CRITÉRIOS DE PROJETO E ANÁLISE DE RISCOS EM SISTEMAS DE

Para poder incorporar os conceitos discutidos na análise das séries longas de dados, propõe-se o seguinte exercício (baseado nos dados AGÊNCIA DE ÁGUA PCJ): Como poderiam ser mudados os critérios de gestão e controle da bacia do PCJ para evitar crises como a que se apresentou no triênio 2013-2015? Dados do relatório Irrigart, 2006, sobre a situação dos recursos hídricos na bacia do PCJ:

- Dados pluviométricos (período : período de 1976 a 2005 - Vazões calculadas para o período:

Quadro 7.1 a) e b) Dados das vazões calculadas para as sub-bacias do PCJ

Fonte: IRRIGART,

Para estas mesmas bacias existem os seguintes consumos cadastrados, resumidos no Quadro 7.2. Consumo cadastrado não necessariamente significa consumo utilizado: o solicitante pode informar uma necessidade, entretanto, pode utilizar apenas parte dela durante parte do tempo, em outros momentos utilizar toda ela, dentre outros arranjos possíveis.

Qm Q1,10 Q7,10 Q95% Piracicaba 36,53 10,20 8,16 13,26 Jaguari 40,81 12,86 10,29 15,35 Atibaia 31,27 11,27 9,01 13,57 Corumbataí 21,04 5,89 4,70 7,64 Camanducaia 14,67 4,49 3,59 5,33 Totais 144,32 44,71 35,75 55,15 Vazões (m³/s) Sub-bacia Qm Q1,10 Q7,10 Q95% Piracicaba 144,32 44,71 35,76 55,14 Capivari 11,41 3,18 2,38 4,13 Jundiaí 10,97 3,06 2,30 3,98 Totais 166,70 50,95 40,44 63,25 Bacia Vazões (m³/s)

b) Vazões das Bacias dos Piraciaba, Capivari e Jundiaí

153 Quadro 7.2 Dados das vazões cadastradas como consumo nas bacias e sub-bacias do PCJ

Fonte: Irrigart, 2003 a)

Entretanto, já é possível verificar que a Q7,10 não seria suficiente para atender toda a demanda, caso ela ocorra.

Ao observar a Figura 7.1, é importante fazer as seguintes constatações:

- O período considerado para a geração das curvas de precipitação e de vazão é um período em que as precipitações se tornaram um pouco mais intensas, ao longo de 30 anos. A média do período é de 1416 mm, quando a média histórica é de 1374 mm. O desvio padrão de ambos é bastante próximo, entorno de 250 mm para a série completa, e 249 mm para a série parcial de 1976 até 2005.

- Existe período anterior (1933-1963) em que as precipitações foram inferiores, com média de 1318 mm, e o desvio padrão também bastante diferente, de apenas 196 mm.

Figura 7.1 Dados das vazões cadastradas como consumo nas bacias e sub-bacias do PCJ

Da própria série de dados (Quadro 5.5), pode-se inferir os seguintes dados:

- No período de 1933-1963, existem sequências de 3 anos em que as médias em que os valores chegam a ser -21% da média histórica. A desvio padrão representa 8,3% da média histórica. Portanto, houve períodos bem abaixo da faixa central de variação (+- 1 desvio- padrão);

Urbano Industrial Rural

Demais usos Total Piracicaba 2,69 4,36 1,67 0,06 8,78 Jaguari 0,29 3,36 1,26 0,01 4,92 Atibaia 5,51 3,01 1,59 0,01 10,12 Corumbataí 2,51 0,70 0,73 0,06 4,00 Camanducaia 2,60 0,11 0,60 0,01 3,32 Totais Piracicaba 13,61 11,53 5,86 0,15 31,14 Capivari 1,51 2,38 2,33 0,11 6,33 Jundiaí 2,25 0,65 0,93 0,03 3,86 Totais 17,37 14,56 9,12 0,29 41,33 Sub-bacia Vazões (m³/s)

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- Neste mesmo período, existem sequências de 5 anos em que as médias reduzem até - 14%. O desvio padrão representa 5,9% da média histórica. Portanto, houve períodos bem abaixo da faixa central de variação (+- 1 desvio-padrão);

Comparando a média parcial do período de 1976-2005 com o período de 1933-1963, tem-se que a média precipitada no segundo é cerca 7% inferior ao primeiro. Ao aplicar esta redução diretamente sobre as vazões calculadas nos rios, a redução de 14% e 21%, tem-se os seguintes valores para as respectivas vazões (Quadro 7.3 a e b):

Quadro 7.3 Aplicando a redução baseada nas alterações dos períodos de 1933-1963 e 1976-2005.. a) b)

