ENQUADRAMENTO

Nos últimos anos tem-se assistido ao desenvolvimento de modelos matemáticos e estatísticos para projeção de procura de água para consumos domésticos. Estes consumos sofrem alterações devido a factores relacionados com a população, factores socioeconómicos, climáticos e programas de conservação, havendo a necessidade de conceber métodos que exprimam as relações destes factores com as solicitações de água e antecipar a sua evolução.

Neste contexto surge a importância de compreender se os padrões de consumo de água num sistema de abastecimento publico são susceptíveis a factores exógenos, tais como o clima. Por intuição, experiencia e sensibilidade, acredita-se que as utilizações de água são fortemente influenciadas por características climáticas ou meteorológicas de uma determinada região. Os métodos que exprimem as influências de eventos meteorológicas nos padrões de consumo e a quantificação dos gastos de água num horizonte cronológica determinado de acordo com esses eventos, têm sido desenvolvidos com intuito de dar às entidades gestoras de abastecimento público ferramentas essenciais para a optimização dos seus processos de tratamento e sistemas de distribuição. As abordagens mais comuns para a elaboração de modelos que visam encontrar projetar padrões de consumo são modelos baseados em séries cronológicas, técnicas de regressão lineares, não lineares, múltiplas, e também mais recentemente redes neuronais artificiais.

Nos pontos seguintes apresenta-se uma resenha de trabalhos dedicados à aplicação de modelos matemáticos e estatísticos utlizados, cuja principal função consiste em simular as utilizações de água que são afetados pelas variações meteorológicas. Apresentam-se as ferramentas que permitem obter a relação dos consumos de água com as características meteorológicas em determinadas regiões estudadas, assim como o tipo de tratamento de dados e as conclusões retiradas.

2.1.1 PROJEÇÃO DE CONSUMOS DE ÁGUA

Um sistema de abastecimento pode ser adaptado de acordo com as previsões e projeções da necessidade de água num determinado horizonte cronológica, que podem ser classificadas de acordo com o tipo de operação a realizar. Previsões e projeções são frequentemente descritas como longo-prazo, médio-prazo e curto-prazo (Tabesh & Dini, 2009).

O desafio de uma projeção a longo prazo resulta da dificuldade de prever eventos bastantes distantes a partir do presente. Estudos deste género estão relacionados com as infraestruturas de maior relevo e envergadura num sistema de abastecimento de água como toda sua instalação física, no planeamento de futuras instalações e na capacidade de resposta do sistema (Billings & Jones, 1996). Métodos baseados neste tipo de projeções dão resposta face às modificações das tendências meteorológicas geradas pelas alterações climáticas, programas de conservação e escassez de água, de forma a fundamentar decisões futuras no planeamento de sistemas de abastecimento de água pública (Dias, 2010).

Numa prespectiva a médio-prazo, as projeções são desenvolvidas para planeamento de melhorias na distribuição de água e sistema de tratamento para fixação de taxas ou preços da quantidade de água consumida e focam-se sobretudo na variabilidade do consumo de água para uma população estacionária ou pouco estável, da sazonalidade e flutuações multianuais, e na distribuição de água para uso industrial e comercial (Billings & Jones, 1996).

Uma projeção a curto-prazo tem por base o suporte às decisões relativas a operações do sistema de água bem como o orçamento e gestão financeira. Este tipo de projeções estão altamente relacionados com as variáveis meteorológicas (Zhou, 2000). Condições meteorológicas típicas em períodos tão curtos como um mês e até um dia podem ser relevantes para alterar os consumos de água e para antecipação dos mesmos (Miaou 1990; Billings & Jones, 1996). Os erros destas projeções podem resultar principalmente da imprevisibilidade do clima e dos parâmetros meteorológicos e do comportamento humano em relação ao uso da água solicitada (Billings & Jones 1996; Bougadis et al., 2005). Embora as projecções de consumos de água a longo-prazo estejam mais relacionadas com factores económicos e demográficos, as variações de consumos a curto-prazo são mais frequentes

2.1.2 VARIÁVEIS METEOROLÓGICAS

Temperatura do ar, precipitação e humidade relativa do ar, são as variáveis climáticas mais utilizadas em estudos de projeções de consumos, principalmente em observações a curto- prazo, devido à influência destas variáveis na alteração dos padrões de consumos de água num determinado tempo, mas também à facilidade na obtenção deste tipo de dados das mesmas (Miaou, 1990). A resposta das utilizações de água para consumo doméstico às variáveis meteorológicas não tem recebido muita atenção, embora haja uma relação bastante forte, sobretudo com uso de água que é habitualmente feito fora das habitações, (Morgan & Smolen 1976).

