SISTEMA DE SUPORTE A DECISÃO PARA ALOCAÇÃO DE ÁGUA EM PROJETOS DE IRRIGAÇÃO
Mirleia Aparecida de Carvalho (1); Arisvaldo Vieira de Mello (2); Rubem La Laina Porto (3)
Resumo – Projetos de irrigação contém muitos componentes que se inter-relacionam formando um sistema complexo. Modelos de simulação podem auxiliar a análise desse sistema avaliando o efeito dos fatores que atuam no processo produtivo. Foi utilizado um modelo de rede de fluxo para simular a alocação da água em projetos de irrigação e a variação da água armazenada no solo ao longo do período de cultivo, em sistemas complexos de recursos hídricos. O modelo apresenta o formato de um sistema de suporte a decisão e produz informações úteis para a análise do manejo da irrigação, da avaliação econômica da alternativa de manejo utilizada, dos riscos associados ao fornecimento de água às culturas e do atendimento de outras demandas do sistema.
Abstract - Irrigation projects are complex systems involving many inter related components.
Simulation models can be useful in performing the analysis of such systems, by evaluating the effects of several factors related to the project performance. A network flow model was utilized to simulate the water allocation in irrigation projects and the soil moisture variation along the crop cycle. The network flow model is imbedded in a Decision Support System shell and produces useful information to help the management of the irrigation system.
Palavras-Chave – manejo de irrigação, suporte a decisão, simulação.
1 Bolsista do CNPq, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, EPUSP – Av. Almeida Prado, 271 – CEP 05508-900 Tel: (11) 3818-5549 – E-mail: [email protected]
2 Pesquisador Visitante, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, EPUSP – Av. Almeida Prado, 271 – CEP 05508-900 Tel: (11) 3818-5549 – Email: [email protected]
3 Professor, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, EPUSP – Av. Almeida Prado, 271 – CEP 05508-900 Tel: (11) 3818-5549 – Email: [email protected]
INTRODUÇÃO
O crescimento da demanda mundial, por água de boa qualidade, à uma taxa superior à da renovabilidade do ciclo hidrológico é, consensualmente, previsto no meios técnicos e científicos internacionais. Levantamentos realizados pela Organização Meteorológica Mundial das Nações Unidas (OMM/ONU) indicam que um terço da população mundial vive em regiões com um nível de consumo superior a 20% da sua disponibilidade d’água, Freitas et al. (1999). As estatísticas da OMM/ONU demonstram claramente que, nos próximos 30 anos a situação global das reservas hídricas tende a piorar consideravelmente, caso não sejam tomadas medidas efetivas para melhoria da gestão da oferta e demanda d’água.
Embora o Brasil ostente uma posição privilegiada perante a maioria dos países, com 8% da água doce disponível no mundo, deve-se alertar que 80% dessa água encontram-se na região Amazônica, ficando os restantes 20% circunscritos ao abastecimento das áreas do território onde se concentra 95% da população. Por isso, mesmo com grande potencial hídrico, a água é objeto de conflito em várias regiões de nosso país. Em algumas áreas, as retiradas são tão elevadas em comparação com a oferta, que a disponibilidade superficial de água esta sendo reduzida e os recursos subterrâneos rapidamente esgotados, Freitas et al. (1999).
Com o crescimento populacional, a humanidade se vê compelida a atingir índices de produtividade agrícola cada vez maiores, o que vem impulsionando o uso da irrigação. Atualmente, mais de 50% da população mundial depende de produtos irrigados, Lima et al. (1999).
Arruda et al. (1994) afirmam que a agricultura irrigada é reconhecidamente em todo o mundo, uma das atividades econômicas que apresentam as maiores demandas de água para a produção.
Garduno (1994) cita que mais de 80% da água consumida em todo o mundo vai para a agricultura, embora a eficiência média naquele uso é de apenas 37%. Segundo Freitas et al. (1999) o crescimento das áreas de lavoura irrigada será responsável pela maior parcela de crescimento de consumo neste setor nos próximos 25 anos.
Em certa regiões, conhecidas como de alto estresse hídrico, nem sempre é possível fornecer a quantidade ideal necessária para o bom desenvolvimento da planta. Nestas regiões, alternativas que visem economia de água devem ser analisadas.
