1

Obuka za korišćenje vodoprivrednog modela sliva Drine u programu WEAP

Beograd, 24-26.1.2017. Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet

Sadržaj

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

2

Vežba 1: Formiranje područja za analizu

Formiranje novog studijskog područja

1. Formiranje novog područja

o Area > Create Area (Initially Blank) o Kursorom označiti pravougaono područje

2. Dodavanje kartografskih elemenata

o Schematic > Add Raster Layer o Schematic > Add Vector Layer

3. Čuvanje područja

o Area > Save

Postavljanje osnovnih parametara

4. Postavljanje osnovnih parametara

o General > Years and Time Steps

Current Accounts Year: 2000 Last Year of Scenarios: 2005 Time Steps per Year: 12 Time Step Boundary: Based on calender month

o General > Units

Reservoirs > Hydropower energy: GWh)

5. Čuvanje verzije modela

o Area > Save Version („zadati osnovni parametri“)

Unos elemenata sistema

6. Crtanje reke

o Zumiranje ekrana: Ctrl + miš; Pomeranje ekrana: Shift + miš o Element „River“ prevući na shemu o Crtati od uzvodnog ka nizvodnom kraju; dupli klik za završetak (dati naziv „Reka“) o Podesiti mesto oznake sa (kontekstni meni) > Move Label o Podesiti veličinu oznake se Schematic > Set WEAP node label size

7. Unos podataka za reku

o > Edit data > Headflow ili Data --> Supply and Resources -> Reka > Headflow

u predviđenom polju za vrednost sa padajuće liste izabrati „Monthly Time-Series Wizard“ i uneti podatke iz donje tabele

Jan 12

Feb 7

Mar 11

Apr 17

3

May 80

Jun 136

Jul 45

Aug 32

Sep 38

Oct 18

Nov 9

Dec 7

8. Formiranje potrošačkog čvora (naselje)

o Element „Demand Site“ prevući na shemu (dati naziv „Naselje“) o Podesiti veličinu simbola se Schematic > Set WEAP node size o Unos podataka za Naselje:

Annual Activity Level: 800 000 stanovnika (Unit: People / cap) Annual Water Use Rate: 300 m

3/god

Consumption: 15%

9. Formiranje potrošačkog čvora (poljoprivreda)

o Element „Demand Site“ prevući na shemu (dati naziv „Poljoprivreda“) o Unos podataka za Naselje:

Annual Activity Level: 100 000 ha (Unit: Area / Hectares) Annual Water Use Rate: 3500 m

3/ha

Monthly Variation: pomoću „Monthly Time-Series Wizard“ uneti: april 5%, maj i jun 10%, jul 20%, avgust 30%, septembar 25%, ostali meseci 0%

Consumption: 90%

10. Povezivanje potrošačkog čvora sa izvorom snabdevanja (dovod)

o Element „Transmission Link“ prevući na shemu do reke pa dupli klik na Naselje o Element „Transmission Link“ prevući na shemu do reke (nizv. od zahvata za Naselje)

pa dupli klik na Poljoprivredu

11. Formiranje povratne veze (ispuštanje)

o Element „Return Flow“ prevući na shemu do Naselja pa dupli klik na reku nizv. od zahvata za Poljoprivredu

o Element „Return Flow“ prevući na shemu do Poljoprivrede pa dupli klik na reku nizv. od ispusta od Naselja

12. Provera modela

Rezultati

13. Izvršavanje proračuna

o Pritisnuti „Results“ i potvrditi pokretanje proračuna

14. Pregled rezultata

o Demand > Water Demand o Potvrditi „Annual Total“ o Sa grafika preći na tabelu i proveriti da li su vrednosti:

4

Naselje 240 mil. m3

Poljoprivreda 350 mil. m3

15. Drugi rezultati

o Demand > Coverage o potvrditi „Monthly average“ o izabrati 3-D grafik

5

Vežba 2: Osnovni alati u WEAP-u

Kreiranje i korišćenje ključnih pretpostavki (Key Assumptions)

