštite od štetnog delovanja voda
1
2
3
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Proračun bilansa VS
isporuka vode:
nizvodni protok: Qniz,i = Qdot,i – yi
protok u profilu zahvata: Qdot,i = Quzv,i + Qms,i
isporuka vode:
nizvodni protok: Qniz,i = Qdot,i – yi
Kontrolni profil (Qep)
Qnas,i ; Qdot,i Qnas,i
Qdot, i ; Qdot, i Qnas,i yi =
Qnas,i ; Qdot,i Qnas,i
Qdot,i ; Qdot,i Qnas,i yi =
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
jed. stanja: si = si-1 + Qdot,i – yi – gi
jed. isporuke vode: yi =
jed. prelivanja: di =
Qnas,i ; Qdot,i + si-1 Qnas,i
Qdot, i + si-1 ; Qdot, i + si-1 Qnas,i
0 ; Qdot,i + si-1 – Qnas,i Vkor
Qdot,i + si-1 – (Qnas,i Vkor) ; Qdot,i + si-1 – Qnas,i > Vkor
Proračun bilansa VS
ograničenja:
0 si Vkor
Qnas,min,i yi Qnas,i
Qkp Qep,i
Kontrolni profil (Qep)
Kontrolni profil (Qep)
kriterijumska funkcija – J: ekstremum I(s, y, t) {y}
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
jed. stanja: si = si-1 + Qdot,i – Qpot,i – gi
jed. isporuke vode: yi =
jed. prelivanja: di =
Qpot,i ; Qdot,i + si-1 Qpot,i
Qdot, i + si-1 ; Qdot, i + si-1 Qpot,i
0 ; Qdot,i + si-1 – Qpot,i Vkor
Qdot,i + si-1 – (Qpot,i Vkor) ; Qdot,i + si-1 – Qpot,i > Vkor
ukupna isporuka vode iz akumulacije: Qpot,i = Qniz,i + yn,i + yp,i
ispuštanje nizvodno od akumulacije:
Qniz,i =
Proračun bilansa VS
0 ; di Qep,i
Qep,i – di ; 0 < di Qep,i
Qep,i ; di 0
yn,i ; yp,i ; Qniz,i ograničenja:
0 si Vkor
Qnas,min,i yn,i Qnas,i
Qpolj,min,i yp,i Qpolj,i
Qkp Qep,i
kriterijumska funkcija – J: ekstremum I(s, y, t) {y}
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
jed. stanja: si = si-1 + Qdot,i – Qpot,i – gi
jed. isporuke vode: yi =
jed. prelivanja: di =
Qpot,i ; Qdot,i + si-1 Qpot,i
Qdot, i + si-1 ; Qdot, i + si-1 Qpot,i
0 ; Qdot,i + si-1 – Qpot,i Vkor
Qdot,i + si-1 – (Qpot,i Vkor) ; Qdot,i + si-1 – Qpot,i > Vkor
ukupna isporuka vode iz akumulacije: Qpot,i = Qniz,i + yn,i + yp,i
ispuštanje nizvodno od akumulacije:
Qniz,i =
Proračun bilansa VS
0 ; di Qep,i
Qep,i – di ; 0 < di Qep,i
Qep,i ; di 0
yn,i ; yp,i ; Qniz,i ograničenja:
0 si Vkor
Qnas,min,i yn,i Qnas,i
Qpolj,min,i yp,i Qpolj,i
Qkp Qep,i
kriterijumska funkcija – J: ekstremum I(s, y, t) {y}
y2n [1] [2]
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Proračun bilansa VS
Tok proračuna: Uzvodni deo sistema → nizvodni deo sistema
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
UPOZNAVANJE SA PROGRAMOM WEAP
Deo I:
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Sadržaj
Šta je WEAP
Kako WEAP radi
Mogućnosti WEAP-a
WEAP interfejs
• Osnovni delovi programa
• Komponente sistema
• Opisivanje potreba za vodom i raspoloživih voda
• Opisivanje hidroloških procesa
• Scenariji
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Šta je WEAP
WEAP = Water Evaluation And Planning System
WEAP je softverski alat za analizu rada vodoprivrednih sistema
• proračun bilansa raspoloživih količina vode i potrošnje vode
• primenljiv i na složene sisteme
• služi za razmatranje različitih varijanti sistema i upravljačkih strategija (scenarija)
Podrška procesu planiranja
• ne može da zameni iskusne planere, već im pomaže u donošenju odluka
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Šta je WEAP
Razvijen u Stockholm Environment Institute (SEI)
Koristi se širom sveta
Besplatan za državne, akademske i neprofitne institucije u zemljama u razvoju
Služi za razvoj modela VS, kao baza podataka i za razmatranje scenarija
Fleksibilan, user-friendly
www.weap21.org
forum
dokumentacija: Tutorial; User Guide
licenciranje
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Kako WEAP radi
Sistem se opisuje pomoću čvorova i veza između čvorova
• Čvorovi: akumulacije, HE, potrošači, zahvati, ispusti, itd.
