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Introdução Sistema de Suporte
à Decisão (SSD)
Sistema
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de Modelação
Sistema
de Análise
Aplicação
POM-GUI

Modelação de Rios

Nesta página é disponibilizada alguma informação adicional sobre as principais funcionalidades da interface, bem como alguns exemplos práticos da sua aplicação. É também referida a base tecnológica na qual a mesma se baseia.

Esta aplicação disponibiliza ferramentas de simulação referentes a modelos unidimensionais de hidrodinâmica e/ou de qualidade da água de canais e linhas de água principais. A interface permite não só fornecer os dados necessários para a execução do modelo, como também a visualização dos resultados finais. É possível visualizar para cada linha de água do sub-sistema considerado, os resultados em perfil longitudinal e em planta. Para ambos os casos, é possível seleccionar a linha de água, o instante e o parâmetro de qualidade da água a visualizar.


A JANELA PRINCIPAL

Figura 1

Figura 1 - Aspecto da janela principal da interface de Modelação de Rios (Qualidade de Água).

1 - Secção da interface referente à representação gráfica do perfil longitudinal da linha de água.
2 - Secção da interface referente à representação gráfica da linha de água, em planta.
3 - Barra de Ferramentas: consulta de resultados em tabela.
4 - Barra de Ferramentas: consulta de resultados em gráfico.
5 - Barra de Ferramentas: visualização de animação gráfica do perfil longitudinal ao longo do tempo.
6 - Barra de Ferramentas: visualização do perfil longitudinal com zoom, no instante seleccionado.
7 - Barra de Ferramentas: visualização das secções transversais.
8 - Barra de Ferramentas: geração de relatório automático sobre a simulação actual.
9 - Barra de Ferramentas: definição dos parâmetros de simulação, antes de proceder à execução do modelo.
10- Barra de Ferramentas: consulta de informação sobre a simulação actual.
11- Representação gráfica do perfil longitudinal da linha de água.
12- Nível de água verificado no primeiro nó de cálculo a montante, no instante seleccionado.
13- Nível de água verificado no último nó de cálculo a jusante, no instante seleccionado.
14- Representação gráfica da linha de água em planta, com informação nos nós e trechos de cálculo.
15- Designação e extensão da linha de água.
16- Botões para activar/desactivar visualização de ortofotomatas e limites administrativos.
17- Botão para visualização da planta numa nova janela, com maior resolução.
18- Botão para consultar informação sobre a linha de água no S.I.G..
19- Selecção do parâmetro de qualidade de água (a visualizar na planta).
20- Selecção do trecho/linha de água (a visualizar no perfil e planta).
21- Selecção do instante de simulação (representado no perfil e na planta).
22- Botão para execução remota do modelo (depois de definir os parâmetros de simulação).


A INTERFACE GRÁFICA E SUA UTILIZAÇÃO (CONSULTA DE RESULTADOS)

Sempre que o utilizador acede à interface tem acesso aos resultados da última simulação realizada. Esses resultados podem ser consultados sob várias formas: através de representações gráficas (em perfil e em planta), através de dados em tabela ou gráfico, através de pequenas animações gráficas ou simplesmente através de consulta de dados instantâneos ou relatórios gerados automaticamente.

A interface é composta basicamente por 2 frames. A do lado esquerdo, identificada por "PERFIL", permite visualizar a representação gráfica do perfil longitudinal do trecho de água seleccionado (Figura 2) e aceder a diversões botões que constituem a "Barra de Ferramentas" da interface e permitem não só a consulta de resultados, mas também a definição de parâmetros de simulação.

Figura 2

Figura 2 - Representação gráfica do perfil longitudinal da linha de água (Modelação de Rios).

Na representação gráfica do perfil longitudinal é possível identificar o relevo do terreno e o nível de água ao longo do trecho. Existem também representações gráficas de estruturas hidráulicas como comportas de barragens ou açudes e características do terreno como a presença de túneis ou sifões (Figura 3). Tanto o nível de água ao longo do curso como os valores disponibilizados a montante e jusante (cota nos 2 nós de fronteira) referem-se ao instante de simulação seleccionado na listbox que se encontra no canto inferior direito da frame "Perfil".

Figura 3

Figura 3 - Alguns dos objectos representados ao longo do perfil longitudinal da linha de água (Modelação de Rios).