1. Korišćenje ključnih pretpostavki

o Data > Key Assumptions o Dodati specifičnu potrošnju u domaćinstvima kao ključnu petpostavku

> Add Dati naziv „Specificna potrosnja“ Izabrati jedinicu Unit > Volume > Cubic Meters (m

3)

Upisati vrednost 300

o Dodati normu navodnjavanja za poljoprivredu kao ključnu petpostavku

> Add Dati naziv „Norma navodnjavanja“ Izabrati jedinicu Unit > Volume > Cubic Meters (m

3)

Upisati vrednost 3500

o Dodati neravnomernost potreba za vodom u domaćinstvima kao ključnu petpostavku

> Add Dati naziv „Neravnomernost potrosnje“ Izabrati Unit > No Unit Izabrati Monthly Time-Series Wizard Uneti vrednosti: Jan-Feb 0.9, Mar-May 1.0, Jun 1.1, Jul-Aug 1.15, Sep-Oct 1.0, Nov-

Dec 0.9

2. Pozivanje na ključne pretpostavke

o Pozvati se na ključnu pretpostavku o specifičnoj potrošnji u domaćinstvima za potrošački čvor Naselje

Data > Demand Sites > Naselje > Annual Water Use Rate U polju za vrednost izabrati „Expression Builder“ sa padajuće liste Izbrisati vrednost 300 Sa kartice „Branches“ izabrati Key Assumptions > Specificna potrosnja i povući u

prozor za vrednost

o Pozvati se na ključnu pretpostavku o normi navodnjavanja za potrošački čvor Poljoprivreda (sličan postupak)

o Ponoviti proračun pritiskom na „Results“ i proveriti godišnje vrednosti za „Water Demand“

Naselje 240 mil. m3

Poljoprivreda 350 mil. m3

Expression Builder

3. Pisanje matematičkih izraza

o Formirati mesečne varijacije potreba za vodom za potrošački čvor Naselje pozivajući se na ključnu pretpostavku o neravnomernosti potrošnje

Data > Demand Sites > Naselje > Monthly Variation U polju za vrednost izabrati „Expression Builder“ sa padajuće liste Upisati „Key\Neravnomernost potrosnje * 100 / 12“

o Ponoviti proračun pritiskom na „Results“ i pregledati rezultate za Demand > Coverage

6

4. Korišćenje ugrađenih funkcija

o Predvideti porast stanovništva u Naselju

Data > Demand Sites > Naselje > Annual Activity Level U polju za vrednost izabrati „Expression Builder“ sa padajuće liste Izbrisati vrednost 800 000 Sa kartice „Functions“ izabrati funkciju „GrowthFrom“ i povući u prozor za vrednost Za argumente funkcije zadati 1.7%%, 1990, 733530 (stopa rasta, početna godina,

početna vrednost) Proveriti broj stanovnika u 2000. godini

7

Vežba 3: Scenariji

Priprema za rad scenarijima

1. O scenarijima u WEAP-u

2. Promena vremenskog horizonta

o General > Years and Time Steps

Last Year of Scenarios: 2015

3. Dodati ključnu pretpostavku

o Data > Key Assumptions

> Add Dati naziv „Stopa rasta stanovnistva“ Izabrati Scale > Percent Upisati vrednost 2.2

Kreiranje referentog scenarija

4. Opis referentnog scenarija

o Area > Manage Scenarios

Za opis uneti „Bazni scenario sa rastom stanovnistva prema stopi iz 1960-1995 i malim napretkom navodnjavanja“

5. Promena norme navodnjavanja

o Data > Key Assumptions > „Norma navodnjavanja“ o Data for > Reference (2001-2015) o U polju za vrednost izabrati „Yearly Time-Series Wizard“ sa padajuće liste

Izabrati „Linear Interpolation“ > Enter Data Dodati parove vrednosti: (2005, 3300), (2010, 3200), (2015, 3150) Growth after last year: 0%