• Veze: reke, dovodne i povratne veze (zahvatanja i ispuštanja)
Zadaju se prioriteti za snabdevanje korisnika vodom
• prioritet potrošača određuje redosled zadovoljavanja njihovih potreba
• prioritet izvora snabdevanja određuje odakle se voda uzima
Ograničenja se zadaju kao kapaciteti veza, izvorišta, zahtevani protoci...
WEAP koristi algoritme linearnog programiranja za proračun raspodele vode u svakom vremenskom koraku prema zadatim prioritetima i ograničenjima sa ciljnom funkcijom da se maksimizira obezbeđenost isporuke vode korisnicima
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Mogućnosti WEAP-a
Simulacije bilansa u vodoprivrednom sistemu omogućavaju razmatranje različitih varijanti sistema i scenarija
Vrednovanje varijanti kroz procenat zadovoljenja potreba, nestašice vode, hidroenergetsku proizvodnju, troškove proizvodnje...
Ovakve simulacije i analize su podloga za planiranje i upravljanje na strateškom nivou
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Mogućnosti WEAP-a
Šta WEAP može
Strateško planiranje na lokalnom, nacionalnom ili regionalnom nivou
Analiza potreba za vodom
Analiza raspodele vode korisnicima
Šta WEAP ne može
Operativno upravljanje na dnevnom ili časovnom nivou
Optimizacija raspodele vode prema finansijskim kriterijumima
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Primeri mogućih analiza u WEAP-u
Analiza ugroženosti snabdevanja vodom
• varijante baznih scenarija za analizu osetljivosti na uticaj demografskih, tehnoloških, klimatoloških i hidroloških faktora
Analiza adaptacije
• varijante upravljačkih scenarija za razmatranje varijanti raspodele vode korisnicima kao adaptacija na ugroženost u budućnosti
• razmatranje posledica konfliktnih zahteva u višenamenskim sistemima
• analiza posledica predviđenih mera ili odluka (stepen obezbeđenosti potreba za vodom, mogućnosti za hidroenergetsku proizvodnju, kvalitet voda, troškovi...)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs
Shematski prikaz konfiguracije
sistema
Shematski prikaz konfiguracije
sistema Podaci o sistemu Podaci o sistemu
Rezultati proračuna Rezultati proračuna
Skupovi izabranih rezultata za
razmatranje scenarija
Skupovi izabranih rezultata za
razmatranje scenarija WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Unos komponenti povlačenjem
sa menija
WEAP interfejs: Schematic
Kartografske podloge
Treba uključiti sve objekte prema planiranim scenarijima WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Komponente sistema
Reke Derivacije toka Čvorovi na rekama
• dotok (headflow) • akumulacije sa i bez HE • protočne HE • mesta zahvatanja • mesta ispuštanja • mesta skretanja toka (za derivacije) • zahtevani (ekološki) protoci • merna mesta
Čvorovi van reka • potrošači • izvorišta podzemnih voda • PPOV • slivovi
Veze • dovodne veze • povratne veze • infiltracija
Reke Derivacije toka Čvorovi na rekama
• dotok (headflow) • akumulacije sa i bez HE • protočne HE • mesta zahvatanja • mesta ispuštanja • mesta skretanja toka (za derivacije) • zahtevani (ekološki) protoci • merna mesta
Čvorovi van reka • potrošači • izvorišta podzemnih voda • PPOV • slivovi
Veze • dovodne veze • povratne veze • infiltracija