Ao manejar, de forma racional, qualquer projeto de irrigação, deve-se procurar maximizar a produtividade e a eficiência de uso da água e minimizar os custos, seja de mão-de-obra, seja de capital, de forma a tornar lucrativa a utilização da irrigação.
Dependendo da forma como são delimitados, sistemas agrícolas podem conter grande número de componentes que se inter-relacionam e são afetados por fatores internos e externos, o que os
tornam complexos e de difícil controle. Modelos de simulação podem auxiliar no entendimento desse tipo de sistema e também podem permitir a análise de cenários em que se modificam os fatores e avaliam-se os elementos do sistema e seu produto final. Muitos modelos para a previsão do crescimento e da produtividade de culturas têm sido desenvolvidos e testados, permitindo que se avaliem o efeito dos fatores que atuam nos sistemas de produção, entre os quais, a irrigação.
Estratégias de manejo de água, de fertilizantes e da cultura antes do início do ciclo, permitem que se determine a forma mais adequada de se conduzir a cultura.
Para definir estratégias ótimas de irrigação, durante muitos anos, as pesquisas tentaram relacionar produção das culturas a quantidade de água, guiadas por várias idéias sobre o nível desejado de uso da água (Vaux & Pruitt, 1983 citado por Frizzone, 1998). A economia, e consequentemente, a obtenção de maior margem de lucro, deve ser bem avaliada pelo agricultor antes de se tomar qualquer decisão a respeito do manejo da irrigação. É preciso ter em mente que nem sempre a maior produtividade está ligada a maior economia. Baseado nisso, estudos que propiciem uma melhor visão sobre tal fato devem ser conduzidos.
Ferramentas computacionais que permitem aos planejadores e decisores processarem estudos de difícil estruturação a partir da construção interativa e adaptativa de soluções, através de diferentes cenários propostos, e possíveis de ocorrerem, e da avaliação da sua evolução face às decisões tomadas, constituem os sistemas de apoio à decisão (Lanna, 1997).
Em casos de escassez e baseados em dados de previsão futura, deve-se considerar com mais cautela o planejamento e gestão de recursos hídricos. Percebe-se que a solução de tais questões, requer a utilização de técnicas e instrumentos capazes de auxiliar profissionais na análise, operação, planejamento e tomada de decisões. Segundo Porto e Azevedo (1997), modelo de rede de fluxo, embora não seja ainda a solução genérica e definitiva do problema, pode representar uma alternativa interessante para contornar os problemas relacionados anteriormente.
A construção e o gerenciamento destes sistemas estão associados geralmente a investimentos de grande porte, prazos longos e políticas cuidadosas de operação e manutenção. Tais características impõem a necessidade de planejamentos estratégicos que conciliem eficiência econômica, sustentabilidade, flexibilidade e equidade.
Torna-se, portanto, importante o desenvolvimento de ferramentas que facilitem a análise de estratégias de manejo da irrigação, visando a manutenção da eficiência de irrigação e da produtividade à níveis satisfatório, propiciando a maior diferença possível entre os benefícios e os custos.
O objetivo deste trabalho é utilizar um modelo de rede de fluxo para simular a alocação da água em projetos de irrigação e a variação da água armazenada no solo ao longo do período de
cultivo, em sistemas complexos de recursos hídricos. O modelo será apresentado com um banco de dados embutido e uma interface amigável, no formato de um sistema de suporte a decisão. As informações produzidas poderão auxiliar a análise do manejo da irrigação, inferir o retorno econômico da alternativa de manejo utilizada, identificar os riscos associados ao fornecimento de água às culturas e o atendimento de outras demandas do sistema. A título de exemplo, o modelo será utilizado para análise da alocação de água no sistema Jacarecica, localizado no Estado de Sergipe.
DEMANDA DE IRRIGAÇÃO
A finalidade básica da irrigação é proporcionar água às culturas de maneira a atender as exigências hídricas durante todo o seu ciclo, possibilitando alta produtividade. A quantidade de água necessária às culturas é função da espécie cultivada, do local do cultivo, do estádio de desenvolvimento da cultura, do tipo de solo e da época de plantio. O manejo racional da irrigação consiste na aplicação da quantidade necessária de água às plantas no momento correto, de modo a não limitar seu crescimento e sua produção, sob as condições climáticas locais (Lima et al., 1999).
