Necessidade e Disponibilidade de Água para uma Gestão Hídrica Eficiente
Colhe-se assim a média mensal, de cada sub-bacia, do escoamento superficial. Apresentam-se os valores obtidos para a sub-bacia 1 sendo o processo análogo para todas elas e apresentado em anexo.
Data Escoamento B1 (m3/s) Escoamento B1 (l/s/km2)
Janeiro 0.1041 14.2353 Fevereiro 0.1173 16.0486 Março 0.0704 9.6287 Abril 0.0623 8.5268 Maio 0.0494 6.7540 Junho 0.0272 3.7207 Julho 0.0083 1.1364 Agosto 0.0098 1.3372 Setembro 0.0317 4.3388 Outubro 0.0712 9.7434 Novembro 0.0891 12.1856 Dezembro 0.1021 13.9643
Capítulo 3 – Metodologia
3.5 - Introdução de dados no modelo
A introdução de dados temporais no modelo é efectuada através de séries temporais, o software permite carregar informação que exista em vários formatos como é o caso do Excel, onde a informação é tratada anteriormente.
Na introdução das séries temporais define-se quais as unidades dos valores a introduzir bem como o que significam, ou seja, se estiver a carregar consumos de água define-se na entrada que se tratam de consumos e que a unidade destes dados é m3/s.
Uma vez introduzidos os dados, estes surgem na aplicação devidamente carregados, associado a estes um gráfico representativo da sua variação no tempo.
A introdução no modelo das séries temporais não permite definir na entrada a sua localização espacial. Neste ponto da elaboração do modelo toda a informação espacial e temporal foi carregada e o próximo passo é associar a informação temporal ao espaço. Para isto deve escolher-se a opção propriedades ( ) e seleccionar o local onde carregar a informação, o facto de seleccionar espacialmente o local onde pertencem os dados permite uma melhor visualização espacial.
Na figura 3.19 mostra-se a associação da série temporal dos consumos de água ao “water user” seguindo o processo referido no parágrafo anterior surgindo a caixa de texto “water user proprietes”. No local onde pede a série temporal do uso de água, escolhe-se qual a série temporal que se pretende associar.
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Figura 3.19: Associação do tempo e do espaço
Para a gestão de água neste modelo é incontornável utilizar e definir correctamente a albufeira que existe na bacia hidrográfica criada pela barragem do Sôrdo, pois, é desta que sai a água para ser utilizada pelos consumidores.
Como já foi visto, a albufeira encontra-se localizada espacialmente no modelo, no entanto, é necessário definir as suas características de armazenamento através das áreas e volumes acumulados para diferentes cotas (figuras 3.20 e 3.21).
Capítulo 3 – Metodologia
Figura 3.20: Variação da área com a subida de cota
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Para além das condições de enchimento é necessário definir as condições de operação da albufeira, nas propriedades do reservatório. Neste ponto deve-se definir o caudal ecológico mínimo e máximo que deve passar a albufeira, a cota mínima de operação (504,5m) para exploração de água para consumos e a cota mínima de operação para a Mini-Hídrica (516m). Todos estes dados foram fornecidos pela ATMAD e introduzidos com a forma de séries temporais.
A prioridade de utilização de água da albufeira também tem de ser definida, no modelo foi decidida a ETA do Sôrdo (W12) com prioridade 1 e a mini-hídrica do Corgo (H18) com prioridade 2 (figura 3.22). Esta prioridade consiste em introduzir no modelo qual dos utilizadores pode em primeiro lugar utilizar a água se esta não for suficiente para a totalidade das necessidades.
Figura 3.22: Condições de operação da albufeira
Os dados de consumo de água da bacia hidrográfica para fornecimento de água potável e para regadio foram introduzidos através de séries temporais. Os valores introduzidos de consumo doméstico são médias mensais dos anos de 2004 a 2008, os valores para a agricultura são valores estimados no SNIRH com base no estudo das zonas de
Capítulo 3 – Metodologia
agricultura. Estes valores são apresentados, já introduzidos no modelo e em forma de “time-serie” nas figuras 3.22 e 3.23.