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Osnovni parametri sistema
Početna godina i vremenski horizont
„Current Accounts“ – početno stanje sistema u početnoj godini (za sva scenarija)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Unos podataka na različite načine i njihov grafički i tabelarni prikaz
Unos podataka na različite načine i njihov grafički i tabelarni prikaz
WEAP interfejs: Data
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs: Data
Granata struktura podataka
Granata struktura podataka
Grupe podataka
Grupe podataka
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs: Data
Primeri podataka za pojedine komponente
• Reke: dotok u uzvodni čvor
• Rečne deonice: dotok sa slivne površine deonice
• Potrošački čvorovi: broj korisnika, specifična potrošnja, gubici, % vode koja se ne vraća u sistem, prioritet potrošača
• Akumulacije: zapremina, početna zapremina, kriva zapremine, isparavanja, karakteristični nivoi, bafer zone, prioritet za punjenje akumulacije)
• Dovodne veze: maksimalni protoci, prioritet izvora snabdevanja
• Povratne veze: transformacija (% vode koji se vraća u sistem)
• itd.
Podaci se mogu i učitavati iz spoljnih fajlova
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Potrebe za vodom – potrošački čvorovi
Snabdevanje naselja vodom
Snabdevanje industrije vodom
Poljoprivreda – navodnjavanje
Podaci • Naselja: broj stanovnika i
specifična potrošnja
• Industrija: potrebe za vodom
• Poljoprivreda: navodnjavana površina i norma navodnjavanja
• Unutargodišnja raspodela
• % vode koja se ne vraća u sistem (Consumption)
• Gubici na distributivnoj mreži
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Raspoložive vode – izvori snabdevanja
Reke
• uključuju i skretanja toka (derivacije, kanali, cevovodi)
Podzemne vode
Dovodi i ispusti (dovodne i povratne veze)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Izvorišta podzemnih voda
Podaci
• Kapacitet izvorišta (zapremina PV)
• Maksimalno zahvatanje
• Prirodno prihranjivanje PV
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Raspoložive vode – reke
Reke – podkomponente
• Akumulacije
– sa pripadajućim pribranskim HE
• Zahtevani protoci
• Rečne deonice
– zadaje se prirodni dotok sa slivne površine date deonice
• Merna mesta
– za kontrolu ili kalibraciju
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Akumulacije
Akumulacije
• fizičke karakteristike: zapremina, kriva zapremine...
• karakteristični radni nivoi
• podaci o HE: instalisani protok, kota donjevode, koef. korisnog dejstva...
• prioriteti za punjenje akumulacije
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Zahtevani protoci
Zahtevani protoci
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice
Rečne deonice
• element za bilans voda za slivnu površinu razmatrane deonice
• učitavanje podataka o površinskom i podzemnom oticaju ako se koristi spoljna hidrologija
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Hidrološki procesi
Spoljna hidrologija (Read-from-file) • Osmotreni ili sintetički hidrološki podaci kao vremenske serije
• Učitavanje iz spoljnih fajlova
WEAP kao model padavine-oticaj • Semidistribuirani hidrološki model
• Zahteva klimatološke ulaze (padavine, temperature, brzinu vetra, zračenje...)