Sabe-se que a produtividade das culturas está diretamente associada ao suprimento de água no solo, que por sua vez depende das condições climáticas. A disponibilidade de água para as plantas depende do fluxo de água no solo. Se as condições de solo forem tais que o fluxo de água atende à demanda atmosférica, a água é considerada disponível. Para valores baixos de evapotranspiração máxima (ETm), as condições climáticas determinam o consumo de toda água disponível.
Entretanto, para valores altos de ETm, mesmo com solo razoavelmente úmido, o fluxo de água no solo é insuficiente e a evapotranspiração real da cultura (ETa) é menor que a máxima, limitando o potencial de produção (Reichardt, 1987). A Figura 1 apresenta a relação existente entre a evapotranspiração relativa (ETa/ETm) e a água disponível para várias demandas atmosféricas (ETo). A demanda necessária à irrigação das culturas foi calculada através da equação 1.
ETm = ETo . Kc (1)
em que ETm é a evapotranspiração máxima, ETo é a evapotranspiração de referência e Kc é o coeficiente de cultura.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
100 80 60 40 20 0
Água disponível (%)
ETa/ETm
ETo=6.4mm/dia ETo=5.6mm/dia ETo=4.1mm/dia ETo<2mm/dia
Figura 1. Relação entre a taxa de evapotranspiração relativa e água disponível no solo, sob diferentes condições atmosféricas. (Fonte: Reichardt, 1987).
As características associadas à retenção e à disponibilidade de água (capacidade de campo - 0,10 ou 0,33 atm e ponto de murcha permanente - 15 atm) das classes de solo identificadas nas áreas irrigáveis dos projetos Jacarecica I e II, estão apresentadas na Tabela 1. As culturas consideradas foram feijão, milho e cebola. As necessidades de água das culturas foram calculadas de acordo com o plano de cultivo empregado nos projetos. Estes valores estão apresentados na Tabela 2 e representam a quantidade de água necessária para que as culturas alcancem a produção máxima.
A resposta da produção ao suprimento hídrico no período de crescimento das culturas foi quantificado através do fator (Ky), que relaciona o decréscimo de produção relativa (1 – Ya/Ym) ao déficit de vazão fornecida relativa (1 – Qa/Qm), conforme a equação 2. Valores de Ky, de produtividade máxima, de preço unitário dos produtos e de custos de produção estão apresentados na Tabela 3.
−
=
−
Qm Ky Qa Ym
Ya 1
1
(2)
em que Ya é a produção atual, Ym é a produção máxima, Ky é o fator de resposta, Qa é a vazão fornecida no ciclo da cultura, e Qm é vazão requerida para a produção máxima.
Tabela 1. Características de retenção e de disponibilidade de água das classes de solo identificadas nas áreas irrigáveis dos projetos Jacarecica I e II.
Área irrigável (ha) Umidade (% volume) Solo
Jacarecica 1 Jacarecica 2 Prof.
(cm) 0,1 atm 0,33 atm 15 atm
AD (% vol)
Planossolo (PL) 661.2 - 0 - 75 - 23.1 13.2 9.90
Plintossolo (PT) 198.1 735.19 0 - 75 7.9 - 3.4 4.50 Bruno não Cálcico (NC) 76,0 - 0 - 80 - 29.3 18.8 10.5 Aluvial tex média (Ae1) - 169.02 0 - 60 - 35.5 23.1 12.4 Aluvial argiloso (Ae2) - 253.51 0 - 70 - 38.4 25.4 13.0
Brunizem (BV) 540,06 0 - 60 - 50.6 38.2 12.4
Fonte: COHIDRO (1984) e CEHOP (1998)
Tabela 2. Requerimento mensal de água das culturas, em cada classe de solo existente nos projetos Jacarecica I e II.