6. Promena stope rasta stanovništva

o Data for > Reference (2001-2015) o Demand Sites > Naselje > Annual Activity Level

proveriti zadati podatak za Current Accounts U polju za vrednost prema Reference Scenario izabrati „Expression Builder“ sa

padajuće liste Izbrisati postojeći izraz Sa kartice „Functions“ izabrati funkciju „Growth“ i povući u prozor za vrednost Sa kartice „Branches“ izabrati Key Assumptions > Stopa rasta stanovnistva i povući u

prozor za vrednost kao argument funkcije Growth i dopisati „/100“ Izraz treba da glasi: Growth(Key\Stopa rasta stanovnistva / 100)

7. Pokrenuti proračun sa referentnim scenariom

o Pogledati rezultate za Demand > Water Demand i Demand > Unmet Demand

potvrditi „Annual Total“ i izabrati grafičku opciju „Stacked“

8

Kreiranje alternativnih scenarija

8. Novi scenario velikog porasta stanovništva

o Area > Manage Scenarios

Izabrati Reference Scenario Izabrati „Add“ i uneti naziv „Veliki porast stanovnistva“ Za opis uneti „Veliki porast stanovnistva sa stopom rasta 5% umesto 2.2%“

9. Uneti podatke za scenario

o Data > Key Assumptions > „Stopa rasta stanovnistva“ o Data for > Veliki porast stanovnistva (2001-2015) o U polju za vrednost prema ovom scenariju upisati vrednost 5 umesto 2.2

10. Uporediti rezlutate u odnosu na referentni scenario

o Pokrenuti proračun o Pogledati rezultate za Demand > Water Demand i Demand > Unmet Demand

potvrditi „Annual Total“ izabrati „All Scenarios“ sa desne padajuće liste izabrati „Branch: Demand Sites\Naselje“ sa padajuće liste iznad grafika

9

Vežba 4: Izvori snabdevanja vodom

Promena prioriteta snabdevanja

1. Formiranje nove veze (dovoda) do potrošačkog čvora (ponovna upotreba vode)

o Formirati novi dovod vode od naselja do poljoprivredne površine. Modelira se korišćenje već upotrebljene vode (otpadne vode iz naselja) za navodnjavanje poljoprivredne površine

Element „Transmission Link“ prevući na shemu do Naselja pa dupli klik na Poljoprivredu

U prozoru koji se pojavi podesiti „Supply Preference“ na 2

2. Rezultati proračuna kada se menjaju prioriteti snabdevanja

o Menjati prioritete snabdevanja i analizirati rezultate

Data > Supply and Resources > Transmission Link > Poljoprivreda > Supply Preference Postaviti Supply Preference = 1 iz reke, 2 iz Naselja i pogledati rezultat – Results >

Demand > Coverage

o Postaviti Supply Preference = 2 iz reke, 1 iz Naselja i pogledati rezultate o Postaviti Supply Preference = 1 iz reke, 1 iz Naselja i pogledati rezultate

3. Vratiti se na originalnu verziju

o Vratiti se na verziju modela koja je definisana kao „Završena vežba 3“

Area > Revert to Version > „Završena vežba 3“

Modeliranje akumulacije kao izvora snabdevanja

4. Formiranje akumulacije i unos relevantnih podataka

o Prvo treba kreirati novi scenario (pod nazivom „Sa akumulacijom“) koji nasleđuje podatke iz „Reference“ scenarija.

