Os reservatórios de armazenamento de água, são soluções estruturais para a regularização da disponibilidade hídrica, que oferecem múltiplos benefícios, como energia elétrica, abastecimento (municipal, industrial, agrícola, etc.), controle de cheias e estiagem, recreação, pesca e navegação.
O modo de operação de um reservatório, depende da finalidade para que este foi construído. Caso esta estrutura venha a ser utilizada para satisfazer a um outro propósito, que não foi contemplado no projeto, a sua performance pode ser comprometida. No Brasil, por exemplo, a maioria das hidroelétricas foram projetadas para priorizar o aproveitamento elétrico, sem contemplar as necessidades das outras atividades, que posteriormente foram incorporadas. Alguns reservatórios situados neste país, em épocas de estiagem severa, quando o nível de água atinge a cota mínima operacional (volume morto), o atendimento aos múltiplos usos se interrompe, com exceção da produção de energia elétrica. Isso ocorre, em razão da cota da tomada d’água, ou seja, a estrutura que permite a adução de água para as turbinas de geração elétrica, encontra-se a poucos metros abaixo do mínimo operacional, para a regularização das vazões. Abaixo deste nível, a água é utilizada até a cota de adução, quando a geração de energia elétrica é paralisada, para evitar o colapso das suas turbinas (GALVÃO; BERMAN, 2015).
Em geral, as regras operacionais de um reservatório determinam o volume de água que deve ser estocada, em diferentes escalas de tempo (horário, diário, mensal, entre
outros), para satisfazer as demandas requeridas a jusante e restrições do sistema. As restrições podem ser descritas como limites operativos, a exemplo das cotas de captação, vazões defluentes mínimas e vazões ambientais.
Para garantir uma boa performance, a elaboração de política de operação de reservatórios, é fundamental. Esta política integra um conjunto de regras para a liberação de água, em diferentes condições operacionais. Ademais, a sua gestão deve ser fundamentada a partir das características físicas do sistema, vazões afluentes e tipo de uso, com a finalidade de garantir uma máxima confiabilidade e mínima vulnerabilidade durante um período de operação (AHMADI; HADDAD; MARIÑO, 2013; ADELOYE; SOUNDHARAJAN; MOHAMMED, 2017).
Uma política de operação apropriada, consiste em normas capazes de dar auxilio a decisões efetivas para qualquer situação, por intermédio da previsão das vazões do rio e definições das condições de armazenamento dos reservatórios (ADELOYE; SOUNDHARAJAN; MOHAMMED, 2017).
O desempenho de um sistema de reservatórios, é frequentemente avaliado utilizando critérios, que foram estabelecidos para condições operacionais, durante os períodos críticos. Uma operação inadequada, pode ser definida como uma falha, resultante da incapacidade do sistema de reservatórios em atender às demandas de projeto, para um determinado período (ADELOYE; SOUNDHARAJAN; MOHAMMED, 2017). A incompatibilidade dos níveis de água do rio, determinados pelas vazões defluentes dos reservatórios, com as cotas de captação ao longo do corpo-hídrico, pode ser considerada como uma falha operacional, uma vez que as demandas não foram atendidas.
Logo, o estabelecimento de critérios de desempenho do sistema, é necessário para auxiliar a elaboração de políticas operacionais estratégicas e diagnosticar a sua condição operacional. Hashimoto et al. (1982), adotaram alguns critérios para avaliar a performance de um sistema, o qual pode ser descrito como satisfatório ou insatisfatório. Hashimoto et al. (1982) utilizaram três perspectivas diferentes para avaliação operacional: confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade.
Martin-Carrasco et al. (2013) analisaram a escassez hídrica em escala de uma bacia hidrográfica, fundamentados na identificação das demandas de água não atendidas pelas reservas de água disponíveis. Para tanto, agrupou as demandas de acordo com
a natureza do uso (abastecimento humano, irrigação, energia elétrica, etc.) e, com auxílio de uma série mensal de quantidade de água disponível para cada vazão requerida, construiu uma curva demanda-confiabilidade para cada categoria de uso, ilustrada na Figura 5.
Figura 5- Curva demanda-confiabilidade.
Fonte: Martin-Carrasco et al. (2013)
Onde Dk é demanda média de água da classe de uso “k”, em Mm³/ano; Sk, é quantidade média de água fornecida às demandas da classe de uso “k”, independentemente da Confiabilidade, em Mm3 / ano; 𝑆
𝑟𝑘𝑘 é a quantidade média de água fornecida às demandas da classe “k”, com confiabilidade maior do que o valor aceitável “rk”, em Mm³/ ano; 𝑈𝑟𝑘𝑘 é a quantidade média de água fornecida às demandas da classe “k” com confiabilidade menor do que o valor aceitável “rk”, em Mm3 / ano. 𝜕𝑆𝑟𝑘𝑘 é quantidade média de água fornecida às demandas da classe “k” abaixo do nível de confiabilidade aceitável “rk”, mas que poderiam atingir esse nível aceitável “rk”, em Mm3 / ano. ∆𝑟𝑘 é o incremento da confiabilidade correspondente ao 𝜕𝑆
𝑟𝑘𝑘 .; 𝑆𝑟𝑘−∆𝑟𝑘𝑘 refere-se à quantidade média de água fornecida às demandas da classe “k” que são abaixo da confiabilidade aceitável “rk”, mas dentro de Δrk, em Mm3 / ano. Com base na curva demanda-confiabilidade, ilustrada pela Figura 5, Martin-Carrasco
et al. (2013) determinaram quatro índices: Índice de satisfação da demanda, que
avalia a capacidade do sistema em atender às demandas; Índice de confiabilidade da demanda, quantifica a confiabilidade do atendimento das demandas; Índice de sustentabilidade, mensura os recursos hídricos disponíveis para satisfação das
demandas no sistema; Índice de potencial de gestão, que quantifica a proporção da demanda com confiabilidade inaceitável que está próxima do nível aceitável.
Já Milano et al. (2013), utilizaram o Water Allocation Index (WAI) para analisar o atendimento das demandas de água atuais e futuras. O índice é obtido através da razão oferta de água mensal e demanda de água para cada ano de estudo, com o resultado convertido para porcentagem. Um índice alto, indica que a reserva de água disponível, é capaz de satisfazer à demanda requerida, enquanto valores baixos, representam a incapacidade do sistema para o atendimento das demandas e provável estresse hídrico.
Observa-se que existem numerosos índices, que são capazes de auxiliar a avaliação de um sistema hídrico e da identificação de problemas. Apesar disso, não existe um indicador adequado para qualquer área de estudo, sendo necessário adequá-lo para a bacia contemplada.
Um método eficiente para compreender o funcionamento e gerir sistemas complexos de reservatórios é através dos modelos de suporte de decisão, os quais são capazes de representar vários aspectos dos sistemas com múltiplos usuários e estabelecer políticas operacionais. Em condições críticas de escassez de água, estes modelos facilitam a definição medidas para reduzir os efeitos de períodos secos, uma vez que são eficazes em descrever as relações entre as fontes hídricas e demandas, além de prever os impactos da escassez de água ao longo do tempo (SULIS; SECHI, 2013; ANGHILERI et al., 2013).