Vazão fornecida às culturas (m3/s) Jacarecica I Jacarecica II Mês ETo
(mm)
Kc ETm (mm)
PL PT NC Ae1 BV PL PT NC Ae1 BV Feijão
Maio* 79.5 0.6 47.7 0.017 0.015 0.05
Junho 72.5 1 72.5 0.025 0.022 0.07
Julho 66 0.9 59.4 0.021 0.018 0.06
Setembro* 96 0.6 57.6 0.020 0.018 0.059
Outubro 119.8 1 119.8 0.042 0.036 0.123
Novembro 145.1 0.9 130.6 0.046 0.040 0.134
Milho
Maio* 79.5 0.65 51.7 0.015 0.016 0.053
Junho 72.5 1 72.5 0.021 0.022 0.074
Julho 66 1.1 72.6 0.021 0.022 0.075
Agosto 82.5 0.8 66.0 0.019 0.020 0.068
Dezembro* 149.7 0.65 97.3 0.028 0.030 0.100
Janeiro 149.5 1 149.5 0.043 0.046 0.154
Fevereiro 126.8 1.1 139.5 0.040 0.042 0.143
Março 156.6 0.8 125.3 0.036 0.038 0.129 Cebola
Fevereiro 126.8 0.7 88.8 0.044 0.145
Março 156.6 1 156.6 0.055 0.179
Abril 98.4 0.9 88.6 0.034 0.112
*Início do plantio Área plantada:
Feijão – 92 ha (Planossolo Jacarecica I); 80 ha (Aluvial textura média Jacarecica II); 270 ha (Brunizem Jacarecia II) Milho – 76 ha (Bruno Jacarecica I); 80 ha (Aluvial tex média Jacarecica II); 270 ha (Brunizem Jacarecia II) Cebola – 92 ha (Plintosolo Jacarecica I); 300 ha (Plintosolo Jacarecica II)
Tabela 3. Produtividade máxima das culturas, fator de resposta à produção, preço do produto e custo de produção.
Cultura Produtividade* (kg/ha) Ky** P* (US$/kg) C*1 (US$/ha) Ca*2 (US$/100m3)
Feijão 2669 1.15 0.58 450 0.16
Milho 7555 1.25 0.15 432 0.16
Cebola 40227 1.1 0.20 1530 0.16
*-Dantas Neto (1994); **-Doorenbos e Kassam (1979); 1–Custo de produção exceto o custo da água; 2–Custo da água
O MODELO DE SIMULAÇÃO
O modelo de simulação utilizado é o Modsim. Trata-se de um modelo de rede de fluxo de caráter geral e adaptável a diversos tipo de problemas, de forma que pode representar a maior parte das configurações e estruturas operacionais das bacias hidrográficas por meio de especificações apropriadas de dados de entrada (Labadie, 1988 e 1995). A interface gráfica utilizada foi aquela adaptada por Roberto e Porto (1999), denominada ModSimP32. Esta interface apresenta um módulo de diálogo e uma base de dados. O módulo de diálogo permite que toda a topologia do problema seja formulada apenas com a utilização do mouse e de uma série de ícones que representam reservatórios, canais, nós de passagem, etc. Ao se acionar o botão dois do mouse sobre cada um destes ícones tem-se acesso à base de dados da estrutura representada pelo ícone acionado.
A operação dos reservatórios é feita utilizando-se o conceito de volume meta ou nível meta, ao qual se atribui uma prioridade. Desta forma sempre que o volume armazenado for menor que o volume meta, o reservatório guardará água desde que as outras prioridades da rede sejam menores.
O volume armazenado acima do nível meta tem custo zero, ou seja, é livre para atender a quaisquer
demandas por menores que sejam suas prioridades. As perdas por evaporação dos reservatórios são levadas em conta por meio de processo iterativo.
O Modsim combina, com eficácia, a simulação e a otimização de tal forma que acentua as vantagens de cada uma das técnicas e garante que as metas, prioridades e limitações operacionais sejam satisfeitas de uma forma computacionalmente eficiente. Entretanto, o modelo realiza uma otimização estática, ou seja, não se garante o ótimo global para um período de “n” intervalos de tempo à frente. Além de ser um instrumento de gerenciamento, o Modsim também pode ser usado para o planejamento, para análise do impacto de propostas alternativas para implantação de projetos de aproveitamento de recursos hídricos.