• Zahteva kalibraciju i verifikaciju
Tipske hidrološke godine (Water-Year Method) • Definiše se „normalna“ godina
• Definišu se tipske hidrološke godine od veoma sušne do veoma vodne u odnosu na normalnu godinu (5 tipova)
• Formira se niz tipskih godina za svaku godinu u razmatranom scenariju
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs: Results
Prikaz rezultata proračuna
grafički, tabelarno, na
karti
Pokretanje proračuna klikom na
Results
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs: Results
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP interfejs: Scenario Explorer
Formiranje scenarija (zajednička početna
godina i početna konfiguracija sistema)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAPinterfejs: Scenario Explorer
Prikaz izabranih rezultata
(favorites) i analiza uticaja promena po scenarijima
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Druge mogućnosti WEAP-a
WEAP ima ugrađene veze prema modelima:
• MODFLOW – model tečenja podzemnih voda
• Qual2K – model transporta zagađenja u površinskim vodama
Pozivanje WEAP-a iz drugih aplikacija
• PEST – softver za optimizaciju parametara tj. kalibraciju modela
• Visual Basic
• CARS – scenario analysis
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
VODOPRIVREDNI MODEL SLIVA DRINE Deo II:
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Vodoprivredni model sliva Drine u WEAP-u
Savremeni alati za simuliranje različitih scenarija su neophodni za postizanje ciljeva integralnog upravljanja rečnim slivovima i strateškog planiranja
Uspostavljanje vodoprivrednog modela je jedan od ključnih koraka u dostizanju ovih ciljeva za sliv Drine
Razvijeni model omogućava razmatranje različitih varijanti upravljanja vodama na slivu Drine kroz sagledavanje niza razvojnih i klimatskih scenarija
Model je razvijen u softveru WEAP
• besplatan za državne institucije zemalja u razvoju
• omogućava proračun bilansa voda, uključujući prirodne dotoke i potrebe korisnika voda
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Okvir za razvoj modela
Razvojni scenariji (varijante konfiguracije
sistema)
Razvojni scenariji (varijante konfiguracije
sistema)
Socio-ekonomski scenariji
Socio-ekonomski scenariji
Klimatski scenariji Klimatski scenariji
Hidrološki model Hidrološki model
Vodoprivredni model – WEAP Vodoprivredni model – WEAP
Vrednovanje varijanti i scenarija Vrednovanje varijanti i scenarija
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Razvojni scenariji
Management scenario in WEAP
Development scenario
BiH Montenegro Serbia
Green Growth Green Growth
Višegrad, B. Bašta, Zvornik Green Growth Piva, Ak. Otilovići
Green Growth Uvac, Kokin Brod, Bistrica, Potpeć, B. Bašta, Zvornik
Middle 1
Reduced Hydropower per Sava RBMP
Mrsovo, HE-RHE Buk Bijela, Foča, Ustikolina Follows Energy
Development Strategy Komarnica, Kruševo, HE
Otilovići
Reduced/Optimized Hydropower
Brodarevo 1, Rekovići, Dubravica, Rogačica,
Tegare, Kozluk Middle 2
Reduced Hydropower over longer time frame
Paunci, Goražde, Dubravica
Middle 3 Hydropower Maximisation
Sutjeska, Vikoč, Rogačica, Tegare, Kozluk,
Drina 1, 2, 3 Full HPP
Hydropower Maximisation
Andrijevica, Lukin Vir
Hydropower Maximisation
Brodarevo 2, Drina 1, 2, 3
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Socio-ekonomski scenariji
Socio-economic category Scenario BiH Montenegro Serbia