Figura 3.22: Água necessária para Consumo Domestico época
Figura 3.23: Água necessária para Regadio
O modelo encontra-se totalmente definido permitindo simular e obter resultados, com os dados introduzidos obtemos as condições de disponibilidade actual a que se deu o nome de “condições actuais”. Para a gestão da disponibilidade hídrica a aplicação permite gerir em tempo real a utilização e disponibilidade de recursos, fornecendo ao modelo dados climatológicos, condições de escoamento e utilizações de água, bem como quais as condições da bacia em cada momento.
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A figura 3.24 ilustra de forma esquemática o processo de concepção do modelo e de como se obtêm os resultados dos diferentes cenários.
Capítulo 3 – Metodologia
3.6 - Criação de Cenários
De forma a utilizar a grande capacidade de restauro da aplicação vão ser criados diferentes cenários. A criação destes cenários permite antever situações e estudar como a bacia hidrológica responderá perante factos criados pelo homem ou pela natureza. Vão ser criados quatro cenários para serem estudados.
3.6.1 - Cenário 1 - Trocar a prioridade de operação na Albufeira
Mantendo todas as condições de operação da albufeira como as cotas de captação e não mudando nenhum parâmetro de entrada como o escoamento superficial da bacia e as utilizações de água vai alterar-se a prioridade de utilização. Ou seja, definir como 1ª prioridade o abastecimento da mini-hídrica (H18) e como 2ª prioridade o abastecimento à ETA do Sôrdo (W12) (figura 3.25), o que vai causar que a mini-hídrica retire em primeiro lugar os recursos que necessita e só depois a ETA do Sôrdo inicia a sua captação. A mini-hídrica mesmo tendo prioridade 1, só retira água até à sua cota mínima de operação, que são os 516 metros de altitude.
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3.6.2 - Cenário 2 – Aumento da população a abastecer
Como já foi referido, está prevista a ampliação das zonas a abastecer, sendo alargada para os concelhos de Mesão Frio e de Peso da Régua. Esta situação origina que o número de habitantes servidos aumente, pois a população do Peso da Régua encontra-se estimada em 13600 e a de Mesão Frio em 4361 habitantes. Com base nestes valores são estimados os novos volumes de água de maneira a verificar a capacidade da albufeira para esta necessidade. Na figura 3.26 apresenta-se os consumos estimados e a sua relação com os consumos actuais (condições actuais). Os valores estimados de caudal para servir este aumento foram extraídos do Instituto Nacional de Estatística (INE).
Capítulo 3 – Metodologia
3.6.3 - Cenário 3 - Mudar as condições de precipitação na bacia hidrográfica
O cenário criado é uma simulação da diminuição da precipitação ao longo do século XXI, definida pelo projecto SIAM II.
A variação da precipitação foi estimada com auxílio deste projecto (Alterações climáticas em Portugal cenários, impactos e medidas de adaptação), manual desenvolvido pela Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. O projecto estudou vários cenários, simulados com um modelo desenvolvido pela Hadley Centre (HadRM3). Utilizando precipitações do passado (1960-1990), e com o modelo HadRM3, foi possível criar cenários para o intervalo de tempo entre 2070 e 2099 (Santos e Miranda 2006).
A variável para a simulação é a quantidade de CO2 libertada para a atmosfera ao longo do século, podendo-se dividir em quatro estirpes de cenários os SRES, A1, A2,B1 e B2.
Como se pode observar pela figura 3.27, um dos casos mais problemáticos é o A2. E serão estimados os valores de precipitação para este cenário, pois é para este que existem os dados mais exactos para a região da bacia em estudo.
Figura 3.27: Variação das emissões de CO2 para a atmosfera (fonte: Santos e Miranda 2006)
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Para este cenário e no que toca à região alvo deste estudo, verifica-se na publicação citada, que para o ano de 2070 na região em estudo, a precipitação vai diminuir 10% nos meses de Inverno, 50% nos meses de Primavera, 60% nos meses de Verão e 30% nos meses de Outono. Assim os valores estimados de precipitação para a criação do cenário de redução de precipitação em 2070 estão presentes na tabela 3.7. Os valores da precipitação útil e de escoamento superficial encontram-se no anexo 2.