VARIÁVEIS DE ENTRADA NO MODSIM
Para que o modelo efetue a análise do manejo da irrigação a fim de fornecer informações mais precisas do balanço de água no solo, é necessário adaptá-lo para que ele simule a variação da água existente no solo de acordo com a exigência da cultura. Para isso, o reservatório de armazenamento de água superficial do Modsim foi adaptado para funcionar como um reservatório de armazenamento de água no solo. As variáveis que caracterizam o armazenamento da água no reservatório superficial foram transformadas para explicar as variações de água armazenada no solo.
O modelo lê estas variáveis e calcula a quantidade de água disponível armazenada no solo mês a mês. A Figura 2 apresenta a relação entre as variáveis envolvidas em ambos os reservatórios.
Para o reservatório do solo, os limites máximo e mínimo de armazenamento de água correspondem, respectivamente, à capacidade de campo (CC) e ao ponto de murcha permanente (PM), e o volume máximo armazenado depende da quantidade de água existente entre os dois limites e da profundidade do solo considerada. A perda de água é proporcional à evapotranspiração potencial (ETm) e ao coeficiente de cultura (Kc) adotado. A curva área-volume do reservatório do Modsim é utilizada como um artifício para relacionar a evapotranspiração relativa (ETa/ETm) com a umidade do solo considerada. Da mesma forma que a curva área-volume varia com a topografia do terreno onde está construído o reservatório, a curva ETa/ETm-Umidade varia com a umidade do solo e com a demanda evaporativa da atmosfera do local onde está assentado o projeto de irrigação.
As condições de variação da evapotranspiração relativa (ETa/ETm) em função da umidade do solo foram calculadas considerando a curva característica de retenção de umidade do solo (obtida por interpolação linear dos ponto da Tabela 1) e a curva correspondente à demanda atmosférica de 6.4 mm/dia (Figura 1). As variáveis a serem inseridas no Modsim são área, volume e evapotranspiração líquida e podem ser calculadas através das equações (3), (4) e (5),
respectivamente. Valores negativos de ET líquida indicam um acréscimo de umidade devido a chuva.
Área (km2) = [Área irrigada (ha)/100] . θ (cm3/cm3) (3)
Volume (Mm3) = Área (km2) . z (m) (4)
ET líquida (m) = [ETo (m) – Pe (m)] . Kc / n (5)
em que ETo é evapotranspiração potencial média mensal; Pe é a precipitação efetiva (determinada pelo método SCS com CN 65); θ é a umidade do solo; Kc é o coeficiente médio de cultura; n é a eficiência do sistema de irrigação e z é a profundidade do solo.
CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA JACARECICA
A topologia apresentada na Figura 3 foi usada para representar o sistema Jacarecica. Os volumes úteis dos reservatórios Jacarecica I e II são de 4.4 e 28.18 Mm3, respectivamente. As demandas consideradas são as de abastecimento urbano, de irrigação e ambiental. A demanda para abastecimento urbano é relativamente grande devido a existência de grandes núcleos populacionais na região (0.22 m3/s). As demandas de irrigação referem-se ao perímetro irrigado pelo reservatório Jacarecica I de 260 ha, e ao projeto de irrigação Jacarecica II, cuja área adotada foi de 1000 ha.
Ainda será considerada uma demanda ambiental a jusante do reservatório Jacarecica II de 0.015 m3/s.
Figura 2. Representação esquemática dos reservatórios do ModSim e do Solo
RESERVATÓRIO DO SOLO
Capacidade - C
Vs Vr
I = infiltração
Volume Mínimo - Vmin Ponto de Murcha em % - PM
Capacidade de Campo em % - CC
RESERVATÓRIO DO MODSIM
1 - r
Evaporação do Reservatório - Er Evapotranspiração do Real - ETs
C = Ai. z . CC Vmim = Ai . z . Pm Er = ETo . Ar (Vr) Es = Ai . ETo . Kc . f (Vs)
Ai= área irrigada
Ar= área do reservatório do ModSim z = profundidade do solo
Kc = coeficiente de cultura Vs = volume de água no solo r = eficiência de irrigação
z
Figura 3. Esquema da topologia utilizada na simulação do sistema Jacarecica.