Population growth rate1
Real growth -0.9945% -1.16% -0.7%
Flat 0% 0% 0%
High +0.1812% +1.07% +0.9%
Industrial production growth rate2 +3-5% -1.5% /
Agricultural production growth rate2 +5.3% / +3%
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Klimatski scenariji
Dva scenarija prema 5. izveštaju IPCC: RCP 4.5 i RCP 8.5
Ansambl od 4 GCM/RCM modela
Model Institute GCM RCM
Model 1 CNRM CM5 ALADIN 5.2
Model 2 CMCC CM CCLM 4-8-19
Model 3 LMD IPSL-CM5A-MR LMDZ
Model 4 GUF MPI-ESM-LR CCLM 4-8-18
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Hidrološki model
HIS Drina (Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“)
• Model razvijen na osnovu podataka o P, T, Q za 1970-1984
• Kalibracija 1971-1977, verifikacija 1978-1984
• Kalibracija na profilima 11 hidroloških stanica
Padavine, temperature
Hidrološki model Simulirani hidrogrami
• rezultati simulacija na 123 profila („hidroprofili“)
• podela na površinski i bazni oticaj
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Vremenski okviri i verzije modela
WEAP model version
Management scenario Time horizons
Hydrologic input Model versions
Preliminary DRB-WRM model
Current Accounts Reference Scenario
1979 1980-1984
Simulated hydrology with observed climate
1
Baseline DRB-WRM model
Current Accounts Reference Scenario (Green Growth)
1962 1963-1990
Simulated hydrology with simulated climate
4
Future DRB-WRM model
Current Accounts Green Growth Middle 1, Middle 2, Middle 3 Full HPP
2012 2013-2070 2013-2070 2013-2070
4 for RCP 4.5 4 for RCP 8.5
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Klim. model 1
Klim. model 2
Klim. model 3
Klim. model 4
Hidrologija 1
Hidrologija 2
Hidrologija 3
Hidrologija 4
WEAP
Referentni scenario (1961-1990)
Hidrološki model
Rezlultati 1
Rezlultati 2
Rezlultati 3
Rezlultati 4
Klim. model 1
Klim. model 2
Klim. model 3
Klim. model 4
Hidrologija 1
Hidrologija 2
Hidrologija 3
Hidrologija 4
WEAP
Klimatski scenario RCP 4.5 (2011-2070)
Hidrološki model
Rezlultati 1
Rezlultati 2
Rezlultati 3
Rezlultati 4
Klim. model 1
Klim. model 2
Klim. model 3
Klim. model 4
Hidrologija 1
Hidrologija 2
Hidrologija 3
Hidrologija 4
WEAP
Klimatski scenario RCP 8.5 (2011-2070)
Hidrološki model
Rezlultati 1
Rezlultati 2
Rezlultati 3
Rezlultati 4
Lanac modela Ansambl od 4 klimatska modela, 2 klim. scenarija + refer. period
Ukupno 12 klimatskih, hidroloških i vodoprivrednih simulacija
Za svaki period razmatra se medijana ansambla
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP model sliva Drine
Komponente modela
• Korisnici voda (stanovništvo, industrija, poljprivreda)
• Izvorišta podzemnih voda
• Akumulacije
• Hidroelektrane (pribranske, protočne, derivacione; reverzibilne indirektno)
– potrebe za energijom!
• Zahtevi za ekološkim minimalnim protocima
• Hidrološki ulaz
– rezultati hidroloških simulacija modelom „HIS Drina“ na oko 80 profila
• Veze između komponenti (zahvati i ispuštanja)
Vremenski korak od mesec dana
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Potrošači
Komunalno snabdevanje vodom – javni vodovodni sistemi
Snabdevanje industrije vodom – trenutno nije uzeto u obzir u Srbiji
Navodnjavanje
• modelirano kao potpuni gubitak vode za navodnjavanje
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Hidroenergija
Hidroelektrane sa akumulacijama
• Način proračuna u WEAP-u!
