A escassez de água exige que se formulem políticas para garantir uma alocação inter- setorial e ciente do recurso, ao mesmo tempo que se reverta a degradação do mesmo. No entanto, a maioria das questões relacionadas aos efeitos das políticas alternativas de alocação de água, continuam sem resposta.
Na realidade, a de nição e/ou reforma das políticas de alocação de água são cada vez mais importantes para atender as demandas de água através da poupança dos usos existentes; para aumentar os benefícios do uso e para melhorar a qualidade da água e dos solos. No entanto, é necessário entender melhor e avaliar os efeitos das diversas políticas, comparando as existentes. Para isso, é fundamental que se utilize modelos do mundo real, aptos a analisar as consequências , tanto ambientais quanto econômicas, de decisões de políticas de alocação tanto a nível de bacia, como de cada usuário.
O objetivo deste trabalho foi o de construir um modelo alinhado com as tendências atuais, de forma a subsidiar os formuladores de políticas na de nição de estratégias que mais bene ciem a sociedade como um todo.
A partir da de nição de uma alocação ideal através da modelagem, cria-se uma base ou uma referência para que se possa avaliar mecanismos econômicos de imple- mentação que mais se aproximem deste ótimo.1
No capítulo 2 é feita uma descrição do arcabouço teórico econômico que funda- menta a idéia central do modelo desenvolvido determinar a alocação ótima através da maximização de uma função objetivo representando o benefício social líquido, caracterizado como a diferença entre o benefício social bruto e o custo social bruto.
O benefício social bruto é obtido através de uma função que agrega os benefí-
1O trabalho sugere uma conjugação do que se chama de economia normativa e economia positiva.
No estabelecimento da meta socialmente desejável estaríamos no campo da economia normativa e ao avaliar opções de implementação passaríamos para o que se chama de economia positiva.
cios dos usuários agrupados por categorias de uso, bem como os custos sociais dados através das considerações dos custos individuais devidamente agregados. De acordo com o que será visto, isto levaria a uma alocação mais e ciente, diante das imper- feições da economia dos mercados de águas e do gerenciamento dos recursos hídricos. São descritos também os tipos de resposta teoricamente possíveis que podem reti- car distorções de alocação em mercados imperfeitos. Dentro dessas categorias re- conheceremos possíveis mecanismos de implementação do ótimo identi cado, que na continuidade dessa pesquisa poderão ser avaliados. No capítulo 5, estabelece-se para algumas opções de implementação do ótimo, formas de inseri-las no modelo para que possam ser avaliadas.
Ainda no capítulo 2 é feito um breve histórico dos modelos hidrológicos e econômi- cos existentes, inclusive ressaltando a di culdade da integração desses dois aspec- tos. Além disso, descreve-se o modelo desenvolvido por um grupo de pesquisa con- junta encabeçado pelo IFPRI (International Food Police Research Institute), em cuja plataforma foi baseado o modelo desenvolvido para o Pirapama.
O capítulo 3 descreve o modelo de simulação externo que foi necessário desen- volver para tratar a questão da qualidade. Este abrangeu a mesma área do rio, para a qual se estabeleceu a alocação ótima e se constitui em toda a região a mon- tante da atual barragem do Pirapama, conforme será mostrado através de diagrama uni lar. Um dos principais objetivos desta simulação foi obter estimativas melhores para dados/parâmetros que se referem tanto a maneira com que os e uentes chegam e contaminam o rio, como a forma com que o rio responde a esta contaminação no seu processo de autodepuração. Adotou-se para a simulação assim como na otimização também2 um modelo de qualidade simpli cado que simula apenas dois
constituintes de qualidade: A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e o Oxigênio Dissolvido (OD), o chamado modelo Streeter-Phelps3
O capítulo 4 descreve o modelo econômico-hidrológico integrado propriamente
2Na realidade, o modelo de otimização calcula endogenamente concentrações e transporte dos
dois constituintes de qualidade citados, através do mesmo modelo. A simulação foi feita para avaliar a adequacidade da abordagem através da comparação com valores medidos
3Os pesquisadores Streeter e Phelps, em 1925, estabeleceram as bases matemáticas da curva de
oxigênio dissolvido em um curso d´água. A estrutura do modelo proposto por eles, conhecido como o modelo de Streeter-Phelps é clássica dentro da Engenharia Ambiental, servindo de suporte para todos os outros modelos mais so sticados que se sucederam.
dito desenvolvido utilizando os fundamentos teóricos do modelo do IFPRI. O modelo integra aspectos de hidrologia, qualidade das águas, econômicos e institucionais numa plataforma única para subsidiar decisões com respeito a alocação de água e e uentes no primeiro trecho da bacia, a saber: a montante da barragem Pirapama.
O referido trecho é de crucial importância pois nele está concentrada a maioria das agroindústrias localizadas na bacia, cuja produção de e uentes é a principal fonte de carga orgânica neste segmento. Além disso, esta área é a responsável pelo aporte a uente ao reservatório Pirapama uma das principais fontes de abastecimento da capital do estado cujo risco de eutro zação4. já é alto, mal o mesmo entra em
operação.
