A principal finalidade da gestão dos recursos hídricos, portanto, incide em satisfazer a demanda, considerando as possibilidades e limitações da oferta de água, assegura Braga (2009). Dessa forma, a administração dos recursos hídricos desenvolvida, através de uma planificação descentralizada e integrada por bacias e sub-bacias, pode incentivar a aplicação de taxas de cobrança pelo uso da água, a implementação de programas de investimento e de controle das aplicações das agências de água, por exemplo. Tais estratégias propostas e acompanhadas pelos usuários nos comitês de bacia podem, ao mesmo tempo, estabelecer um gerenciamento adequado dos recursos naturais e evitar os conflitos de uso (op. cit., 2009).
O conceito econômico da água para irrigação atende aos princípios da teoria da produção, em que a aplicação às culturas ocorre buscando-se a maximização dos rendimentos ou benefícios; desde modo, a água é enquadrada como um fator de produção agrária ao qual estão atrelados diversos custos. Como a cada quantidade de água aplicada corresponde um nível de produtividade, o produtor fixa a quantidade de água a aplicar, segundo um critério de racionalidade econômica. (PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000)
As novas tecnologias de irrigação constituem, assim, uma importante estratégia para o uso eficiente da água, pois à medida que o preço de oferta aumenta, tem-se a necessidade de substituir os sistemas tradicionais de irrigação por outros mais modernos, capazes de proporcionar maior eficiência. E como a eficiência varia de acordo com a tecnologia de irrigação aplicada, o preço da água obtido como custo marginal varia de acordo com a quantidade de água demandada. A eficácia do uso da água, portanto deve ser medida pelos benefícios econômicos líquidos obtidos para cada unidade aplicada. (op. cit.,2000)
PIDD, 1992), os de estoque e os de fluxo (flow diagram - GOODMAN, 1989; rate-level diagram - PIDD, 1992), que possibilitam a percepção mais clara da complexidade dinâmica das relações entre as partes e o todo (VILELA, 2007 apud SOUZA et al., 2010).
A idéia fundamental aplicada corresponde a um princípio chamado de “princípio da acumulação”, o qual postula que a resposta dinâmica de um sistema provém da mudança dos valores de seus recursos acumulados em estoques e que essas transições são controladas por fluxos de entrada e saída nos estoques. Assim, esse comportamento dinâmico passa a existir quando algo flui por algum meio e, o mesmo, leva a uma representação causal conhecida por diagramas de estoque e fluxo (STERMAN, 2000).
O que a Dinâmica de Sistemas tenta fazer é compreender a estrutura básica de funcionamento dos sistemas e, dessa forma, antecipar o comportamento que elas produzem. A maioria dos sistemas e problemas que são analisados podem ser modelizados em computador.
A Dinâmica de Sistemas tira proveito do fato dos modelos em computador poderem ser muito complexos e efetuar cálculos muito complicados, em simultâneo, impossíveis de realizar pelo cérebro humano e pelos métodos convencionais (SERRA; RODRIGUES; PAQUETE, 2000).
A modelização pode ocorrer de forma qualitativa ou quantitativa. A diferença diz respeito aos instrumentos usados. No caso das descrições verbais e dos diagramas de causalidade, estes são mais do tipo qualitativo, enquanto os diagramas de estoque e fluxo são mais quantitativos em termos de representação da dinâmica de um sistema. Assim, nos modelos quantitativos os elementos são fatores quantificáveis com relações funcionais entre si, e são normalmente concebidos e simulados em computador, enquanto os qualitativos são mais dirigidos para a percepção conceitual (ANDRADE, 2000).
Os softwares utilizados para modelizar e simular podem ser classificados de acordo com diferentes necessidades e dimensões conforme o tipo de representação. Sob essa abordagem, o padrão quantitativo dos recursos hídricos tem sido objeto de estudo da comunidade científica acerca da adequação das disponibilidades hídricas com as necessidades humanas, pois, num contexto geral de planejamento e gestão, a compatibilização dos volumes de água disponível com as demandas, em um determinado momento, é fundamental para evitar possíveis conflitos de uso e garantir a sustentabilidade (SOUZA et al., 2010).