Data > Manage Scenarios > Reference > Add> Sa akumulacijom Kućica „Show results for this scenario“ za scenario Veliki porast stanovništva ne treba

da bude čekirana kako bi se ubrzao proračun

o Dodati akumulaciju na reci uzvodno od naselja koja nije aktivna u „Current Accounts“

Element „Reservoir“ prevući na shemu do reke uzvodno od naselja Uneti ime akumulacije „Akumulacija“ Kućica za „Active in Current Accounts?“ ne treba da bude čekirana

o Definisanje godine početka rada akumulacije

> Edit Data > Storage Capacity Proveriti da li se radi u scenariju „Sa akumulacijom“ Uneti 2002. godinu kao godinu početka rada akumulacije: Startup Year > 2002

o Definisati fizičke parametre akumulacije

Physical > Storage Capacity > 70 Mm3 (obratiti pažnju na jedinice)

5. Pokretanje modela i pregled rezultata proračuna

o Uporediti Demand Site Coverage za poljoprivredu u „Reference“ scenariju i scenariju „Sa akumulacijom“

Results > Demand > Coverage > All Scenarios

10

o Pogledati promenu zapremine vode u ekumulaciji

Results > Supply and Resources > Reservoir > Storage Volume > All Reservoirs

o Pogledati na koji način postojanje akumulacije utiče na protoke u reci nizvodno od akumualcije

Results > Supply and Resources > River > Streamflow > All Scenarios > Selected Years Pogledati podatke za čvor Withdrawal Node 2 Da bi se rezultati videli u logaritamskoj skali u vertikalnom meniju nadesnoj strani

ekrana označiti „log“

Definisanje zahtevanog protoka

6. Formiranje novog scenarija

o Prvo treba kreirati novi scenario (pod nazivom „Sa zahtevanim protokom“) koji nasleđuje podatke iz „Sa akumulacijom“ scenarija.

Data > Manage Scenarios > Sa akumulacijom > Add> Sa zahtevanim protokom

o Dodati kontrolni profil na reci nizvodno od zahvata za Naselje, ali uzvodno od zahvata za Poljoprivredu

Element „Flow Requirement“ prevući na shemu do reke nizvodno od zahvata za Naselje, ali uzvodno od zahvata za Poljoprivredu

Uneti ime profila „Zahtevani protok“

o Definisanje protoka na profilu „Zahtevani protok“

> Edit Data > Minimum Flow Requirement > 5m3/s

7. Pokretanje modela i pregled rezultata proračuna

o Uporediti Streamflow nizvodno od profila Zahtevani protok za sva tri scenarija

Results > Supply and Resources > River > Streamflow > All Scenarios

o Uporediti Flow Requirement Coverage

Results > Demand > River > Instream Flow Requirement Coverage

o Uporediti Coverage za Naselje za sva tri scenarija

Results > Demand > Naselje > All Scenarios

Modeliranje izvorišta podzemnih voda

8. Formiranje izvorišta podzemnih voda

o Dodati izvorište podzemnih voda u blizini Naselja

Element „Groundwater“ prevući na shemu u blizini Naselja Uneti ime „Izvoriste“ Izvorište treba da je aktivno u „Current Accounts“

o Definisanje parametara izvorišta podzemnih voda

> Edit Data > Storage Capacity Proveriti da li se radi u „Current Accounts“ Storage Capacity – neograničen > ostaviti prazno polje Initial Storage 100 Mm

3

Prirodno prihranjivanje podzemlja - Natural Rech > Monthlz Time Series Wizard > Nov – Feb 0 Mm

3/month

Mart – Oct 10 Mm3/month

11

9. Povezivanje izvorišta podzemnih voda sa naseljem

o Formirati novi dovod vode od Izvorišta do Naselja

Element „Transmission Link“ prevući na shemu do Izvorišta pa dupli klik na Naselje U prozoru koji se pojavi podesiti „Supply Preference“ na 2

10. Promena karakteristika veze (dovoda) od reke do naselja

o Menjaju se podaci postojećeg dovoda od Reke do Naselja

> Edit Data > Maximum Flow Volume > 6m3/s

> Supply Preference 1 (default)

11. Pokretanje modela i pregled rezultata proračuna

o Pogledati rezultate koji se odnose na zapreminu vode podzemnog akvifera

Results > Supply and Resources > Groundwater > Storage > All Aquifers

o Uporediti količinu vode koja se naselju isporučuje iz Reke i iz Izvorišta

Results > Demand > Supply Delivered > All Sources

12

Vežba 5: Rezultati

Razmena podataka

1. Izvoz podataka celog modela u Excel

o Data > Edit > Export Expressions to Excel

Branches: All Variables: All Scenarios: Current Accounts

2. Korišćenje opcije Autofilter u Excelu

o U Excelu filtrirati kolonu „Variables“ da prikaže samo parametar Consumption.