Data Precipitação Efectiva Campeã (mm) Precipitação Efectiva Vila Real (mm) 01-01-2070 273.73 144.2 01-02-2070 278.73 152.6 01-03-2070 185.15 87.1 01-04-2070 88.15 44.9 01-05-2070 72.15 34.9 01-06-2070 38.47 26.7 01-07-2070 9.71 5.8 01-08-2070 11.43 6.3 01-09-2070 35.88 19.6 01-10-2070 145.72 75.7 01-11-2070 176.37 87.3 01-12-2070 208.85 111.9
Tabela 3.7: Precipitações efectivas para o Cenário 3
3.6.4 - Cenário 4 - Mudar as Condições do Uso do Solo na Bacia
Tendo o cenário anterior (cenário 3) como ponto de partida, iremos simular a mudança no uso do solo para os valores de precipitação de 2070. Pois, não é muito aceitável que em 60 anos só os valores de precipitação alterem no tempo e tudo o resto se mantenha constante.
Através de uma situação que já existiu no passado, simula-se que até 2070 as áreas florestais vão aumentar, reflorestando zonas de matos e diminuindo as áreas agrícolas. Também se simula que a área urbana vai aumentar até 2070.
Capítulo 3 – Metodologia
Surge então uma nova carta de uso do solo (figura 3.28) à qual estão associados novos escoamentos superficiais (apresentados no anexo 3).
Figura 3.28: Carta de Uso dos Solos na Bacia hidrográfica do Sôrdo – Cenário 4
Os coeficientes de escoamento ponderados das respectivas sub-bacias e correspondentes áreas associados à carta da figura 3.27 são apresentados na tabela 3.8. Pode verificar-se a variação do coeficiente de escoamento em relação às condições actuais.
Sub-Bacias Condições Actuais C ponderado C ponderado Cenário 4 A (ha)
1 0.125 0.085 731 2 0.249 0.182 39 3 0.128 0.128 543 4 0.134 0.139 455 5 0.134 0.160 661 6 0.154 0.119 34 7 0.175 0.168 1980 8 0.141 0.141 574
Tabela 3.8: Coeficientes de escoamento ponderado e área de cada sub-bacia – nas condições actuais e considerando o cenário 4
Capítulo 4
Análise e Discussão de Resultados
Necessidade e Disponibilidade de Água para uma Gestão Hídrica Eficiente
4 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS
Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos com base na metodologia proposta, estudando desta forma qual a situação de disponibilidade de água na bacia hidrográfica do rio Sôrdo e analisando os resultados dos diferentes cenários criados e qual o seu impacto na gestão da bacia hidrográfica.
4.1 - Análise dos Resultados das Condições Actuais
Nas condições actuais, resultando a simulação dos dados reais recolhidos, o resultado extraído para a disponibilidade de água a fornecer à ETA do Sôrdo é igual à necessidade, ou seja, não existe défice de água (figura 4.1), redundando num excedente de disponibilidades hídricas.
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
Durante os intervalos Janeiro – Junho e Novembro – Dezembro a albufeira mantém cota constante, situação verificada devido à água disponível permitir fornecer por completo os consumos e permitir que a mini-hídrica explore até à sua cota mínima de operação 516m. Nos meses onde existem maiores consumos e onde a água é mais escassa nota-se que o reservatório desce à cota 506,753m. No entanto, nunca atinge a cota mínima de exploração de água para consumo que é de 504,5m (figura 4.2). Constata-se assim que as disponibilidades fizeram face às necessidades hídricas.
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Como se descreve na metodologia o modelo concebido, ao simular a gestão da água, determinou a água utilizada e a energia produzida pela mini-hídrica (figura 4.3). Pode verificar-se que nos meses de Verão a mini-hídrica não retira água e consequentemente não produz energia. A produção média mensal máxima de energia é obtida em Fevereiro com 0,11 MW utilizando para isso um valor médio mensal de 0,68 m3/s de água.
