3. O modelo WSM-DSS e as suas potencialidades
3.6. Módulos do WSM-DSS
3.6.4. Módulo de qualidade
O módulo da qualidade é aqui sucintamente referido uma vez que não foi utilizado no estudo levado a cabo. Este módulo assenta na introdução de um algoritmo simples no modelo WSM-DSS que permite fornecer uma estimativa sobre a evolução de determinados parâmetros de qualidade seleccionados ao longo do período de simulação tendo em conta as características do sistema. As variáveis consideradas no WSM-DSS são: salinidade, clorofila alfa, azoto amoniacal,
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azoto-nitratos, coliformes, fósforo total, metais pesados, carência bioquímica de oxigénio e oxigénio dissolvido, sendo a concentração de cada parâmetro de qualidade é actualizada em cada intervalo do período de simulação.
3.6.5. Módulo económico
A análise económica processada no WSM-DSS assenta na tentativa de implementar os princípios associados à estimativa do custo total da água e as suas componentes. O artigo 9.1 da Directiva Quadro da Água (CE, 2000) faz referência à recuperação de custos dos serviços de abastecimento de água e estabelece as componentes que deverão ser tidas em conta:
- o custo do serviço (custos directos ou financeiros) que englobam custos de investimento, de operação e manutenção, administração e outros custos directos;
- o custo de recurso que corresponde à perda de benefício originada pelas restrições existentes sobre os recursos hídricos existentes;
- o custo ambiental que traduz o dano originado pelo uso da água no ambiente e nos ecossistemas aquáticos.
A seguinte Figura 3.14 exemplifica estas componentes.
Custos ambientais indirectos
Custos ambientais
Custos totais Custos ambientais directos
Custos de recurso
Outros custos directos
Custos directos (custos de abastecimento) Custos administrativos
Custos de infra-estruturas existentes Novos custos de investimento Custos de operação e manutenção
Figura 3.14: Componentes a considerar na recuperação de custos dos serviços de abastecimento (adaptado de ProGEA, 2004)
3.6.5.1. Custos directos
O custo de abastecimento, ou custo directo, engloba:
- custos de operação que podem ser custos com material e pessoal,
- custos de manutenção que traduzem o custo associado a manter a infra-estrutura em boas condições de funcionamento durante toda a sua vida útil,
- custos de capital que podem ser subdivididos em: novos investimentos,
depreciação (custo anualizado de substituição de uma infra-estrutura no futuro), custos de investimento alternativo (estimativa do retorno que poderia ser alcançado com um investimento alternativo)
- custos administrativos,
- outros custos, principalmente relacionados com perdas na produtividade devido a medidas restritivas.
Assim, os custos directos de um ano t são definidos como sendo:
CDTt=CCEi,t+ OMCustoi,t+ECustoi,t n
i=1
onde,
CDTt = custos directos totais para o ano t (€/ano)
CCEi,t = custos de capital equivalente anual para a infra-estrutura i no ano t (€/ano) OMCustoi,t = custos de operação e manutenção para a infra-estrutura i no ano t (€/ano) ECustoi,t = custos de energia para a infra-estrutura i no ano t (€/ano)
Nesta equação, o custo de capital equivalente anual (CCE), para uma infra-estrutura i no ano t, corresponde a:
CCEi,t=
Custo Capitali ×Taxa de actualização 1-(1+Taxa de actualização)-PDi
em que,
Custo Capitali = custos de capital da infra-estrutura i PD = período de depreciação
e o custo de operação e manutenção de uma infra-estrutura i no ano t será dado por:
OMCustoi,t= OMCustoEspi × Vol.Águai,mês meses
em que,
OMCustoEspi = custo de operação e manutenção específico da infra-estrutura i por m3 de água
Volu.Águai,mês = volume de água que circula pela infra-estrutura i num mês
Finalmente, o custo de energia associado a uma infra-estrutura i no ano t, corresponderá a:
ECustoi,t= Preço Energia × Consumo Energiai,mês meses
em que,
Preço Energia = preço unitário da energia
Consumo Energiai,mês = consumo de energia na infra-estrutura i num mês
Sendo assim, deverão ser introduzidos os seguintes dados, quando aplicáveis, para cada infra- estrutura e/ou em cada uma das ligações definidas:
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- custos de construção (€) e período de depreciação (anos) para a estimativa dos custos anualizados,
- custos de operação e manutenção (€/m3 de água produzida ou tratada), - consumo de energia (kWh/m3),
- preço da energia (€/kWh).