A simulação do sistema do rio Jacarecica levou em consideração as principais fontes de recursos hídricos existentes e as demandas citadas, de acordo com diferentes prioridades de atendimento. A ordem de prioridade adotada foi: 1a prioridade - demanda de abastecimento urbano;
2a prioridade - demanda ambiental; e 3a prioridade - demanda de irrigação. Utilizou-se o tipo de simulação contínua com horizonte de simulação de 26 anos e a opção de estados hidrológicos. A Tabela 4 apresenta as prioridades das demandas e volumes dos reservatórios, associadas aos estados hidrológicos. 30% do volume total armazenado nos reservatórios superficiais foi reservado para garantir o abastecimento da demanda urbana. Esse valor foi utilizado como indicador do estado hidrológico seco do sistema. A fração percentual que divide o estado hidrológico médio do úmido foi de 80% do volume total armazenado no sistema. Os volumes meta dos reservatórios superficiais são 1 para todos os estados hidrológicos. Nos reservatórios do solo esses valores são iguais a 1 apenas nos meses em que há demanda hídrica, nos outros meses o volume meta é igual a zero.
Tabela 4. Prioridades dos volumes dos reservatórios e das demandas em função dos estados hidrológicos.
Nó do sistema Estado Seco Estado médio Estado úmido
Volume meta para Jacarecica I 13 65 85
Volume meta para Jacarecica II 12 60 80
Volume meta dos reservatórios do solo 20 20 20
Demandas de irrigação 15 15 15
Demanda urbana 5 5 5
Demanda ambiental 10 10 10
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 5 resume os resultados referentes a alocação de água para as demandas existentes no sistema de recursos hídricos do rio Jacarecica. As demandas urbana e ambiental foram plenamente atendidas. De modo geral, as culturas plantadas na área do projeto Jacarecica II apresentaram maiores garantias de atendimento. A cultura do milho foi a que apresentou maior falha no atendimento a demanda (19.23%), ocorrido no solo Bruno não Cálcico, no projeto Jacarecica I. No entanto, este nível de falha é considerado aceitável para projetos agrícolas.
As Figuras 4 e 5 mostram as curvas de permanência dos armazenamentos de água nos solos dos projetos Jacarecica I e II. De modo geral, os solos cultivados em Jacarecica II permanecem mais tempo na Capacidade de campo (CC) que os cultivados em Jacarecica I, o que comprova o melhor atendimento das demandas das culturas em Jacarecica II. Em cada projeto, o solo que permanece mais tempo na CC, é o Bruno não Cálcico (Jacarecica I) e o Brunizem (Jacarecica II), com 32.7 e 75,64% do tempo, respectivamente. Em 76.6 e 87.5% do tempo estes solos ficam acima do ponto de murcha permanente (PMP). Isto mostra que, em alguns meses, as culturas podem ter sido submetidas a estresse severo, podendo ter suas produções reduzidas. A capacidade de armazenamento de água no solo não foi excedida em nenhuma das classes de solo, indicando que não houve perda de água por escoamento superficial.
As Figuras 6 mostram as curvas de permanência dos volumes armazenados nos reservatórios superficiais. Jacarecica I e II ficam cheios em 11.54 e 23.7% do tempo, respectivamente. Jacarecica I fica a maior parte do tempo com volumes muito próximos ao nível mínimo. O fato desse reservatório ficar mais tempo vazio pode ser explicado por apresentar baixa capacidade de armazenamento e por ter sido priorizado o armazenamento em Jacarecica II em qualquer estado hidrológico do sistema. Não houve vertimento nos reservatórios.
Tabela 5. Atendimento às demandas do sistema Jacarecica, obtidos do Modsim para o período de 26 anos de dados.
Demandas Duração max. Abaixo da dem. Necessária (meses)
Freqüência abaixo da demanda necessária (%)
Vazão média fornecida (m3/s)
Urbana 0 0 0.22
Ambiental 0 0 0.015
Feijão, PL, Jacar I 3 9.94 0.01
Feijão, Ae, Jacar II 3 6.09 0.01
Feijão, BV, Jacar II 3 6.09 0.04
Milho, NC, Jacar I 4 19.23 0.01
Milho, Ae, Jacar II 4 8.65 0.02
Milho, BV, Jacar II 4 8.65 0.04
Cebola, PT, Jacar I 3 10.90 0.01
Cebola, PT, Jacar II 3 3.53 0.03
Figura 4. Permanência do volume armazenado nos solos do projeto Jacarecica I.