2.1.2.1 TEMPERATURA

A temperatura do ar apresenta uma sucessão cronológica sazonal, variando os períodos das temperaturas máximas em diferentes regiões, repetindo essas oscilações regularmente nas mesmas alturas do ano. A sua tendência característica é bastante regular sendo difícil encontrar movimentos aleatórios momentâneos. Esta variável varia sinuosamente ao longo do ano, e os consumos de água tendem a exibir um padrão similar (Zhou et al., 2000)

Os aumentos da temperatura estão relacionados com a necessidade hídrica das plantas evaporando a água existente tantos nos rios e lagos como no solo. Altas temperaturas indicam geralmente um maior índice de evaporação e evapotranspiração que, portanto, leva a um aumento da procura de água para irrigação (Akuoko-Asibey et al., 1993).

Geralmente os consumos de água tendem a aumentar durante os dias mais quentes e períodos de seca (Zhou et al., 2000). Temperaturas baixas tendem a restringir o uso da água em actividades fora das habitações (geralmente são menos comuns no inverno) e que, consequentemente baixam os consumos (Miaou, 1990). A população responde a temperaturas elevadas aumentando o consumo de água, o que pode ser explicado pela irrigação de jardins, saneamento e outros usos públicos tais como piscinas e parques públicos, (Akuoko-Asibey et al., 1993).

2.1.2.2 PRECIPITAÇÃO

A precipitação é uma das variáveis meteorológica mais vezes adoptada por se considerar das mais importantes. Ao contrário da temperatura, a precipitação não evolui de forma regular no tempo, mas sim em forma de ocorrência aleatória.

As propriedades do efeito da precipitação induzem distintos comportamentos às utilizações de água, as pessoas respondem mais à sua ocorrência do que ao seu valor, ou seja, o efeito é mais psicológico do que físico. Seguidamente a precipitação não tem efeitos no uso da água quando este é praticado dentro das habitações, que pode ser resultado das baixas temperaturas nos dias de inverno ou de chuvas prolongadas (Miaou, 1990). A precipitação tende a restringir o uso da água para atividades no exterior das habitações, principalmente no inverno onde se verifica maior ocorrência de precipitação e tempestades (Akuoko-Asibey et al., 1993). A quantidade de água acumulada no período de precipitação é pouco significativa havendo apenas o interesse de complementar as necessidades hídricas dos relvados e jardins,(Akuoko-Asibey et al., 1993). A distinção entre o total da precipitação ocorrida num determinado tempo ou da ocorrência da precipitação é uma escolha relevante, que depende de factores associados com o tipo de clima da região ou microclima ou a existência de um maior número de terrenos ao ar livre para irrigação (Kenny et al., 2008). Rega de zonas verdes e lavagens de arruamentos são exemplos de atividades extremamente relacionadas factores climáticos, principalmente a precipitação (Mayer & DeOreo, 1999).

Os modelos que empregam a ocorrência de precipitação como uma das variáveis explanatórias em vez da quantidade de chuva obtêm melhores resultados (Jain et al., 2001). 2.1.2.3 HUMIDADE

A humidade relativa do ar mede a quantidade de vapor de água que existe no ar em relação ao máximo que o ar poderia conter à mesma temperatura (depende não só da quantidade de vapor de água contida no ar, mas também da temperatura). A temperaturas mais elevadas, o ar admite maior quantidade de vapor de água (I.M., 2008).

A humidade relativa a suprime a utilização da água das plantas quando se encontra a níveis elevados. O poder de evaporação da atmosfera aumenta sob condições mais secas, causando o aumento contribuição de água a ser utilizado na rega das plantas. Em áreas litorais, a humidade permanece uniformemente elevada por causa da proximidade com o mar e os ventos predominantes de oeste (Wagner & Cross, 1994).

A humidade relativa constitui uma variável importante na análise do clima de uma região. Em regiões mais secas e com um clima mais árido verifica-se que os consumos de água tendem a ser maiores que o clima noutras regiões menos áridas onde os consumos não se revelam tão elevados. Esta situação pode ser justificada pelo valor ou índice da humidade do ar (Joo et al, 2002; Morgan & Smolen, 1976). Como a humidade relativa do ar e a nebulosidade são variáveis influentes à restrição ao uso de água fora das habitações (Akuoko-Asibey et al.,1993).

O estudo desta variável meteorológica não surge constantemente como a temperatura e a precipitação. Mesmo assim, estudos revelam que a humidade relativa do ar traz benefícios ao apuramento dos consumos de água por parte de modelos matemáticos.