Gestão de Recursos Hídricos
Experiência do Ceará
Francisco de Assis de Souza Filho Universidade Federal do Ceará
Fortaleza 16/10/2017
TÃO CARA TÃO SUJA TÃO POUCA
TANTA
ÁGUA
PRINCIPAIS DESAFIOS NO BRASIL POR REGIÃO
Inundações em áreas urbanas de todas as regiões, inclusive Nordeste
SEMIÁRIDO
IRRIGAÇÃO
DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DAS PRECIPITAÇÕES NO BRASIL
Região Semiárida:
Baixa Precipitação e Alta Evaporação
HETEROGENEIDADE DO ESPAÇO FÍSICO E SOCIAL
Semiaridone.shp
Chapada Diamantina Depressão Sertaneja açudes
Áreas Sub-Úmidas Maciços Residuais
Planalto com Cobertura Calcária Planalto da Borborema
Planalto Sedimentar Planície Costeira Limite_estadual.shp Oceano_ne_pol.shp Polig_secas.shp
CRATO
CRATO
Escala original: 1:100.000
Fonte: ANA- Atlas - NE
POTENCIAL
HIDROGEOLÓGICO
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Precipitation (mm)
Fortaleza
10 years moving average
SECA 1877
VARIABILIDADE CLIMÁTICA EM
MÚLTIPLAS ESCALAS TEMPORAIS
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Vazão (m3/s)
Afluências Iguatu Média Movel (10 anos) Polinômio
RISCO CLIMÁTICO E SEGURANÇA HÍDRICA
Alta variabilidade temporal das precipitações e vazões
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
ano
Volume (hm3)
EVOLUÇÃO DOS ESTOQUES DE ÁGUA NO CEARÁ
RIOS
PERENIZADOS
DO CEARÁ
Fonte: SRH, 2013
SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO
BACIAS BENEFICIADAS PELO EIXO LESTE
Gravatá
EIXO NORTE
EIXO LESTE
Barragem de Sobradinho
Barragem de Itaparica
Barragem de Xingó Barragem de Paulo Afonso
FORTALEZA
Castanhão
Orós
Santa Cruz
P. Ferros
A. Ribeiro
Coremas
Boqueirão
P. Cruz Entremontes
Chapéu
Atalho
Ávidos
Eixão das Águas
Adutora do Oeste
Adutora do Pajeú
Alto Oeste
Cinturão das Águas
MALHA D’ÁGUA
GESTÃO DE ÁGUA NO CEARÁ
ESTADO DO CEARÁ
8.8 milhões de pessoas
148.000 km2
11 Regiões Hidrográficas
GESTÃO DAS ÁGUAS
COGERH SRH ANA
ABASTECIMENTO
154 reservatórios (>2hm³)
DEMANDA
População urbana
6.3 milhões de pessoas
Região Metropolitana de Fortaleza 3.6 milhões de pessoas
Irrigação
Área: 72000 hectares
1919 1932 1942 1958 1970 1983 1997 Açude Cedro
Lei Estadual de Recursos Hídricos
I Plano Estadual de Recursos Hídricos
PROURB
(BANCO MUNDIAL) PLANOS DE BACIA COMITÊS DE BACIA IOCS
1909 1906
DNOCS 1945
UFC 1954
Empresa de consultoria SIRAC 1971
FUNCEME 1972
1987 Secretaria de Recursos Hídricos
CONSTITUIÇÃO DE 1988
1988 1992
1993 SECA COGERH
I reunião de alocação de água do Vale do Jaguaribe
1994
1996
CASTANHÃO
EIXÃO JAGUARIBE- METROPOLITANO 2006
MARCOS QUE CONFIGURARAM O SISTEMA DE RECURSOS HÍDRICOS DO CEARÁ
1915
DIMENSÕES DA GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS
• Gestão da Oferta
• Gestão da Demanda
• Gestão de Conflitos
Arcabouço Político, Legal e Institucional do Gerenciamento dos Recursos Hídricos
Bacia do rio Jaguaribe (1995)
Reunião de Alocação de água na bacia do Curu (16 Jun 2011)
MACRO ALOCAÇÃO NEGOCIADA DE ÁGUA
Processo participativo
TRIPÉ ESTRATÉGICO DA GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