Deve-se considerar que a relação entre a variação do Volume Precipitado e a variação do Volume Infiltrado (1), Volume de Evapotranspiração (2) e o Volume Escoado (3), não segue padrão de linearidade. Fisicamente, (1) e (2), possuem limites de saturação, em função por exemplo, do nível de impermeabilização da superfície, densidade vegetal, ou temperaturas médias. Sendo assim, pode-se entender que (3) sofreria o maior impacto desta variação, pois, a redução da chuva em 7% implicaria em uma redução maior das vazões escoadas, ou seja, os 7% reduzidos impactam, principalmente na parcela do escoamento direto. No exemplo fornecido, 7% do total precipitado de 1400 mm seria 100 mm; porém, se ao considerar que 30%, do Volume Precipitado, em média, escoa superficialmente (ou ainda, e 30% de 1400 mm, que correspondem a 420mm seria o escoamento superficial) uma redução de 100mm no Volume Precipitado, ou seja, passando de 420 mm para 320 mm, representaria uma redução total do escoamento de 23,8%.

Estes valores seriam uma primeira estimativa das vazões características da bacia frente a uma análise preliminar dos dados e reproduzindo os impactos dos ciclos de chuvas. Entretanto, essa estimativa simplificada seria significativa, ou representaria um critério adequado? Para fazer este teste e até propor mais critérios de redução, comparou-se os dados obtidos nos Quadros 7.1 a) e b) e 7.3 com o dado real, e seu tratamento estatístico para obter Q1,10, Q7,10 e Q95%, em um posto fluviométrico representativo da bacia do rio Piracicaba (ANA,

2017), o posto ARTEMIS, cujos dado se encontram no Quadro 7.4. O formato da bacia do rio Piracicaba, assim como a localização, tamanho e posicionamento dos seus tributários, se

%Redução na precipitação média anual - Piracicaba Q'm Q'1,10 Q'7,10 Q'95% -7% 134,22 41,58 33,25 51,29 -14% 124,12 38,45 30,75 47,43 -21% 114,01 35,32 28,24 43,57 %Redução na precipitação média anual - Total do PCJ Q'm Q'1,10 Q'7,10 Q'95% -7% 155,03 47,38 37,61 58,82 -14% 143,36 43,82 34,78 54,39 -21% 131,69 40,25 31,95 49,97

155

encontra na Figura 7.2. A posição relativa à foz do rio Piracicaba no rio Tietê se encontra na Figura 7.3:

Quadro 7.4 Dados do posto fluviométrico ARTEMIS

Fonte: ANA, 2017.

O formato da bacia do rio Piracicaba, assim como a localização, tamanho e posicionamento dos seus tributários, encontram-se na Figura 7.2. A posição relativa à foz do rio Piracicaba no rio Tietê se encontra na Figura 7.3. A distância da estação fluviométrica 4D- 007 à foz do Rio Piracicaba no Rio Tietê está ilustrada na Figura 7.4. O Quadro 7.3 mostra as características morfológicas das sub-bacias componentes da bacia do PCJ. Os Quadros 7.5 e 7.6 mostram as vazões médias mensais e mínima de 1 dia, respectivamente:

Figura 7.2 Formato e sub-bacias do Rio Piracicaba

Fonte: SHS, 2007

Figura 7.2 Distância da est. fluviométrica (4D-007) em relação à foz do rio Piracicaba (rio Tietê - ~ 55 km).

Fonte: MapsGoogle, 2017

Código 62715000 Município PIRACICABA

Nome ARTEMIS Responsável DAEE-SP

Código Adicional 4D-007T Operadora DAEE-SP

Bacia RIO PARANÁ (6) Latitude -22:40:45

Longitude -47:46:31

Altitude (m) 445

Rio RIO PIRACICABA Área de Drenagem (km2) 10900

Estado SÃO PAULO Declividade média (aprox.) 15%

Sub-bacia RIOS PARANÁ,TIETÊ E

156 Quadro 7.3 Características morfológicas das sub-bacias componentes da bacia do PCJ.

Fonte: Irrigart, 2006.

Quadro 7.4 Vazões mensais médias no posto fluviométrico 4D-007, de 1943 a 2014.

Fonte: ANA, 2017

Quadro 7.5 Vazões mínimas de 1 dia, no posto fluviométrico 4D-007, de 1943 a 2014.