O volume de água é representado a cor azul e permite identificar nas várias zonas do perfil, o nível de água verificado em cada instante seleccionado. Nalguns casos, devido à resolução usada, o volume de água poderá ser dificilmente observado – nesse caso é útil a visualização do perfil ampliado.

Clicando no 4º botão da Barra de Ferramentas (identificado por uma câmara fotográfica), o utilizador tem a possibilidade de consultar a representação gráfica do perfil longitudinal numa janela externa, com funcionalidades de zoom (Figura 4).

Figura 4

Figura 4 - Visualização do perfil longitudinal com funcionalizades de zoom (Modelação de Rios).

Caso o utilizador pretenda ver a sequência de frames do nível de água referentes a todos instantes de simulação, através de uma pequena animação gráfica, poderá clicar no 3º botão a contar da esquerda, na frame "Perfil". Na nova janela que é aberta, basta depois clicar no botão "Play" (ou na tecla "I" do teclado) para iniciar a animação, sendo que a representação gráfica de um relógio identifica o instante de simulação em cada momento (Figura 5).

Figura 5

Figura 5 - Animação gráfica do perfil longitudinal, ao longo do tempo da simulação (Modelação de Rios).

Figura 6

Figura 6 - Seis frames obtidos a partir da animação do Perfil de um canal de água (Modelação de Rios).

Existe ainda a possibilidade de consultar todos os resultados da simulação, quer em tabela quer em gráfico. Através da funcionalidade "Tabela" (acessível através o primeiro botão da barra de ferramentas da frame "Perfil"), o utilizador tem acesso a uma lista de todos os instantes da simulação e respectivos valores estimados nos nós e trechos de cálculo. Basta por exemplo seleccionar o nó de cálculo pretendido para ter acesso ao Nível, Profundidade e Altura Livre em cada um dos instantes de simulação (Figura 7).

Figura 7

Figura 7 - Consulta de resultados de hidrodinâmica, em tabela (Modelação de Rios).

No caso da interface também calcular resultados de qualidade de água são disponibilizados também certos dados como valores estimados de CBO5, Oxigénio Dissolvido, Temperatura, Estreptococus, Coliformes Fecais, Coliformes Totais, etc (Figura 8).

Figura 8

Figura 8 - Consulta de resultados de qualidade da água, em tabela (Modelação de Rios).

Toda a informação mostrada em tabela pode também ser consultada em gráfico, com a vantagem do utilizador poder comparar, por exemplo, o nível de água em dois nós de cálculo diferentes (Figura 9).

Figura 9

Figura 9 - Consulta de resultados em gráfico (Modelação de Rios).

Informação adicional tal como relatórios sobre a simulação (gerados automaticamente pela interface) ou informação gráfica sobre as secções transversais da linha de água podem também ser disponibilizados pela interface (Figura 10).

Figura 10

Figura 10 - Consulta da geometria das secções transversais de um trecho (Modelação de Rios).

Por fim e ainda relativamente à visualização de resultados, o utilizador pode consultar os parâmetros de entrada considerados na execução desse modelo, através do botão "i" (Informação), que disponibiliza informação diversa como: início, duração e fim da simulação; data de execução do modelo; pontos de descarga de substâncias poluentes e seus valores; caudais e níveis de água considerados a montante e a jusante; etc.

Figura 11

Figura 11 - Informação sobre a última execução do modelo (Modelação de Rios).

A visualização gráfica da Planta (frame do lado direito da interface) está directamente relacionada com a visualização gráfica do Perfil. Isto porque o instante representado na imagem da planta é o mesmo que o representado no perfil. Assim sendo, os valores verificados na planta são valores também relativos ao instante seleccionado na listbox que se encontra na frame Perfil. Além de permitir localizar geograficamente o trecho de água, esta imagem tem como principal objectivo permitir ao utilizador localizar e conhecer os valores dos resultados da simulação verificados num dado nó/trecho. Para tal, basta mover o cursor ao longo da linha de água, e sempre que o posicionar sobre um nó ou trecho, será disponibilizada uma pequena tooltip (caixa de texto) com informação sobre o elemento. Por exemplo, para cada instante seleccionado, é possível saber o valor de profundidade verificado num dado nó ou o caudal de água de um determinado trecho (Figura 12).