A Figura 3.15 apresenta um exemplo de atribuição dos custos a um ponto de consumo, aqui o nó D que representa um aglomerado. No caso de um aglomerado são considerados os custos do abastecimento (1 a 6) e também de drenagem e tratamento (7 a 10).
Figura 3.15: Distribuição dos custos directos no caso de um aglomerado (adaptado de ProGEA, 2004)
Nos casos em que uma origem de água ou parte do sistema de abastecimento são partilhados por diferentes pontos de consumo, os custos directos serão distribuídos entre eles de acordo com o volume de água alocado a cada um.
3.6.5.2. Custos ambientais
A avaliação dos custos ambientais feita no modelo WSM-DSS tem como fundamento as práticas correntes adoptadas na sua maioria pela Agence de l’Eau (França). Assim, definem-se duas categorias de custos ambientais:
- custos ambientais relacionados com captação de água e uso consumptivo desta. Neste caso, a distinção é feita entre captações de água subterrâneas e captações de águas superficiais nos rios, nas albufeiras, nos reservatórios, etc.
- custos ambientais associados à descarga dos efluentes tratados.
De acordo com o documento guia da WATECO (“WATer ECOnomics”) e os princípios da “Agence de l’Eau”, os custos ambientais deverão ser iguais ao custo (construção, operação e manutenção) de medidas mitigadoras (NTUA, 2003).
3.6.5.3. Custos de recurso
Os custos de recurso representam o custo da oportunidade perdida por outros sectores originado pela depleção da fonte de abastecimento para além da sua capacidade de recuperação (NTUA, 2003). Sugere-se que esse custo seja aproximado pelo custo de escassez.
3.6.6. Módulo de avaliação
Este módulo pretende facilitar a comparação entre, pelo menos, duas opções ou estratégias alternativas. O procedimento adoptado fornece ao utilizador uma classificação para as diferentes opções/estratégias analisadas na qual quanto mais alto for o valor melhor é o desempenho.
Para tal, para cada uma das alternativas analisadas é definido um “Relative Sustainability Índex” (índice de sustentabilidade relativa) que resulta dos parâmetros estatísticos calculados para cada alternativa e tem como base uma lista predefinida de indicadores. Esta abordagem foi adaptada de “Sustainability Criteria for Water Resources Systems” (TCSC, 1998).
Mais especificamente, deverá ser seguido o seguinte procedimento:
- os indicadores escolhidos, nos quais a avaliação será baseada, deverão ser seleccionados (activados na interface do modelo). Devem ser atribuídos pesos e valores máximos e mínimos a cada um deles de acordo com os objectivos específicos do caso de estudo e do responsável pela tomada de decisão,
- são calculados três parâmetros estatísticos para cada indicador, admitindo o período de simulação considerado. Esses parâmetros são “Reliability” (fiabilidade, que corresponde à probabilidade de um valor estar no intervalo de valores considerados satisfatórios), “Resilience” (resiliência, que descreve a velocidade à qual o sistema recupera de uma valor insatisfatório, i.e. a probabilidade de um valor satisfatório suceder a uma valor insatisfatório) e “Relative Vulnerability” (vulnerabilidade relativa, que mede a extensão e a duração de uma sequência de valores insatisfatórios na série de dados) e estão relacionados com o conceito de intervalo de valores de desempenho satisfatórios cuja extensão foi fixada pelos valores máximos e mínimos anteriormente definidos,
- os critérios estatísticos são normalizados e são agregados no índice de sustentabilidade, - os índices de sustentabilidade dos respectivos indicadores são ponderados para obter o “Relative Sustainability Índex”, ao nível da categoria do indicador e ao nível da alternativa no seu global.