• Za akumulacije sa značajnijim izravnanjem i za derivacione HE mora se zadati potrebna energetska proizvodnja
Protočne HE
Zahtevani min. protoci
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice - podslivovi
Rečne deonice
• Bilans voda za deonicu/podsliv u WEAP-u
Ulaz
Izlaz
Doprinos podsliva
Podzemni oticaj
Perkolacija (prihranjivanje izdani)
Površinski oticaj
Izlaz = Ulaz + Površinski oticaj (Surface Water Inflow) + Podzemni oticaj ka reci (Groundwater Inflow)
– Podzemni oticaj od reke (Groundwater Outflow)
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice - podslivovi
Rečne deonice
• površinski i podzemni dotok sa podsliva iz hidrološkog modela
Podsliv bez izvorišta PV
Podsliv sa izvorištem PV
Qpovr + Qpodz
Q’ = Qpovr, Q” = Qpodz
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice - podslivovi
Rečne deonice
• površinski i podzemni dotok sa podsliva iz hidrološkog modela
Promenljiva u WEAP-u Komponenta hidrološkog modela „HIS Drina“
Podsliv bez izvorišta podzemnih voda
Podsliv sa izvorištem podzemnih voda
Surface water inflow (za deonicu)
Qpovrs + Qpodz Qpovrs
Groundwater inflow (za deonicu)
0 Qpodz
Natural recharge (za izvorište PV)
– Perkolacija
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice - podslivovi
Rečne deonice
• struktura ulaznih fajlova iz hidrološkog modela
Kolona Naziv Opis
1 padavine [mm] Padavine na podslivu u milimetrima
2 sneg [mm] Padavine u obliku snega na podslivu u milimetrima
3 Ecan [mm] Isparavanje sa vegetacije (intercepcija) u milimetrima
4 Esub [mm] Istaparavanje iz snežnog pokrivaća (sublimacija) u milimetrima
5 Es [mm] Isparavanje iz tla u milimetrima
6 Et[mm] Transpiracija u milimetrima
7 Qsurf [mm] Površinski oticaj u milimetrima
8 Wperc [mm] Perkolacija (procurivanje ka podzemnoj vodi) u milimetrima
9 Rint [mm] Padavine umanjene za intercepciju u milimetrima
10 SW [mm] Zemljišna vlaga u milimetrima
11 Qsurf [m3/s] Površinski oticaj sa podsliva u m3/s
12 Qbase [m3/s] Oticaj podzemnih voda (bazni pticaj) sa podsliva u m3/s
13 Qsurf_upstream [m3/s] Površinski oticaj na izlazu sa podsliva, uključujući sve uzvodne podslivove, u m3/s
14 Qbase_upstream [m3/s] Podzemni oticaj na izlazu sa podsliva, uključujući sve uzvodne podslivove, u m3/s
15 Qmin_upstream [m3/s] Minimalni dnevni protok u mesecu na izlaznom profilu sliva u m3/s
16 Qmax_upstream [m3/s] Maksimlani dnevni protok u mesecu na izlaznom profilu sliva u m3/s
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rečne deonice - podslivovi
Veza sa hidrološkim modelom: izlaz iz hidrološkog modela u hidroprofilima koji se poklapaju sa čvorovima u WEAP-u
• za rečne deonice: površinski i podzemni oticaj
• za akvifere: perkolacija čitanje iz CSV fajlova
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Izvori snabdevanja – podzemne vode
Izvorišta grupisana za pojedine potrošače
Prihranjivanje akvifera iz hidrološkog modela
Zapremina PV i maksimalna izdašnost nepoznati – pretpostavljeno da su neograničeni
Početna zapremina pretpostavljena
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Garantovani minimumi
Environmental Flow (m3/s)
Concession Country Planned HPP River
RS-BiH HPP "Visegrad" Drina 50
RS-BiH/S HPP, "Bajina Basta" Drina 50 RS-BiH/S HPP, "Zvornik" Drina 60
MNE HPP, "Piva" Piva 25 MNE HPP, "Otilovici" Cehotina 0.8
S HPP, "Uvac "("Sjenica") Uvac 0
S HPP, "Kokin Brod" Uvac 0
S HPP, "Radoinja-Bistrica" Uvac 14 S HPP, "Potpec" Lim 13.9
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Garantovani minimumi
Technical document
RS-BiH reg.
Serbia reg. MNE reg.