Figura 12

Figura 12 - Consulta de resultados de hidrodinâmica em Planta (Modelação de Rios).

Em termos de objectos representados na frame Planta, basicamente são 3: o eixo real do rio, os nós de cálculo representados através de um círculo branco e os trechos de cálculo representados a azul.

No caso da análise ser referente aos dados de qualidade da água é utilizada uma escala de cores na coloração dos vários segmentos, consoante o valor de concentração aí verificado (cor azul para valor reduzido, cor vermelha para valor mais elevado). Através da pequena caixa de texto que acompanha o cursor do rato é também possível saber num determinado instante, o valor de concentração de uma dada substância em cada um dos segmentos (trechos) do sub-sistema considerado (Figura 13).

Figura 13

Figura 13 - Consulta de resultados de qualidade da água em Planta (Modelação de Rios).

A escala de visualização da planta pode ser aumentada ou diminuída (ver capítulo "Tecnologia Base" desta página) e o utilizador tem a liberdade para "navegar" e interagir com os vários elementos nela representados, podendo por exemplo, activar a visualização dos ortofotomapas ou dos limites administrativos (Figura 14).

Figura 14

Figura 14 - Visualização da linha de água e dos limites administrativos na Planta (Modelação de Rios).

Através do botão "Freguesias" é possível activar a visualização dos limites administrativos. Desta forma, estes passam a estar visíveis na planta e o seu nome é mostrado sempre que o cursor do rato se situe dentro desse limite.

A frame Planta tem ainda um menu de contexto associado, que é acessível através do botão direito do rato. As opções deste menu permitem alterar a escala de visualização, visualizar a planta com a escala original, copiar a imagem para a área de transferência e aceder a informação sobre o plug-in utilizado na visualização dos objectos SVG.

Na parte inferior da frame Planta existe um ícone (+) que permite analisar de uma forma mais pormenorizada o conteúdo da planta (numa janela maior).


A INTERFACE GRÁFICA E SUA UTILIZAÇÃO (EXECUÇÃO DE NOVA SIMULAÇÃO)

Até agora foi referido apenas como consultar resultados de simulações. De seguida será explicado como proceder para configurar e executar uma nova simulação.

Os parâmetros de simulação podem ser alterados numa janela que está acessível através do botão "Definição dos parâmetros de simulação" (ver Figura 1, objecto 9). Este disponibiliza uma janela onde é possível definir esses parâmetros (Figura 15).

Figura 15

Figura 15 - Janela de definição dos parâmetros de simulação e condições de fronteira (Modelação de Rios).

No lado direito da janela é possível definir os caudais e níveis de água para os nós de fronteira. É possível optar por um valor constante durante o período de simulação ou por uma lei variável ao longo daquele período. No primeiro caso, basta introduzir o valor na respectiva caixa de texto (com a opção "Constante" seleccionada). No segundo caso, o utilizador deve seleccionar a opção “Variável” e só depois o ícone “Lei de Variação do Caudal/Nível” fica acessível para que a lei possa ser definida através de uma nova janela. O utilizador pode consultar a localização dos nós de fronteira, clicando na imagem/mapa que se encontra no lado esquerdo da janela, imediatamente abaixo da duração da simulação.

No lado esquerdo da janela, além da consulta da localização dos nós de fronteira é possível definir a data de simulação, a hora inicial e a sua duração. Imediatamente acima do botão "Submeter Valores" existem duas imagens/botões que permitem definir as leis de abertura das comportas nos Aproveitamentos Hidráulicos e as características das Fontes Poluidoras em termos de caudais e concentrações (no caso da interface também calcular dados de qualidade da água).

Figura 16

Figura 16 - Janela de definição das leis de abertura de estruturas hidráulicas controladas (Modelação de Rios).

Após a selecção da barragem ou açude em que a estrutura se encontra instalada é possível proceder à definição individualizada da lei de abertura de cada órgão hidráulico (Figura 17).

Figura 17

Figura 17 - Formulário de definição de leis de abertura de estruturas hidráulicas controladas (Modelação de Rios).

Além da referência ao nó de cálculo associado, é disponibilizada uma tabela com a lei de abertura da comporta, bem como os botões que permitem actualizar e adicionar registos na referida tabela, sendo que apenas é possível adicionar instantes de tempo que se encontrem dentro do intervalo de simulação previamente definido na janela “Parâmetros de Simulação”. Para voltar à janela de selecção da barragem ou açude, basta utilizar o botão "Voltar".