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Figura 4.3: Energia produzida pela mini-hídrica e respectiva água utilizada A contribuição hidrológica do Sôrdo ao rio Corgo está disponível na figura 4.4. Parte desta água é utilizada para produção de energia e por isso não chega a jusante pelo leito do rio mas sim pelos canais de ligação da mini-hídrica. O pequeno débito de caudal nos meses de Julho, Agosto e Setembro é devido à exigência de caudais ecológicos mínimos.
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
A montante da bacia é extraída a água superficial para Agricultura, na figura 4.5 aparece o défice desta. Pode dizer-se que o défice surge pelo facto da tomada de água estar representada muito a montante, no entanto é nesta zona que se encontram os solos agrícolas. Assim verifica-se que a água superficial não é suficiente para a agricultura produzida. Contudo, a rega efectiva é conseguida em termos de água subterrânea.
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4.2 - Análise dos Resultados do Cenário 1 -
Troca de PrioridadeA troca de prioridade na exploração da albufeira faz com que a água disponível para fornecer à ETA do Sôrdo seja a mesma durante todo ano, com excepção dos meses de Julho e Agosto. Na figura 4.6 pode ver-se que as médias mensais de caudais disponíveis nas condições actuais e a curva do cenário 1 coincidem à excepção dos meses referidos.
Com isto, nota-se que no mês de Julho há défice médio mensal de água de 0.0062 m3/s na ETA e no mês de Agosto o défice médio mensal é de 0.05m3/s. Pelo facto de trocar a prioridade de utilização conclui-se que para as mesmas condições não haveria água suficiente para fornecer aos consumidores (ETA).
Figura 4.6: Água disponível na ETA Sôrdo – em condições actuais e com a troca de prioridade
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
Para este cenário confere-se que a cota na albufeira baixa sensivelmente 3 metros em relação às condições actuais (figura 4.7). Esta situação deve-se ao facto de a mini- hídrica extrair água até à cota mínima de exploração que são os 516m e só depois se iniciar a extracção de água para a ETA do Sôrdo. Nas condições actuais acontecia o contrário, retirava-se a água da ETA e só depois a mini-hídrica iniciava a exploração até aos 516m. Esta alteração origina que a albufeira tenha menores capacidade de armazenamento e nos meses de menores recursos atinja a cota mínima de operação.
Figura 4.7: Variação de Cota da Albufeira - em condições actuais e com a troca de prioridade
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A troca de prioridade não tem nenhuma vantagem para a gestão hídrica da bacia hidrográfica, pois desta forma, para além de existir défice de água para consumo, a energia produzida no final de um ano é praticamente a mesma, sendo que em alguns meses produz mais energia do que as condições actuais, mas noutros, produz menos devido ao menor armazenamento de água na albufeira (figura 4.8).
Figura 4.8: Energia produzida pela mini-hídrica e respectiva água utilizada – em condições actuais e com a troca de prioridade
A água disponível na foz da bacia hidrográfica é em todos os meses maior ou igual à água disponível nas condições actuais. Este resultado verifica-se devido ao armazenamento ser menor, e através da mini-hídrica haver maior transporte de água para jusante (figura 4.9).
Figura 4.9: Água disponível na Foz da Bacia Hidrográfica do rio Sôrdo – em condições actuais e com a troca de prioridade
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
4.3 - Análise e Discussão de Resultados do Cenário 2
– Aumento da população a abastecer de águaComo explicado na metodologia, perspectiva-se que o consumo de água para fornecimento doméstico vá aumentar nos próximos tempos. Efectuada a simulação resultante do acréscimo populacional a servir dos concelhos do Peso da Régua e Mesão Frio, surgem os seguintes resultados (figura 4.10).
Verifica-se que em todos os meses do ano, o intervalo entre as condições actuais e o cenário criado é igual, a excepção é o mês de Agosto.
No mês de Agosto a disponibilidade de água para consumo não consegue fazer face às necessidades, provocando um défice de 0.0625m3/s médio mensal.