Figura 5. Permanência do volume armazenado nos solos do projeto Jacarecica II.
Figura 6. Permanência dos volumes armazenados nos reservatórios superficiais do sistema Jacarecica.
Uma avaliação econômica dos projetos de irrigação pode ser formulada a partir da diferença ou da relação entre benefícios e custos, referentes à produção das culturas, correspondentes ao plano de cultivo adotado. Comparações entre várias alternativas de produção pode ser feita utilizando-se como critério a maior diferença ou relação entre estas variáveis. Pode-se também optar por
maximizar a manutenção de outro recurso ou demanda enquanto mantém-se o retorno econômico em níveis aceitáveis.
Neste trabalho, realizou-se uma avaliação econômica dos projetos de irrigação, tendo assegurado o atendimento das demandas urbana e ambiental. A análise do rendimento econômico líquido médio anual das culturas, nas estações de cultivo e nos locais de plantio, pede ser observada nas Tabelas 6, 7 e 8.
A cultura do feijão sofreu déficit em todos os locais e nas duas estações de cultivo, havendo um equilíbrio na distribuição espacial e sazonal dos déficits. Em termos médios, pode-se dizer que o estresse hídrico a que a cultura foi submetida resultou em decréscimo da produção, comparado à produção máxima para a condição de ausência déficit hídrico. A renda líquida obtida com a cultura foi de US$ 739867.95, correspondendo a uma redução de 22% na renda líquida máxima.
A cultura do milho também sofreu déficit em todos os locais e nas duas estações de cultivo, porém os déficits foram mais pronunciados na estação de plantio de dezembro a março. A renda líquida total obtida com a cultura foi de US$ 381499.57, correspondendo a uma redução de 32.4%
da renda líquida máxima. A cultura da cebola sofreu um déficit mais severo no projeto Jacarecica I.
A renda líquida total obtida com a cultura foi de US$ 2539057.20, correspondendo a uma redução de 29.1% na renda líquida máxima. Em termos globais, a receita líquida média anual, obtida para o plano de cultivo utilizado, foi de US$ 2921442.90, correspondendo a uma redução de 27.1% na receita líquida máxima.
Tabela 6. Avaliação econômica da cultura do Feijão, nas estações de cultivo e nos locais de plantio, para um ano agrícola médio.
Vazão (m3/s)
Produção (kg)
Volume (m3)
Preço (US$)
Custo (US$)
Custo Água (US$)
Renda Líq.
(US$)
Diferença (US$) Estação: maio a junho
Planosolo – Jacarecica I
0.063a 245548 165564 142417.84 41400.00 1655.60 99362.20 5146.82 0.061b 236584 160308 137218.46 41400.00 1603.10 94215.38
Aluvial textura média - Jacarecica II
0.055a 213520 144540 123841.60 36000.00 1445.40 86396.20 28194.49 0.044b 164410 115632 95358.03 36000.00 1156.30 58201.71
Brunizem Avermelhado – Jacarecica II
0.185a 720630 486180 417965.40 121500.00 4861.80 291603.60 66868.97 0.159b 604161 417852 350413.15 121500.00 4178.52 224734.63
Estação: setembro a novembro Planosolo – Jacarecica I
0.108a 245548 283824 142417.84 41400.00 2838.20 98179.60 26823.71 0.090b 198485 236520 115121.09 41400.00 2365.20 71355.89
Aluvial textura média – Jacarecica II
0.094a 213520 247032 123841.60 36000.00 2470.32 85371.28 10421.62 0.087b 195235 228636 113236.02 36000.00 2286.36 74949.66
Brunizem Avermelhado – Jacarecica II
0.316a 720630 830448 417965.40 121500.00 8304.48 288160.92 71750.24 0.268b 594748 704304 344953.72 121500.00 7043.04 216410.68
Total
949073.80 209205.85 739867.95 a – Vazão requerida para a produção máxima; b – Vazão fornecida.