3. Promena podataka

o Zameniti postojeće vrednosti za Consumption (15% za Naselje i 90% za Poljoprivredu) vrednostima 5%

4. Uvoz podataka iz Excela

o U WEAP-u: Data > Edit > Import Expressions from Excel o Proveriti vrednosti za Consumption

Data > Demand Sites > Consumption

Uvoz vremenskih serija

5. Uneti mernu stanicu kao komponentu modela

o Schematic o Element „Streamflow Gauge“ prevući na reku nizvodno od ispusta od Poljoprivrede

(dati naziv „Merna stanica“)

6. Uvoz podataka iz CSV fajla

o Data > Supply and Resources > River > Reka > Streamflow Gauges o U polju za vrednost izabrati „Read From File Wizard“ sa padajuće liste

iz foldera „vrem serije“ izabrati fajl „River_Flow.csv“

7. Poređenje simuliranih i izmerenih protoka

o Results > Supply and Resources > River >Streamflow Relative to Gauge (Absolute)

potvrditi „Annual Total“ izabrati Scenario:Reference sa padajuće liste iznad grafika izabrati „Selected Years“ sa desne padajuće liste i izabrati 2000-2003

Rad sa rezultatima

8. Kreiranje omiljenog grafikona

o Results > Supply and Resources > River >Streamflow

potvrditi „Annual Total“ izabrati Scenario:Reference sa padajuće liste iznad grafika izabrati „Selected Nodes and Reaches“ sa desne padajuće liste i izabrati „Merna

stanica“ i „Poljoprivreda Return“ izabrati „Selected Years“ sa donje padajuće liste i izabrati 2000-2003

13

o Favorites > Save Chart as Favorite

dati naziv „Poredjenje simuliranog i osmotrenog protoka“

9. Kreiranje pregleda (“Overview”)

o Scenario Explorer > Manage

Potvrditi „Inflows to Area“, „Outflows from Area“ i „Poredjenje simuliranog i osmotrenog protoka“

10. Korišćenje dinamičke karte

11. Izvoz rezultata u Excel

o Favorites > Poredjenje simuliranog i osmotrenog protoka o Pritisnuti ikonu „Export Table to Excel“ na desnom vertikalnom meniju

12. Prikaz osnovnih statistika

o Results > Supply and Resources > River >Streamflow

potvrditi „Annual Total“ izabrati Scenario:Reference sa padajuće liste iznad grafika izabrati „All Nodes and Reaches“ sa desne padajuće liste izabrati „All Years“ sa donje padajuće liste

o Preći na karticu Table

Pritisnuti ikonu „Stat“ na desnom vertikalnom meniju

Formatizovanje

13. Promena izgleda vektorskog sloja

o Schematic o Za izabrani sloj

> Edit Appearance Fill Style: Solid Fill Color: izabrati

14. Oznake elemenata u vektorskom sloju

o Za izabrani sloj

> Edit Label Sa padajuće liste izabrati atribut koji će se prikazati kao oznaka

15. Dodavanje rasterskog sloja

o Schematic > Add Vector Layer o Po potrebi pomeriti rasterski sloj ispod drugih slojeva

> Move Down ili > Move to Bottom

16. Pomeranje oznaka elemenata

o Schematic o Za izabrani element

14

> Move Label pomerati miš do željene pozicije pa kliknuti

o Podesiti veličinu fonta za oznake elemanata

Schematic > Set WEAP node label size

15

Vežba 6: Akumulacije i hidroenergetika

Modeliranje rada akumulacije

1. Formiranje akumulacije

o Dodati akumulaciju na reci uzvodno od naselja koja je aktivna u „Current Accounts“

