Vazão natural

O setor elétrico tem adotado o termo vazão natural para identificar a vazão que ocorreria em uma seção do rio se não houvesse as ações antrópicas na sua bacia contribuinte, e o termo vazão afluente para caracterizar a vazão que chega a um aproveitamento hidrelétrico ou estrutura hidráulica, que é influenciada pelas obras de regularização e demais ações antrópicas porventura existentes na bacia hidrográfica. As vazões naturais são calculadas a partir de séries de vazões observadas em estações fluviométricas e nas vazões afluentes e defluentes nos locais de aproveitamentos, retirando-se o efeito da operação dos reservatórios existentes a montante e incorporando as vazões relativas aos usos consuntivos e à evaporação líquida (ONS, 2005b).

As séries de vazões naturais médias mensais destinam-se aos modelos de planejamento de médio e curto prazo, destacando-se os seus usos para a geração de vazões e energias naturais afluentes aos aproveitamentos e subsistemas eletroenergéticos (ONS, 2008).

3.2.2.1 Análise das vazões naturais para as regiões sul e sudeste

Os dados utilizados para análise da vazão natural nos três aproveitamentos hidrelétricos escolhidos referem-se às vazões naturais mensais do período de 1931-2007. A partir da série de vazões naturais fornecidas pelo ONS (SÉRIE DE VAZÕES NATURAIS MÉDIAS MENSAIS, 1931 – 2007), calculou-se o ciclo anual, ou seja a vazão média de longo termo (período 1931 – 2007) para cada mês do ano. A figura 3.4 mostra a média de longo termo das vazões naturais incrementais nos aproveitamentos de Furnas e Água Vermelha na Bacia do Grande.

FIGURA 3.4 – MÉDIA DE LONGO TERMO DAS VAZÕES NATURAIS MENSAIS NOS APROVEITAMENTOS DE FURNAS E ÁGUA VERMELHA (BACIA DO GRANDE)

De maneira geral, observa-se que as bacias do sudeste apresentam sazonalidade bem definida, com uma estação seca entre maio e setembro e uma estação úmida entre novembro e março. A relação entre a maior vazão do período úmido e a menor vazão do período seco é da ordem de 3 a 4.

Nas bacias do sul, o ciclo anual das vazões é quase uniforme, não apresentando sazonalidade definida. A figura 3.5 mostra que as médias de longo termo das vazões naturais mensais nos aproveitamentos de Foz do Areia e Salto Caxias (Bacia do Iguaçu, região sul) são quase uniformes por não existir uma variação entre vazões mínimas e máximas da mesma ordem de grandeza da região sudeste. Para a região sul, a vazão natural incremental varia de 400 a 1000 m³/s, enquanto que na região sudeste ela varia de 500 a 2500 m³/s. Na região sul, a relação entre a maior e a menor vazão do ciclo anual é da ordem de 2.

FIGURA 3.5 – MÉDIA DE LONGO TERMO DAS VAZÕES NATURAIS MENSAIS NOS APROVEITAMENTOS DE FOZ DO AREIA E SALTO CAXIAS (BACIA DO IGUAÇU)

A variabilidade espacial do regime de vazões confere robustez e redução de riscos no sistema interligado de geração de energia, pois na época em que há menor produção de energia em uma região devido à estiagem, a outra região pode compensar produzindo mais energia, se estiver em condições hidrológicas mais favoráveis.

A figura 3.6 mostra que as vazões medidas nos aproveitamentos do sudeste no mês de janeiro correspondem à maior parcela das vazões incrementais, como se verifica em especial nos aproveitamentos de São Simão e Água Vermelha (maiores porcentagens). Isso já era esperado, pois foi verificado anteriormente que nessa época observam-se as maiores vazões no sudeste, e que essas são maiores que as máximas observadas em alguns aproveitamentos do sul.

MLT INCREMENTAL - JANEIRO

FIGURA 3.6 – PARCELAS DAS VAZÕES INCREMENTAIS PARA ALGUNS APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS DO SIN DURANTE O MÊS DE JANEIRO

A figura 3.7 mostra as vazões incrementais das regiões sul e sudeste para o mês de outubro, época em que ocorrem cheias no sul. Observa-se que aumenta a contribuição na produção de energia pelas usinas do sul, tais como Salto Caxias e Foz do Areia, e diminui significativamente a contribuição de alguns aproveitamentos do sudeste, como São Simão e Água Vermelha.

FIGURA 3.7 – PARCELAS DAS VAZÕES INCREMENTAIS PARA ALGUNS APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS DO SIN DURANTE O MÊS DE OUTUBRO

3.2.2.2 Manipulação dos dados de vazão natural

Os dados brutos de vazão natural média mensal foram obtidos do ONS (SÉRIE DE VAZÕES NATURAIS MÉDIAS MENSAIS, 1931 – 2007).

Foi desenvolvida uma rotina em Fortran (“flumes.f”, ANEXO 3) que transforma os dados de entrada (vazão natural média mensal para cada aproveitamento hidrelétrico estudado) em dados de vazão mensal, vazão anual e vazão climatológica. Nos arquivos de saída também são fornecidos valores de deflúvio, que são resultantes da divisão da vazão pela área de drenagem da bacia incremental.

Para avaliar a ação do reservatório das usinas hidrelétricas na regularização da vazão dos rios, é possível calcular o índice de armazenamento do reservatório e, caso a bacia apresente sazonalidade definida, a capacidade de regularização sazonal.

O índice de armazenamento do reservatório é proveniente da razão entre volume útil e vazão média de longo termo (MLT). Quanto maior for este índice, maior será a capacidade de regularização.

A capacidade de regularização sazonal é calculada obedecendo às seguintes etapas:

- calcula-se a diferença entre a MLT de toda a série histórica e a MLT para cada mês do período seco;

- essas diferenças são somadas e multiplica-se a soma pelo número de segundos da soma dos meses do período seco. O resultado representa o déficit de volume durante o período seco;

- a razão entre o volume útil e o déficit de volume do período seco corresponde à capacidade de regularização sazonal do reservatório.