BASE OPERACIONAL DA POLÍTICA DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
QUADRILÁTERO DA COGERH
Agência de Água
Empresa Prestadora de
Serviço
DILEMA
COGERH
DEMOCRACIA
DESAFIOS
Risco Climático: Variabilidade e Mudança Climática
SPI – CEARÁ (1910 – 2015)
From IRI
Posicionamento da ZCIT e TSM
REGIÕES
De 1990 a 1999De 2000 a 2009
Variabilidade do Regime de Chuvas e Índices Climáticos
SPI: CLUSTERS CEARÁ
3 5 4 2 6 7
12345678
Dendrograma
MODOS DE VARIAÇÃO
Análise de Baixa Frequência
MODOS DE VARIAÇÃO
MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Mudança na temperatura global e continental
MUDANÇAS CLIMÁTICAS E NÃO ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES DE VAZÕES
Variação percentual na média anual de vazões no século XXI para os modelos do CMIP5 para o cenário RCP4.5
MUDANÇA CLIMÁTICA:
CEARÁ (SISTEMA JAGUARIBE-
METROPOLITANO)
MODOS DE VARIAÇÃO
MUDANÇA CLIMÁTICA: PARAÍBA DO SUL (SANTA CECÍLIA)
MODOS DE VARIAÇÃO
PLANEJAMENTO DE SECAS
Fonte: Adaptado de Wilhiteet al. (2005)
Fonte: Adaptado de Wilhiteet al. (2000)
ARCABOUÇO CONCEITUAL
Estratégia Estadual de Gestão de Secas
Plano de Seca em Região Hidrográfica
Plano de Seca em Hidrossistemas
Plano de Seca nos Usos da
Água
ESTRATÉGIA
GERAL
REUNIÃO DE ALOCAÇÃO ESTADOS DE SECA MEDIDAS DE MITIGAÇÃO
NORMAL ALERTA
SECA SECA
SEVERA
SECA EXTREMA
Plano operacional de gestão de secas em
Regiões Hidrográficas
Plano operacional de gestão de secas em Regiões Hidrográficas
1. Definição da Alocação de Água no Período Seca entre os diversos Usos 2. Regras de operação do sistema no período seco
3. Estabelecimento de Mecanismos de Gerenciamento de Conflito 4. Mecanismo de fiscalização e sanção para Infratores
5. Ações de resposta para reduzir impacto das secas
6. Plano de Mitigação do impacto das secas que reduzam as
vulnerabilidades e riscos do sistema (PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
– PLANO DE BACIA)
1. Marco Normativo e Organizacional
2. Oferta e Demanda: Estruturas e Regras de Operação dos Sistema 3. Avaliação de vulnerabilidade do sistema e impactos das secas
4. Estratégia de Preparação, Mitigação e Resposta
5. Cenários de Seca: Estágios de seca, gatilhos e metas de resposta
6. Plano de Ações de Preparação, Mitigação e Resposta
7. Implementação e Monitoramento de Secas
8. Revisão e Atualização do plano
DIAGNÓSTICOPLANEJAMENTOEXECUÇÃO
ETAPAS METODOLÓGICAS DO PLANEJAMENTO
MONITORAMENTO E ALERTA PRECOCE
Modelo Operação Reservatórios
Transferência entre sistemas 5 Níveis
Metropolitano
Normal Alerta Seca Seca Severa
Seca Extrema
Jaguaribe
Normal T0 T2 T3 T4 T5
Alerta T0 T2 T3 T4 T4
Seca T0 T2 T3 T3 T3
Seca Severa T0 T2 T2 T2 T2
Seca Extrema T0 T1 T1 T1 T1
T0 = 0 m³/s; T1 = 3 m³/s; T2 = 6 m³/s; T3 = 9 m³/s; T4 = 12 m³/s; T5 = 15 m³/s
Modelo Agregado Operação com salvaguarda
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Identificação das Vulnerabilidades
do sistema (Método PEIR
+ brainstorm)
Medidas de Mitigação para
cada Estado de Seca:
Normal Pré-Alerta
Alerta Emergência I Emergência II