O modelo é aplicado para um horizonte de um ano com períodos mensais. As categorias de uso consideradas são: o abastecimento humano, agroindustrial, geração de energia e fertirrigação. As demais citadas como existentes na bacia, podem ser des- prezadas neste trecho do rio. A diluição de e uentes industriais, que não o vinhoto, é importante a jusante do reservatório, devido às diversas indústrias nesta região. A diluição dos esgotamentos sanitários também, pois a cidade do Cabo, maior con- tribuinte deste tipo de contaminação ca também no trecho após o reservatório. A irrigação e a dessedentação de animais também não é signi cativo na área estudada. Por isso, para efeitos de simpli cação desprezaram-se tais usos.
As restrições que devem ser respeitadas pela alocação ótima podem ser agru- padas nas relativas a quantidade (disponibilidade hídrica) e qualidade de águas. No primeiro grupo (que irá compor o sub-modelo1, posteriormente descrito), ressalta-se o balanço hídrico, o balanço de massa dos reservatórios, uxos mínimos para demandas ecológicas institucionais e as restrições relativas a quantidade de e uentes lançados e consequentes valores de áreas de fertirrigação recomendadas, o que permite cálculo de estimativas de cargas provenientes do processo.
Naquelas relativas a qualidade de águas, inclui-se o cálculo de concentração e transporte dos constituintes de qualidade modelados e a estimação a partir de um deles da quantidade de fósforo associada que será levada aos reservatórios. A partir daí, restringe-se os valores dos constituintes exigidos pela legislação, de acordo com
4Eutro zação é o crescimento excessivo das plantas aquáticas, a níveis tais que sejam considerados
como causadores de interferências com os usos desejáveis do corpo d´água. O principal fator de estímulo é um nível excessivo de nutrientes no corpo d´água, principalmente nitrogênio e fósforo
usos correntes, bem como níveis de aporte de fósforo para prevenir um futuro processo de eutro zação.
Descreve-se também a função-objetivo, detalhando a forma de mensuração dos benefícios sociais líquidos através da agregação dos benefícios e custos individuais agrupados por categorias de uso. As regras institucionais estabelecidas através de outorgas para usos consuntivos são impostas através de funções penalidade que dimi- nuem o valor da função-objetivo. Para os desvios da alocação ótima em relação a demanda mínima dos usuários das Pequenas Centrais Hidroelétricas, bem como em relação a sobra de e uentes no processo de fertirrigação também são estabelecidas penalidades.
O capítulo 5 apresenta a solução do modelo, e outras soluções obtidas a partir de simulações feitas ao retirar-se as penalidades associadas ao cumprimento das outorgas de cada um dos usos estudados. Ressalta-se o resultado obtido de alocação ótima com relação aos usos consuntivos. O resultado mostra que o máximo de benefício para a sociedade como um todo, no caso de haver penalidades por não se respeitar as outorgas estabelecidas para estes usos, independente das penalidades associadas a demanda mínima de energia e a sobra de e euntes, é encontrado desviando-se um pouco do que foi estabelecido para Recife e aproximando-se dos valores estabelecidos para Vitória bem como dos valores outorgados para as agroindústrias.
Ao se retirar as penalidades, observou-se uma alocação ainda menor para Recife, mesmo havendo disponibilidade de água para atender ao que foi estabelecido, bem como um aumento na alocação para Vitória. Com relação ao uso não-consuntivo de geração de energia, observa-se também resultados que apontam para uma não viabilidade econômica do atendimento a demanda mínima de ambos os usuários.
Com relação a alocação ótima de e uentes, a solução aponta para uma distribuição de áreas fertirrigadas bem diferente da atual, apesar de, da forma como se considerou as fontes de contaminação, as restrições de qualidade das águas tenham cado ina- tivas. Isto signi ca que a solução encontrada, com o objetivo de maximizar o bene- fício da fertirrigação como um dos usos, apenas atendendo as restrições relativas ao primeiro grupo, já atendiam às restrições de qualidade das águas. É bem provável que as premissas assumidas no modelo montem um cenário muito otimista em relação ao real, no que se refere a qualidade das águas. Por isso, as restrições de qualidade
são atendidas com folga.
Os resultados apresentados são os primeiros obtidos com a estrutura a seguir descrita, que pode ser considerada um protótipo do modelo de otimização para a área estudada no Pirapama. Deve-se salientar que a construção do mesmo, bem como a sua implementação no software especí co é a maior contribuição deste estágio na pesquisa. A partir daqui, muitos resultados poderão ser obtidos não só com a melhoria dos módulos até aqui desenvolvidos, como com a introdução de novas estruturas.
O capítulo 6 ressalta os principais pontos dos resultados obtidos, bem como aponta possibilidades de futuros trabalhos a se desenvolver na continuidade desta pesquisa.