Fonte: ANA, 2017

jan fe v mar abr mai jun jul ago se t out nov de z jan fe v mar abr mai jun jul ago se t out nov de z

1943 78 61 53 55 93 107 122 1979 132 121 97 80 119 69 63 67 80 93 101 143 1944 136 141 247 114 79 64 57 42 37 39 87 63 1980 183 177 151 203 108 105 77 59 61 55 68 175 1945 85 231 112 86 61 139 104 62 51 48 141 161 1981 309 129 101 79 65 75 51 45 38 103 166 187 1946 372 299 233 159 103 98 101 66 51 78 73 88 1982 233 176 221 139 104 156 118 110 88 200 144 329 1947 289 390 423 199 149 119 106 91 110 115 101 252 1983 390 543 468 316 335 619 263 180 319 267 253 308 1948 283 362 327 203 145 116 94 84 63 63 88 89 1984 259 150 110 111 102 71 55 73 87 62 67 140 1949 139 230 168 135 91 78 59 35 26 34 56 221 1985 156 169 204 124 99 78 71 68 74 69 69 56 1950 260 557 412 230 153 123 104 75 66 89 118 196 1986 76 103 145 82 78 53 45 66 38 47 56 263 1951 401 397 372 209 137 113 94 86 71 69 115 145 1987 237 259 200 136 207 173 106 90 95 100 92 126 1952 175 334 321 173 109 135 91 72 68 72 93 75 1988 198 199 327 181 147 146 87 68 54 100 110 107 1953 104 89 85 111 70 65 50 45 45 60 60 96 1989 292 287 172 127 87 83 75 89 78 60 78 87 1954 196 242 167 105 121 91 71 49 41 48 49 73 1990 306 101 175 98 92 64 85 65 61 68 70 72 1955 194 87 142 90 71 70 56 56 53 40 63 137 1991 130 258 308 340 197 125 102 71 62 128 80 136 1956 133 125 130 85 125 133 90 129 80 73 64 75 1992 101 91 115 89 84 55 48 41 56 107 171 144 1957 317 282 280 214 120 105 103 95 145 85 108 163 1993 159 263 166 128 108 117 61 52 105 96 56 97 1958 269 365 317 257 263 248 167 115 123 103 123 168 1994 139 170 136 96 77 67 61 42 31 48 84 156 1959 285 225 221 213 118 96 75 83 70 68 93 168 1995 174 571 205 247 138 102 101 70 59 116 109 118 1960 369 327 301 164 189 117 93 75 60 74 117 398 1996 321 199 323 145 109 79 69 57 113 132 139 154 1961 368 303 329 222 198 122 95 77 71 51 86 109 1997 276 247 114 76 77 144 77 65 62 76 145 143 1962 135 284 389 140 112 91 79 73 67 154 129 205 1998 127 236 192 112 111 84 63 49 57 110 55 147 1963 459 332 190 125 89 73 68 54 50 60 106 78 1999 385 307 305 137 103 113 76 54 81 61 49 106 1964 86 260 102 78 74 74 69 59 46 83 87 231 2000 220 214 172 95 54 45 52 49 96 48 138 222 1965 422 500 416 183 182 127 109 86 77 150 130 266 2001 210 266 148 97 73 57 48 41 51 111 83 193 1966 301 260 326 166 127 94 80 84 61 89 133 258 2002 356 336 215 106 106 63 50 60 49 26 78 103 1967 455 420 299 181 133 151 99 82 82 122 134 191 2003 265 191 125 80 73 55 37 30 23 39 76 156 1968 296 152 162 122 100 84 71 62 51 66 53 76 2004 179 239 159 120 109 134 124 52 39 93 103 147 1969 76 85 76 69 41 51 37 38 30 67 155 132 2005 310 195 254 113 142 89 74 47 59 77 105 1970 397 558 371 180 147 113 96 92 129 94 90 133 2006 146 263 237 139 66 56 54 40 46 56 67 147 1971 131 71 130 90 82 128 81 64 50 114 75 119 2007 363 183 125 75 67 58 123 54 32 40 117 107 1972 252 342 204 156 106 85 106 104 74 204 159 136 2008 177 190 198 174 135 107 59 71 48 59 69 115 1973 195 210 160 179 108 83 83 64 60 75 128 236 2009 182 268 170 95 69 64 73 67 107 83 144 412 1974 381 212 292 171 115 140 98 68 50 73 86 204 2010 581 380 305 196 103 81 79 48 51 63 65 147 1975 230 352 190 107 78 61 58 46 39 70 106 231 2011 640 289 374 207 121 109 70 61 49 103 160 168 1976 242 394 312 215 212 269 282 196 245 233 221 257 2012 340 232 136 136 147 238 121 71 57 66 65 124 1977 335 265 178 247 148 150 89 68 97 86 105 259 2013 199 172 187 172 105 123 99 53 47 80 72 79 1978 175 120 139 71 72 83 71 46 47 44 123 160 2014 72 26 79 45 25 19 15 11 21 11 28 102

Vaz õe s mé dias me nsais (m³/s)

Ano Ano Vaz õe s mé dias me nsais (m³/s)

Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) Ano Qmín, 1 d (m³/s) 1943 43 1953 30 1963 30 1973 45 1982 74 1992 35 2002 13 2012 41 1944 23 1954 25 1964 28 1974 43 1983 149 1993 42 2003 12 2013 38 1945 39 1955 28 1965 44 1975 29 1984 41 1994 20 2004 32 2014 6 1946 44 1956 40 1966 45 1976 115 1985 21 1995 40 2005 38 1947 66 1957 51 1967 35 1977 53 1986 21 1996 30 2006 15 1948 40 1958 66 1968 30 1978 31 1987 64 1997 40 2007 22 1949 15 1959 44 1969 23 1978 31 1988 47 1998 39 2008 40 1950 39 1960 46 1970 43 1979 45 1989 38 1999 42 2009 38 1951 34 1961 33 1971 39 1980 35 1990 37 2000 35 2010 37 1952 41 1962 38 1972 51 1981 28 1991 46 2001 24 2011 36

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Cabe ressaltar que a partir de 1974 começou a operação da primeira fase do sistema Cantareira, retirando da bacia do PCJ 11 m3/s. A partir de 1983 inicia-se a operação da segunda fase do Cantareira, retirando mais 22 m3/s. Desta forma, as vazões a jusante do sistema Cantareira diminuíram por causas antrópicas e não naturais. Mesmo assim, pode-se dizer que o corpo d’água foi alterado, e o status quo atual do mesmo é representado pela séries de dados acima.

Portanto, aplicando o tratamento estatístico básico à este posto, para o cálculo de Q1,10,

Q7,10 (por meio da correlação com Q98,85% e Q99,85%), Q95% e Qmédia mensal, foi possível calcular,

com a coleção completa dos dados e com os 30 anos do período de 1976-2005 utilizados pela Irrigart, 2005, a) e b), (1976-2005), e os resultados estão apresentados no Quadro 7.6:

Quadro 7.6 Vazões e parâmetros estatísticos calculados, para comparação entre os resultados.

No Quadro 7.6, é possível verificar que para a amostra toda e para a amostra parcial (de 30 anos), se for adotado, como primeira estimativa expedita, parâmetros de vazão mínima entre μ-σ para Q95% e μ-1,25*σ para estimar Q1,10 tem-se uma melhor aproximação dos valores

representativos para as ocorrências reais do que os valores sintéticos gerados à partir de dados de precipitações, utilizando as técnicas tradicionais (métodos da vazão base, método da frequência, método da recessão). Essa primeira estimativa de limite inferior, ligado à previsão de períodos de secas, lembrando que esses períodos podem ter duração de até 4 décadas, forneceria uma estimativa mais segura de vazão mínima esperada para esses rios, o que auxiliaria na preservação do recurso obrigando o poder público a considerar esse cenário e traçar estratégias de contingência e emergência quando este se materializasse.

As comunidades passariam de uma situação de risco para uma situação de operação em contingência. O consumo de água, ou seja , a vazão compromissada nessa bacia hoje é da ordem de 30 a 35 m³/s (Comitê do PCJ, 2015), inclusive uma reversão para o sistema Cantareira (transposição) da ordem de 11 a 33 m³/s. Se, conforme o Quadro 7.4, no ano de 2014, 2003 e 1994, houve a ocorrência de médias mensais bastante abaixo de 35 m³/s, chegando a 11 m³/s, e nesta situação o desabastecimento passa a ser quase certo. Portanto, é necessário que estas estratégias de contingência e emergência sejam traçadas, buscando mananciais que estejam aptos a doar o complemento necessário, além de implantar interligações com estes mananciais.

Vazões (m³/s) Q1,10 Q7,10 Q95%

Qmédia mensal (μ)

Desvio

Pad.(σ) Variância Máximo

Máx. Central (μ+σ) Mín. Central (μ- σ) Mín. Central (μ- 1,25σ) Mínimo Amostra toda 10,4 11,1 45,0 138,2 97,3 9467 640,1 235,5 40,9 16,6 10,8 1976-2005 20,0 12,0 45,1 136,0 90,9 8502 619,0 226,9 45,1 22,4 23,0 2002-2003 +-σ -- -- -- 112,4 94,7 8973 356,0 207,1 17,7 --* 23,0 Irrigart, 2005 44,7 35,8 55,2 144,3 -- -- -- -- -- --

158

Por fim, há que se fazer o destaque: os anos citados com vazão bastante reduzida, 2014, 2003 e 1994, possuem intervalos de 11 e 9 anos respectivamente, um padrão já discutido nos capítulos 5 e 6, e que pode ser aderente, por exemplo ao ciclo de Schwabe. Sendo assim, espera- se que entre 2023 e 2027, com valor mais provável em 2025, um novo recorde de vazão mínima muito provavelmente irá ocorrer, e portanto, novamente haverá uma extensa crise de desabastecimento no planalto paulista.