VULNERABILIDADES AÇÕES PREPARATÓRIAS
1º
2º
1º/2º
2º
MCG (ECHAM)
Downscaling Dinâmico (RAMS,RSM) c/ tsm prevista
e/ou persistida
Modelo Hidrológico
(SMAP)
Preditores Climáticos (El Nino, Dipolo)
Modelo Estatístico (K vizinhos)
Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices
Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento
do Sistema
(Dados atuais e históricos de vazão e volume)
Redes Neurais
SISTEMA DE INFORMAÇÃO E ALERTA PRECOCE
1
2
3
Sistema de Gerenciamento de Secas
Downscaling dinâmico acoplado a um modelo chuva-vazão
Sistema de Gerenciamento de Secas
Gatilhos
APLICAÇÃO
Ações de mitigação e resposta
INSTRUMENTOS ECONÔMICOS
Gestão de risco
Recursos Hídricos
Medidas estruturais – alteram a infraestrutura hídrica;
Medidas não estruturais – realocação de água,
mecanismos financeiros (seguros, compensação, derivativos).
Variabilidade MECANISMOS
FINANCEIROS $$$
Reconhecidos internacionalmente. No entanto, mais investigados para riscos de inundações.
Variabilidade Climática
Risco
INTRODUÇÃO
Agricultura Abastecimento Urbano
$$$$
Água
Modelo
Conceitual da
Compensação
Financeira
Zona de Transição: Indicativo que o preço da água irá aumentar Alerta aos usuários (Ação: Comunicação)
Estado do Sistema P3
P2
P1
Normal Seca Severa Seca
Zona de transição
Zona de transição
Gatilho (Ex. Volume)
Preços P3>P2>P1
SISTEMA DE TRÊS TARIFAS
(i) Situação de aplicação
(ii) Modelo de alocação de água
(iii)Análise da Transferência de Risco (iv)Construção do Mecanismo de
Compensação Financeira
(v) Avaliação do Desempenho do Sistema Hídrico
(vi) Elaboração do modelo de integração
Cobrança-Compensação
SamíriaOliveiraESTRATÉGIA METODOLÓGICA
PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
Metas e Riscos Toleráveis Cenarização
1. Avaliação de Segurança da Água: Quantidade
2. Avaliação de Segurança da Água: Qualidade
3. Identificação e Hierarquização das Vulnerabilidades de águas superficiais e subterrâneas (qualidade e quantidade)
4. Estratégia Geral de Mitigação e Gerenciamento de Risco utilizando medidas estruturais e não estruturais
5. Agendamento das Ações: Gerenciamento de oferta e de demanda, gerenciamento de conflitos e estrutura legal e institucional
PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
Escolha das Variáveis Chave (MICMAC)
SEGURANÇA HÍDRICA E
ÁGUAS
URBANAS
ÁGUAS URBANAS
DESIGUALDADE
SOCIAL
ÁGUAS EM AMBIENTE URBANO
USO DA TERRA
USOS DA TERRA E PADRÕES DE ESCOAMENTO
LIMITES NATURAIS
Tempo de Residência
CICLO
HIDROLÓGICO
GLOBAL
QUALIDADE DA ÁGUA
Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕 𝒅 = 𝑽 𝑳
𝑸 𝒐
Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕 𝒅 = 𝑽 𝑳
𝑸 𝒐
Contorno de Temperaturas (ºC)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15 12 9 6 3 0
Variação de Energia no Tempo por Camada (W)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15 12 9 6 3 0
Fluxo Vertical de Calor (W/m2) (+)Descendente e (-)Ascendente
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15 12 9 6 3 0
OD (mg/l)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5 10 15 20 25 30 35