Planned HPP River All the year
All the year Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
HPP, "Sutjeska" Sutjeska 2.07 2.07
HPP, "Otilovici" Cehotina 0.8 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27
HPP "Vikoc (Luke)" Cehotina 2.11 2.5 - - - - - - - - - - - -
HPP, "Falovici" Cehotina 2.58 2.58 - - - - - - - - - - - -
HPP, "Komarnica" Piva - 1.82 1.82 1.82 5.8 6.04 1.82 1.82 1.82 1.82 1.82 4.82 1.82
HPP, "Krusevo" Piva - 12.7 12.7 12.7 29.2 30.2 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7 12.7
HPP, "Andrijevica" Lim 3.9 2.8 1.8 3.57 3.57 3.57 3.57 8.15 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57
HPP, "Lukin Vir" Lim 4.9 9.2 3.7 - - - - - - - - - - - -
HPP, "Brodarevo I" Lim 10.4 10.1 6.9 10.4 10.4 10.4 25.2 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4
HPP, "Brodarevo II" Lim 10.4 10.1 6.9 10.4 10.4 10.4 25.2 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4
HPP, "Rekovici" Lim 13.9 18.2 9.2 - - - - - - - - - - - -
HPP, "Mrsovo" Lim 31.3 - - - - - - - - - - - - -
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
WEAP model sliva Drine
Model detaljno opisan u izveštaju
www.wb-drinaproject.com
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rezultati – Snabdevanje vodom
Naselja, industrija, poljoprivreda
• svuda zapreminska obezbeđenost 100% osim TERC Pljevlja
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
Green Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Dem
an
d C
overa
ge
RCP 4.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
Green Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Dem
an
d C
overa
ge
RCP 8.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rezultati – Garantovani minimumi
Na 37 lokacija u slivu; većinom se mogu kontrolisati
• u modelu: zahtevi na lokacijama ispod planiranih akumulacija utiču na uzvodne postojeće akumulacije
0.91
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HP
Co
vera
ge
RCP 4.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
0.91
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPC
ov
era
ge
RCP 8.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
0.975
0.98
0.985
0.99
0.995
1
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HP
Co
vera
ge
RCP 4.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
0.975
0.98
0.985
0.99
0.995
1
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HP
Co
vera
ge
RCP 8.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
Gornja Tara
Ak. Brodarevo 2
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rezultati – Proizvodnja hidroenergije
Postepeno uključivanje planiranih HE od 2022 do 2050
3000
5000
7000
9000
11000
13000
2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070
Hyd
rop
ow
er
ge
nera
tio
n (
GW
h)
RCP 8.5
Green Growth Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
3000
5000
7000
9000
11000
13000
2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070
Hyd
rop
ow
er
ge
nera
tio
n (
GW
h)RCP 4.5
Green Growth Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Rezultati – Proivodnja hidroenergije
Uticaj klime i efekat izabranog razvojnog scenarija
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Hyd
rop
ow
er
gen
era
tio
n (
GW
h)
RCP 4.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
GreenGrowth
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Hyd
rop
ow
er
gen
era
tio
n (
GW
h)
RCP 8.5
1961-1990 2011-2040 2041-2070
-12%
-10%
-8%
-6%
-4%
-2%
0%
2%
4%
MNE BiH SRB BiH/SRB DRB
Ch
an
ge in
HP
gen
era
tio
n
RCP 4.5
2011-2040 2041-2070
-12%
-10%
-8%
-6%
-4%
-2%
0%
2%
4%
MNE BiH SRB BiH/SRB DRB
Ch
an
ge in
HP
gen
era
tio
n
RCP 8.5
2011-2040 2041-2070
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Ch
an
ge in
HP
gen
era
tio
n
RCP 4.5
2011-2040 2041-2070
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Middle 1 Middle 2 Middle 3 Full HPP
Ch
an
ge in
HP
gen
era
tio
n
RCP 8.5
2011-2040 2041-2070
Ukupna proizvodnja Promena klime u odnosu na 1961-1990 / Green Growth
Uticaj izbora scenarija u odnosu na Green Growth
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.
Aktivnosti vezane za model
Detaljna prezentacija modela održana u Bijeljini 29.11.2016.
• dobijen zahtev za dopunu modela – uključenje reverzibilne HE Buk Bijela
Napisan preliminarni izveštaj koji detaljno opisuje prvu verziju modela
• izveštaj ne obuhvata izmene i dopune modela prema komentarima i zahtevima nakon prezentacija po državama
Trening 24-26.1.2017. u Beogradu
• obuka korisnika za rad u WEAP softveru i upoznavanje sa modelom sliva Drine
Komentari na model i izveštaj
• do kraja februara 2017.
Izrada finalnog modela i finalnog izveštaja
• do kraja marta 2017.
Finalni trening za rad sa modelom, isporuka modela
• april 2017.
WEAP obuka, Beograd 24-26.1.2017.