Os modelos utilizados no gerenciamento dos recursos hídricos se classificam em modelos de comportamento, utilizados para descrever o funcionamento do sistema, modelos de otimização, utilizados para se obter as melhores soluções de projeto e modelos de planejamento, que buscam não somente soluções hidráulicas, hidrológicas e econômicas
como uma caracterização quantitativa das características sócio-econômicas e ambientais do sistema (TUCCI, 1998).
Sob essa abordagem, o padrão quantitativo dos recursos hídricos tem sido objeto de estudo da comunidade científica acerca da adequação das disponibilidades hídricas com as necessidades humanas, pois, num contexto geral de planejamento e gestão, a compatibilização dos volumes de água disponível com as demandas, em um determinado momento, é fundamental para evitar possíveis conflitos de uso e garantir a sustentabilidade (SOUZA et al., 2010).
Para Souza et al. (2010) a ausência de avaliação das questões relativas à predição ambiental na implantação de projetos tem sido uma regra. Por isso, propôs um estudo para a bacia do rio Preto através do desenvolvimento de um modelo de oferta e demanda do uso da água, baseado em princípios de “Dinâmica de Sistemas” com o auxílio do software STELLA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a demanda para irrigação agrícola, utilizando a modelização como ferramenta para prevenir os destinos dos eventuais setores irrigáveis que pudessem ser implantados nessa e em outras bacias hidrográficas.
Segundo os autores, a escolha dessa ferramenta tornou possível incorporar variáveis sociais, econômicas e ecológicas, tendo demonstrado eficiência em sua proposta de apoio para a tomada de decisões nas fases de planejamento e monitoramento para a bacia do rio Preto, como também para outras bacias hidrográficas. Assim, por intermédio da modelagem, foi possível expressar graficamente a complexidade dinâmica das relações deste sistema, cuja tendência apontada pelo modelo, quando calculado o „Índice de Sustentabilidade‟, sugeriu que o sistema em estudo tende a exaustão ou depleção de seus recursos hídricos, caso sejam mantidos o mesmo manejo da área em estudo (Souza et al., 2010).
Ao contrário de Souza et al. (2010), Oliveira et al. (2010) acredita que a utilização de modelos hidrológicos para entender o comportamento do ciclo da água numa bacia hidrográfica é uma prática corrente nas atividades de planejamento do aproveitamento dos recursos hídricos. E que nem sempre tem sido fácil utilizar estes modelos no processo de tomada de decisão, devido ao fato de que para utilizar estes modelos faz-se necessário que os decisores possuam um conhecimento específico sobre os parâmetros que foram modelados.
Assim, para superar esta dificuldade, propõe a utilização de modelos de simulação dinâmica baseados nos fundamentos da área de estudos conhecida como “dinâmica de sistemas”, cujo objetivo é estudar sistemas complexos considerando todos seus elementos constituintes simultaneamente.
Nesse contexto, considerando-se a bacia hidrográfica como o sistema a ser estudado, Oliveira et al. (2010) criou um modelo de simulação dinâmica para apoiar o processo decisório do Programa Pró-Dilúvio da Prefeitura de Porto Alegre, no Rio Grande do Sul, o qual tinha em vista promover ações que conduzissem à melhoria da qualidade das águas da Bacia do Arroio Dilúvio através da ação conjunta de diversos órgãos municipais. Mas cabe lembrar, antes de tudo, que o modelo não foi o objetivo deste trabalho, apenas um meio. O objetivo principal foi dar suporte aos decisores através da melhoria da compreensão que os mesmos têm sobre o contexto decisório.
Assim, a identificação dos indicadores que representavam o problema foi feita a partir de entrevistas realizadas com membros do programa. Depois de construído, o modelo foi testado e avaliado numa sessão especial, onde participaram tanto os membros do programa quanto outros técnicos das instituições integrantes. Os cenários simulados foram construídos durante a sessão e, ao final, os participantes receberam um questionário de avaliação. Mas, entre as dificuldades enfrentadas estava a identificação das áreas críticas da bacia a serem atendidas prioritariamente e a avaliação da possível repercussão em longo prazo das ações no combate à poluição gerada pelo lançamento de efluentes domiciliares e em relação à poluição difusa oriunda das águas pluviais (OLIVEIRA et al., 2010).