Element „Reservoir“ prevući na shemu do reke uzvodno od naselja Uneti ime akumulacije „Akumulacija“ Demand Priority (prioritet punjenja akumulacije) 99

2. Unošenje fizičkih parametara

o Definisati fizičke parametre akumulacije

> Edit Data > Storage Capacity 70 Mm3

Initial Storage (početna zapremina) 25 Mm3

Volume Elevation Curve (kriva zapremine)

Zapremina (Mm

3)

Nivo (m)

0 190

30 210

70 216

Net Evaporation (isparavanje) 25 mm/month

3. Unošenje radnih karakteristika

o Radne karakteristike akumulacije definišu se u delu „Operation“

Top of Conservation 60 Mm3

Top of Buffer 40 Mm3

Top of Inactive 5 Mm3

Buffer Coeficient 1

4. Objašnjenje uticaja buffer koeficijenta

o Prvo treba kreirati novi scenario (pod nazivom „Promena buffer koeficijenta“) koji nasleđuje podatke iz „Reference“ scenarija.

Data > Manage Scenarios > Reference > Add> Promena buffer koeficijenta Buffer Coeficient 0.1

o Uporediti rezultate promene zapremine za „Reference“ scenario i scenario „Promena buffer koeficijenta“

Results > Supply and Resources > Reservoir > Storage Volume > All Years > Monthly Average

o Uporediti rezultate Demand Coverage za „Reference“ scenario i scenario „Promena buffer koeficijenta“

Results > Demand > Coverage

Dodavanje parametara hidroelektrane

5. Modeliranje proizvodnje hidroenergije u WEAP-u

6. Definisanje radnih karakteristika hidroelektrane

16

o Radne karakteristike hidroelektrane definišu se u delu „Hydropower“ („Current Accounts“ scenario)

Data > Supply and Resources > Reservoirs > Akumulacija Max Turbine Flow (maksimalan protok kroz HE) 80 m

3/s

Tailwater Elevation (nivo donje vode) 195 m Plant Factor (faktor proizvodnje) 100% Generation Efficency (koef. korisnog dejstva) 60%

7. Proračun hidroenergetske proizvodnje i analiza rezultata

o Pokrenuti proračun modela i analizirati rezultate

Results > Supply and Resources > Reservoir > Hydropower Generation

o Da bi se razumelo zbog čega je proizvodnja energije u periodu maj-avgust veća treba pogledati protoke u reci uzvodno od akumulacije

Results > Supply and Resources > River > Streamflow > Below Main River Headflow

Modeliranje protočne hidroelektrane

8. Formiranje protočne hidroelektrane

o Dodati protočnu HE na reci uzvodno od ranije definisane akumulacije

Element „Run of River Hydro“ prevući na shemu do reke uzvodno od akumulacije Uneti ime HE „Protočna HE“

o Definisati karakteristike protočne HE

Data > Supply and Resources > River > Run of River Hydro > Protočna HE Max Turbine Flow (maksimalan protok kroz HE) 80 m

3/s

Plant Factor (faktor proizvodnje) 100% Generation Efficency (koef. korisnog dejstva) 60% Fixed Head (pad HE) 19.5 m

9. Pokretanje modela i upoređivanje rezultata proračuna

o Pokrenuti proračun modela i analizirati rezultate energetske proizvodnje u protočnoj u akumulacionoj HE

Results > Supply and Resources > Reservoir > Hydropower Generation > All Hydropower facilities

o Da bi se razumelo kako protočna HE utiče na protoke u reci, u poređenju sa akumulacionom HE pogledati rezultate protoka u reci

Results > Supply and Resources > River > Streamflow > Below Main River Headflow Označiti sve profile od najuzvodnijeg do profila nizvodno od akumulacije