De forma a obter um resultado válido para a sustentabilidade de opções ou estratégias alternativas, o utilizador tem que seleccionar e activar um ou mais indicadores que sejam relevantes para o tipo de análise que pretende efectuar. Assim, o modelo apresenta três categorias de indicadores já referidos na Tabela 4.1. A figura seguinte apresenta a janela de interface do modelo que permite a selecção desses indicadores globais.
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Figura 3.16: Janela do WSM-DSS – módulo de avaliação de opções de recursos hídricos/estratégias
3.6.7. ProWam
O sistema de apoio à decisão WSM-DSS incorpora também um módulo independente, o ProWam que, a partir da geração de cenários de precipitação, temperatura e evapotranspiração realiza um balanço hidrológico ao nível da bacia. O ProWam calcula as séries temporais de valores de caudais e de infiltrações para cada elemento hidrológico seleccionado (aquíferos, albufeiras, etc.) previamente definidos na base de dados que está associada ao sistema de apoio à decisão. Além da base de dados do WSM-DSS referida anteriormente, deverão ainda ser preparados, especificamente para o ProWAM, um conjunto de “Rasters”:
altimetria digitalizada (Digital Elevation Model - DEM) em escala apropriada (grau de pormenorização) relativamente à área da bacia em estudo;
mapa de caracterização da condutividade hidráulica dos solos;
mapa da capacidade de retenção de água no solo, em função do tipo de solo; mapa da ocupação do solo;
pontos representativos dos rios (“River Reach Nodes”) criados a partir do Editor de Mapas;
mapas da rede hidrológica (linhas de água existentes);
mapa das captações hidrogeológicas relevantes para aquíferos na área em estudo.
Estabelecido o DEM e a posição geográfica das estações de monitorização das linhas de água, o módulo define as sub-bacias a montante através das funções SIG habituais. Estabelecidas estas bacias para todos os elementos de análise, os valores médios de dados climáticos e das características dos solos são calculados para cada elemento. No que aos dados meteorológicos diz respeito, são utilizados 12 mapas de precipitação (distribuição espacial), bem como para a evapotranspiração e para a temperatura, correspondentes a dados mensais para um ano médio. Estes dados serão utilizados como “inputs” do modelo. Os valores médios que forem calculados ao nível da bacia hidrográfica (resultados) irão derivar directamente dos dados introduzidos para
esse ano médio. O utilizador pode visualizar o ano médio para a precipitação, evapotranspiração e temperatura, a partir da interface gráfico do módulo.
Outras funções adicionais estão disponíveis no ProWam tais como o gerador de sequências anuais (anos-tipo), no qual, poderá ser estipulada uma repetição de um ou mais anos-tipo, ou então, uma qualquer alternância entre os anos-tipo base predefinidos, de acordo com a hipótese pretendida pelo utilizador. Uma vez gerados os dados meteorológicos para o período de duração do cenário, o balanço hídrico está concluído, resultando em séries temporais de escoamento para as águas superficiais e de recarga natural para os aquíferos.
Criados os anos-tipo, a partir dos valores definidos para o ano médio e com o auxílio de coeficientes percentuais mensais (positivos ou negativos), o utilizador possui duas formas de construir os cenários de simulação:
- construir uma sequência de vários anos-tipo previamente definidos,
- definir um incremento ou redução total sobre a globalidade do período (tanto anual como mensal), definindo variações anuais ou mensais, respectivamente.
No que toca à geração de séries temporais de dados meteorológicos, o utilizador pode escolher trabalhar com base em referências de evapotranspiração ou em mapas de temperatura, de acordo com os dados disponíveis. Uma vez que o balanço hidrológico recebe a evapotranspiração como um input, nos casos em que a hipótese de dados de temperatura está seleccionada, torna- se necessário que o programa efectue um cálculo intermédio.
Depois da utilização do ProWam para definição do cenário hidrológico, o utilizador, volta à interface principal do WSM para prosseguir com a definição do cenário de procura e levar a cabo as simulações pretendidas.
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