Entre outras coisas, Oliveira et al. (2010) observou que a utilização de modelos de simulação dinâmica permitiu um maior conhecimento do problema pelos decisores e que a aplicação destes modelos em grupos pode ser bastante útil para facilitar que a negociação da alternativa a ser adotada atingisse uma solução de consenso. Deste modo, a implementação de um sistema dinâmico computacional permitiu a avaliação de várias alternativas de maneira fácil, rápida e clara.
Silva et al. (2008), por sua vez, por meio de uma pesquisa desenvolvida na sub-bacia hidrográfica da região do Alto Rio Grande, em Minas Gerais, que objetivou simular e mapear a erosão hídrica produzida nessa unidade hidrográfica tipicamente agrícola, considerando diferentes cenários de ocupação e uso do solo, por meio da geoestatística, identificou zonas de maior sensibilidade à erosão em relação ao uso do solo, por meio da simulação dinâmica. Os resultados obtidos mostraram que existem áreas críticas no tocante à erosão especialmente se a sub-bacia for submetida à ocupação por eucalipto na forma tradicional de exploração na região, verificando-se taxas de erosão que podem superar os limites de tolerância de perdas, especialmente no Cambissolo. Para o autor, a simulação aplicada à distribuição espacial da erosão do solo consiste numa ferramenta poderosa para o planejamento conservacionista em bacias hidrográficas.
Já Souza et al. (2010) utilizou um modelo de simulação dinâmica para valorar ecologicamente serviços ecossistêmicos hídricos (SEH), baseado em princípios de “Dinâmica de Sistemas” com o auxílio do software STELLA. O modelo foi desenvolvido, por meio de uma análise sistêmica dos processos ecossistêmicos compreendidos num ciclo hidrológico da sub-bacia das Posses, Município de Extrema, Minas Gerais, onde foram determinadas as variáveis principais e respectivas inter-relações. Nesse caso, a Dinâmica de Sistemas permitiu expressar mais adequadamente os processos ecossistêmicos e mais claramente perceber a complexidade dinâmica das relações entre as partes constitutivas destes processos. Deste modo, a modelagem representou uma ferramenta de grande potencial de aplicação nas fases de decisão, de avaliação de alternativas e de monitoramento de esquemas de pagamentos pelos serviços hídricos nos ecossistemas relativos ao uso da terra.
Enfim, diversos outros trabalhos com modelização utilizando a abordagem da Dinâmica de Sistemas poderiam ser citados aqui, mas um, em especial, não poderia deixar de enfatizar: “Dinâmica de Sistemas Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos em Bacia Hidrográfica”, que inspirou a presente pesquisa. No referido trabalho, Vieira (2008) objetivou modelar a bacia hidrográfica do rio Araguari, localizada no Estado de Minas Gerais, tendo em vista o planejamento e a gestão dos recursos hídricos desta bacia, em conformidade com a legislação brasileira. De forma específica, buscou modelar a disponibilidade física de água (superficial e subterrânea) desta bacia e sua inter-relação com os diversos usuários (consumos urbano, industrial e agrícola) e analisar cenários alternativos de gestão dos recursos hídricos, tais como sustentabilidade no uso desses recursos e efeitos econômicos da cobrança pelo uso da água.
Levados em conta os arranjos institucionais e as leis brasileiras para gerir os recursos hídricos, Vieira (2008), com base nas respostas de seu modelo, concluiu que para alocar água de forma eficiente em uma bacia hidrográfica, seria necessária também uma coordenação entre o comitê da bacia e a agência governamental responsável pelas outorgas. Todas as outorgas em uma bacia hidrográfica deveriam ser ajustadas ao novo regime de cobrança pelo uso de água, uma vez que a mesma reduziria o consumo pelos usuários. Esse ajustamento implicaria a realocação de água entre regiões e entre setores de uma região específica da bacia hidrográfica. E, para isso, os valores simulados permitiram estimar o volume a ser arrecadado e verificar sua compatibilidade com o plano de recursos hídricos aprovado para a bacia.
Como se pode observar, em relação aos métodos existentes há benefícios e limitações.
E, dependendo da escolha correta do método a ser utilizado, o seu bom desempenho está relacionado com a finalidade do estudo. Maksimovic (2001) diz que o tipo de modelo
aplicado depende dos objetivos da modelagem, cobertura espacial, variabilidade dos dados e a tecnologia empregada, mas também do conhecimento do modelador.