Sistema de Uso de Água

Os indicadores de eficiência compostos são os descritos anteriormente. Para aplicarmos os indicadores de eficiência temos primeiro de definir um Sistema de Uso de Água (SUA). Na figura seguinte é apresentado um esquema geral.

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Figura 5 - Diagrama de um SUA

A figura 5 apresenta todas as variáveis que entram num sistema de balanço hídrico. Os fluxos de entrada são o VU ou VA, PP e OS, em que a sua soma corresponde à entrada de água total no sistema. A saída de água total do sistema é representada pela soma de VD ou RF, ET, NR e RP.

Para o cálculo da Micro Eficiência usamos apenas VA e excluímos o RF, pois esta eficiência não tem em conta os retornos de água. Na Meso Eficiência usamos VA e RF, pois retrata um nível intermédio. Para Macro Eficiência a escala é de nível superior, pelo que usamos VU e VD na sua formulação (Haie e Keller, 2012).

Na tabela seguinte definem-se as variáveis que constituem um SUA. Tabela 1 – Definição de variáveis que constituem o SUA

Variável Descrição

ET Evapotranspiração

NR Consumo de água não reutilizável

OS Água de outras fontes

PP Precipitação total

RF Fluxos de retorno

a fonte principal)

VA Água captada da fonte principal

VD Volume de água a jusante, após RF

na fonte principal

VU Volume de água a montante, antes

de captação na fonte principal

V1 Volume de água na secção 1 (VU

ou VA)

V2 Volume de água na secção 2 (VD

ou RF)

É importante salientar que a variável OS discretizada na tabela anterior pode ser derivada de um RP que surja de um SUA anterior, ou seja, a água que não retorna para a fonte principal pode entrar noutro sistema de água, passando a ser representada como “água de outras fontes” para esse sistema.

3.1.1

Caraterísticas dos Indicadores

Um fator fundamental a ter em conta no uso eficiente da água é a sua utilidade. Este fator incorpora a qualidade da água e também se o uso especifico da água é benéfico ou não.

Para definir a utilidade dos indicadores de eficiência são usadas duas dimensões: peso benéfico (Wb) e peso de qualidade (Wq). Este critério é aplicado nas variáveis representadas na tabela 1. O peso benéfico representa se o consumo de água é benéfico ou não, enquanto o peso da qualidade representa o estado de qualidade da água (Haie e Keller, 2012).

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Estes critérios têm pesos atribuídos, que variam entre 0 e 1, em que 1 representa o melhor estado, e 0 o pior. O peso benéfico é definido de acordo pelos gestores, consultores e aqueles que tomam as decisões, estando dependente dos objetivos e prioridades da sociedade.

O valor útil de cada variável é obtido multiplicando cada variável pelo seu respetivo peso benéfico e de qualidade. O produto destes dois pesos representa o Critério de Utilidade, que define o peso real de cada componente no cálculo da eficiência e se representa por “S”, como exemplificado nas equações (2), (3) e (4) (Haie e Keller, 2012).

A variável X, que pode ser qualquer variável apresentada na Tabela 1, pode então ser definida pelas seguintes equações:

ܺ

= ܹ

× ܺ

ܺ

= ܹ

× ܺ

ܺ

= ܹ

× ܹ

× ܺ

Como exemplo temos que para um dado fluxo X, o seu peso benéfico será WbX e o seu

peso de qualidade será WqX. Se WbX= 0,8 e WqX= 0,9, então WsX= 0,72. Se WqX fosse igual

a 1, então WsX seria igual a 0,8. É importante salientar que ambos os fatores são

independentes um do outro.

Os indicadores de eficiência são também caraterizados de acordo com dois índices, baseados nos tipos totais de água, isto é, entrada total e consumo total. Estes dois índices, i e c, representam a entrada e o consumo, respetivamente, e assumem os valores de 0 e 1, garantindo sempre a condição i + c = 1. Para i=1 e c=0 temos a eficiência do sistema com base na entrada total de água. Quando i=0 e c=1 obtém-se a eficiência do sistema para um consumo total de água (Haie e Keller, 2012).

3.1.2

Micro, Meso e Macro Eficiências

Como já foi referido podemos ter três tipos de eficiência: Micro, Meso e Macro eficiência. De acordo com Haie e Keller (2012) estas eficiências podem ser definidas do seguinte modo:

• Micro Eficiência (MicroE): relação entre a saída útil e fluxo total dentro de um

SUA. Esta eficiência é usada para indicar a saída útil gerada por um SUA para si mesmo, e não tem em conta os retornos de água, sendo mais importante para um único usuário, como por exemplo, o cálculo da eficiência de um campo agrícola;

• Meso Eficiência (MesoE): relação entre a saída útil e fluxo total, para uma situação

entre os níveis macro e micro. Esta eficiência é usada, por exemplo, para indicar o impacte dos fluxos de retorno gerados por um SUA, sendo importante para instituições, donos, associações, etc. que têm interesse em avaliar a eficiência a um nível Meso; e

• Macro Eficiência (MacroE): relação entre a saída útil e fluxo total, em relação a

uma bacia hidrográfica. Esta eficiência é usada para indicar o impacte de um SUA numa bacia, como por exemplo a captação de água num rio principal. Esta é mais importante para instituições que supervisionam grandes rios e bacias hidrográficas.

Como vemos nas suas definições, MacroE é mais importante para bacias hidrográficas, MicroE para um único usuário, como um campo agrícola ou uma cidade, e MesoE para os interessados em sistemas entre MicroE e MacroE (Haie e Keller, 2012).

Para além disto, devemos ter em conta que os fluxos de entrada e saída são diferentes para cada uma das três eficiências.

Para a MicroE temos que V1=VA, V2=RF e (RF+RP)s=0, pois esta eficiência não tem em

conta os retornos de água, como dito anteriormente. Como esta eficiência não tem em conta os impactes a jusante, será sempre inferior à MesoE.

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Para a MesoE V1=VA e V2=RF, enquanto para a MacroE, V1=VU e V2=VD.

Após esta descrição, podemos então formular os três indicadores de eficiência:

ܯ݅ܿݎ݋ܧ௦ = ൬_{ܸܣ + ܱܵ + ܲܲ൰}ܧܶ + ܴܰ ௦ (5) ܯ݁ݏ݋ܧ௦ = ൤_{ܸܣ + ܱܵ + ܲܲ − ܿ(ܴܨ + ܴܲ)൨}ܧܶ + ܴܰ + ݅(ܴܨ + ܴܲ) ௦ (6) ܯܽܿݎ݋ܧ௦ = ൤_{ܸܷ + ܱܵ + ܲܲ − ܿ(ܸܦ + ܴܲ)൨}ܧܶ + ܴܰ + ݅(ܸܦ + ܴܲ)) ௦ (7)

Estes modelos com índice “s” são utilizados em modelos de eficiência completos, que incluem os aspetos benéficos e os aspetos de qualidade da água. Podemos assim ter seis modelos, com i,c = 0 ou 1, em que i+c = 1.

Se pretendermos modelos que falam apenas de quantidade usamos o índice “b” e

consideramos os valores de todas as variáveis para WqX igual a 1 (Haie e Keller, 2012).