Nota: Na janela de selecção da estrutura hidráulica existe um botão bastante útil que permite reinicializar a lei de abertura para todas as estruturas. Trata-se do botão "NOVA LEI PARA TODO O SISTEMA", que deve ser usado sempre que o início e/ou final da simulação for alterado na janela "Parâmetros de Simulação". Desta forma, a tabela referente à lei de abertura de cada comporta passará a conter apenas dois registos: o de início de simulação e o de final de simulação.

A definição das características das fontes poluidoras é feita através de um mapa de selecção e dos respectivos formulários. As fontes poluidoras estão organizadas por tipologia (ETAR, Indústrias e Vacarias). É possível, com o mesmo formulário, aceder às fronteiras abertas e respectiva definição de concentrações (Figura 18).

Figura 18

Figura 18 - Mapa de selecção de fontes poluidoras (Modelação de Rios).

Após a selecção de uma determinada fonte poluidora é exibida uma tabela com os valores de concentração utilizados no período de simulação (Figura 19) ou com links para um outro formulário que permite verificar/editar as respectivas leis de variação.

Figura 19

Figura 19 - Tabela com os valores de concentração definidos para uma ETAR específica (Modelação de Rios).

Cada uma das variáveis pode ser editada e definida a respectiva lei de variação quer para os valores do caudal quer para os valores de concentração, podendo ser definido um valor constante ao longo do tempo de simulação ou uma lei de variação.

Definidas as leis de abertura das comportas nos Aproveitamentos Hidráulicos e as características das Fontes Poluidoras, o utilizador deve clicar no botão "Submeter valores" da janela "Parâmetros de Simulação" (ver Figura 15). Dessa forma a janela é fechada e os valores definidos são guardados no servidor para serem utilizados na próxima execução do modelo.

Concluídos os passos anteriores, o utilizador pode executar o modelo com os parâmetros que foram definidos. O pedido de execução é feito através do botão "Executar" que se encontra no canto inferior direito da janela principal da interface (ver Figura 1, objecto 22).

Nota: esta operação só poderá ser executada no caso do utilizador ter privilégios para executar o modelo (estes poderão ser concedidos pelo administrador do site).

Após o utilizador efectuar o pedido de execução (e caso a mesma seja possível) é mostrada informação sobre a mesma. O tempo para se terem os resultados disponíveis depende da duração da simulação que foi definida pelo utilizador, bem como de outros parâmetros não temporais (níveis, caudais, leis de abertura de estruturas hidráulicas controladas e características das Fontes Poluidoras).


TECNOLOGIA BASE

Esta interface Web tem como base tecnológica, um Servidor Web (por exemplo, Apache), um Servidor de Base de Dados (por exemplo, MySQL), a linguagem de programação PHP e a tecnologia de representação gráfica SVG.

Apache Server MySQL PHP SVG

Do lado da "máquina cliente" são recomendados os seguintes requisitos:

- Browser Internet Explorer 6 ou superior (a compatibilidade com outros browsers não está actualmente garantida).
- Nos browsers Internet Explorer 9 e 10 recomenda-se que active a "Vista de compatibilidade".
- Configuração do browser: plug-in Adobe SVG Viewer instalado.
- Configuração do browser: JavaScript activo.
- Configuração do browser: bloqueador de janelas pop-up desactivado.

O plug-in SVG (acima referido) permite navegar e interagir com as imagens SVG presentes nesta interface. Este plug-in disponibiliza várias funcionalidades que permitem por exemplo, alterar a escala de visualização dos objectos gráficos ou alterar a área visível do mapa. Para saber mais sobre a utilização dessas e outras funcionalidades clique aqui.


DADOS

Esta interface tem por base informação previamente recolhida, tratada e armazenada em Base de Dados. A alteração, adição ou eliminação de informação deverá ser realizada com ferramentas adequadas de gestão de bases de dados.


GRUPO DE TRABALHO RESPONSÁVEL PELA IMPLEMENTAÇÃO DA INTERFACE

Prof. Doutor José Manuel Pereira Vieira

Prof. Doutor José Luís da Silva Pinho

Eng. José Araújo

Eng. Rui Pinho








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