Tabela 7. Avaliação econômica da cultura do Milho, nas estações de cultivo e nos locais de plantio, para um ano agrícola médio.
Vazão (m3/s)
Produção (kg)
Volume (m3)
Preço (US$)
Custo (US$)
Custo Água (US$)
Renda Líq.
(US$)
Diferença (US$) Estação: maio a agosto
Bruno não Cálcico – Jacarecica I
0.076a 574180 199728 86127.00 32832.00 1997.30 51297.72 18073.67 0.063b 451411 165564 6712.00 32832.00 1655.60 33224.05
Aluvial textura média - Jacarecica II
0.080a 604400 210240 90660.00 34560.00 2102.40 53997.60 11122.26 0.072b 528850 189216 79328.00 34560.00 1892.20 42875.34
Brunizem Avermelhado – Jacarecica II
0.270a 2039850 709560 305978 116640.00 7095.60 182241.90 51440.45 0.233b 1690431 612324 253565 116640.00 6123.20 130801.45
Estação: dezembro a março Bruno não Cálcico – Jacarecica I
0.148a 574180 388944 86127.00 32832.00 3889.40 49405.56 27344.62 0.109b 385050 286452 57757.00 32832.00 2864.50 22060.94
Aluvial textura média – Jacarecica II
0.156a 604400 409968 90660.00 34560.00 4099.70 52000.32 14703.41 0.135b 502698 354780 75405.00 34560.00 3547.80 37296.91
Brunizem Avermelhado – Jacarecica II
0.526a 2039850 1382328 305978.00 116640.00 13823.30 175514.22 60273.34 0.440b 1622961 1156320 243444 116640.00 11563.20 115240.88
Total
564457.32 182957.75 381499.57 a – Vazão requerida para a produção máxima; b – Vazão fornecida.
Tabela 8. Avaliação econômica da cultura da Cebola,
nas estações de cultivo e nos locais de plantio, para um ano agrícola médio.
Vazão (m3/s)
Produção (kg)
Volume (m3)
Preço (US$)
Custo (US$)
Custo Água (US$)
Renda Líq.
(US$)
Diferença (US$) Estação: fevereiro a abril
Plintosolo – Jacarecica I
0.134a 3700884 352152 740177.00 140760.00 3521.50 595895.28 326689.10 0.080b 2060343 210240 412069.00 140760.00 2102.40 269206.18
Plintosolo - Jacarecica II
0.436a 12068100 1145808 2413620.00 459000.00 11458.10 1943161.92 412292.72 0.368b 9997701 967104 1999540.00 459000.00 9671.00 1530869.20
Total
564457.32 182957.75 381499.57 a – Vazão requerida para a produção máxima; b – Vazão fornecida.
CONCLUSÕES
A aplicação do modelo de rede fluxo para alocação de água em projetos de irrigação, em sistemas de recursos hídricos complexos e de múltiplos usos, mostrou-se satisfatória. O modelo examina, de forma precisa e eficiente, o impacto das interações entre os vários componentes do sistema de irrigação sobre aspectos do sistema de recursos hídricos tais como armazenamento, descarga, e outras demandas, possibilitando ao analista selecionar mais rapidamente a melhor combinação de condições para satisfazer os objetivos desejados.
Os custos, os benefícios e o consumo de água associados aos vários cenários alternativos examinados poderão ser calculados facilitando a identificação das melhores soluções e dos riscos relacionados. Parâmetros de entrada podem ser alterados e o impacto sobre a receita líquida pode ser determinado. O modelo é útil para estabelecer regras de operação gerais para uma longa série de dados ou para períodos curtos em que a alocação da água armazenada pode ser crítica.
São fornecidas informações de armazenamento de água no solo que podem ser úteis para o manejo da irrigação. Neste caso, seria importante identificar qual o volume de água reservado para garantir o fornecimento adequado às culturas durante os anos hidrológicos mais favoráveis e
durante os anos mais secos, e para indicar a viabilidade de se adotar déficits hídricos controlados em períodos críticos a fim manter níveis aceitáveis de produção.
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