Figura 4.10: Água disponível na ETA Sôrdo e défice de água – em condições actuais e com aumento populacional
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Para este cenário apura-se que a cota na albufeira mantém-se constante com as condições actuais durante os meses de Inverno e Primavera, não se verificando défice de água (figura 4.11). No entanto, nos meses onde a procura é maior e a matéria-prima menor, a albufeira não tem capacidade de armazenamento, atingindo a cota mínima de operação no mês de Setembro.
Figura 4.11: Variação de Cota da Albufeira - em condições actuais e com aumento populacional
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
Como seria de esperar, ao não alterar a cota mínima de operação da mini-hídrica e com o valor de exploração para consumos a aumentar, os recursos disponíveis para a produção de energia diminuem, o que provoca uma quebra na produção de energia pela central hidroeléctrica (figura 4.12). Em todos os meses, à excepção dos meses de Julho, Agosto e Setembro (não há produção de energia), verifica-se um decréscimo na ordem dos 0.02 MW na produção de energia.
Figura 4.12: Energia produzida pela mini-hídrica e respectiva água utilizada – em condições actuais e com aumento populacional
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A diminuição de água a jusante da bacia é exactamente a quantidade explorada a mais pela criação deste cenário. Todos os meses do ano vai chegar menos água ao rio Corgo à excepção dos meses de Julho, Agosto e Setembro. A quantidade de água a jusante da bacia nestes meses é análoga no cenário e nas condições actuais, pelo facto de em qualquer uma das situações estar definido o mesmo caudal ecológico de escorrência na albufeira (figura 4.13).
Figura 4.13: Água disponível na Foz da Bacia Hidrográfica do rio Sôrdo – em condições actuais e com aumento populacional
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
4.4 - Análise e Discussão de Resultados do Cenário 3 –
Alterar as Condições de Precipitação na BaciaCom a diminuição da precipitação no último terço do século XXI na bacia hidrográfica obtiveram-se os resultados de disponibilidade de água. Considerou-se, no entanto que a capitação populacional foi a mesma ao longo dos anos o que poderá não ser inteiramente verdade.
Na figura 4.14 nota-se que a água disponível para responder às necessidades é suficiente em todos os meses do ano excepto os meses de Agosto e Setembro onde existe défice de água. No mês de Agosto surge um défice médio mensal de 0.0599 m3/s e em Setembro um défice médio mensal de 0.0493 m3/s. Comparando estes valores com as condições actuais pode-se afirmar que se a evolução dos valores de precipitação corresponder aos valores estimados a bacia, por si só, não será capaz de servir a ETA do Sôrdo (consumidores).
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A variação da albufeira para o cenário de reduzir a precipitação mantém-se nos 516m até ao mês de Junho, esta situação verifica-se devido aos recursos disponíveis neste intervalo de tempo serem suficientes para dar resposta às necessidades (figura 4.15).
No mês de Junho a diminuição do valor das chuvas provoca uma ligeira queda na água armazenada. O mês de Julho é crítico para o armazenamento de água na albufeira, pela inclinação da curva percebe-se a redução do valor armazenado. Nos meses de Agosto e Setembro ainda se acentua o défice de água atingindo Setembro a cota mínima de operação. No mês de Outubro nota-se que a albufeira para além de ser capaz de abastecer por inteiro a ETA do Sôrdo é capaz de restabelecer a albufeira até à cota 516m.
Capítulo 4 – Análise e Discussão de Resultados
A produção de energia com esta simulação diminui substancialmente como se pode ver na figura 4.16 relacionando com as condições actuais. Nos meses de Verão (Junho, Julho, Agosto e Setembro) não é possível a produção de energia. Nos restantes meses, à excepção dos de maior pluviosidade (Janeiro, Fevereiro, Março e Novembro) a produção é praticamente nula.
Os valores apresentados de produção de energia permitem pôr em causa a utilização da mesma. Para estes valores de produção de energia e confrontando-os com a diminuição de água armazenada, crê-se que seria preferível deixar de produzir energia e utilizar a água somente para abastecimento.
Necessidade e Disponibilidade de Água para uma Gestão Hídrica Eficiente
Também na agricultura o défice de água aumenta com a diminuição da precipitação. Verifica-se na figura que representa este défice (figura 4.17) que todos os meses