Variação de OD no Tempo por Camada
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5 10 15 20 25 30 35
Fluxo Vertical de OD
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5 10 15 20 25 30 35 27.2
27.4 27.6 27.8 28 28.2
-20 0 20 40 60
-100 0 100 200 300 400 500
4 5 6 7 8
-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2
-8 -6 -4 -2 0 2 Profundidade (m)
Profundidade (m) Profundidade (m)
Contorno de temperaturas observado no reservatório Pereira de
Miranda no dia 8 de Dezembro de 2009
Perfis de temperatura e oxigênio monitorados no dia 02 de março de
2010, às 15, 18 e 21 horas, no reservatório Pereira de Miranda
Calibração da hidrodinâmica do modelo CE-QUAL-W2 :
Resultados: Pré-processamento, calibração e
validação do modelo CE-QUAL-W2
Aplicação do sistema de previsão sazonal para o período monitorado
5 de Março de 2010 5 de Abril de 2010
6 h 9 h
12 h 15 h
18 h 21 h
6 h
12 h 15 h
18 h 21 h
9 h
Resultados: Previsão da hidrodinâmica do reservatório
Pereira de Miranda
Aquecimento do modelo CE-QUAL-W2:
• AME (modelo calibrado) para diferentes tempos de simulação
• Série hidrometeorológica inicial: 150 dias
• Série ótima: 90 dias
Resultados: Pré-processamento, calibração e
validação do modelo CE-QUAL-W2
QUADRO CONCEITUAL
SISTEMA DE PREVISÃO SAZONAL DA HIDRODINÂMICA EM RESERVATÓRIOS
ABASTECIMENTO DE POPULAÇÕES
RURAIS DIFUSAS
ABASTECIMENTO DE ÁGUA RURAL Análise
IMPACTO NA VIDA DAS PESSOAS
DIAGNÓSTICO MULTIDISCIPLINAR
ENVOLVIMENTO DA
COMUNIDADE DIA E NOITE
ABASTECIMENTO
DE ÁGUA RURAL
Plano Municipal
de Água(PAM)
GESTÃO ADAPTATIVA
• Fornecimento de Informação
• Tratar com Conflitos
• Induzir o cumprimento das regras
• Prover Infraestrutura
• Estar Preparado para Mudanças
• Gerenciar o Risco
ADAPTAÇÃO
Governança Adaptativa em Sistemas Complexos
Elinor Ostrom
NOVA ONDA DE MUDANÇA DE CONTEXTO
NOVOS DESAFIOS
AS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS
DIGITAL
Internet das coisas Sensores/redes Blockhan (Bitcoin) Plataformas tecnológicas
BIOLÓGICA
Genética: sequência, Ativação e edição
de genes
Biologia sintética Neurociências
MEGATENDÊNCIAS
FÍSICA
Veículos autônomos Impressão 3D Robótica avançada
Novos materiais
IMPULSIONADORES
EFEITO PLATAFORMA
Compradores x Vendedores
A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Novas regras de competitividade econômica Empresas e países: fronteira da inovação
Estratégias de redução de custos
Necessidade da construção de ecossistemas próprios de inovação
Oferta de produtos e serviços de maneira
mais inovadora
A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
As regras de competitividade econômica da quarta revolução industrial são diferentes das regras dos períodos anteriores. Para se manterem competitivas, as empresas e os países devem estar na fronteira da inovação em todas as suas formas, o que significa que as estratégias que incidem principalmente na redução de custos serão menos eficazes do que aquelas que se baseiam na oferta de produtos e serviços de maneira mais inovadora. Tal qual vemos hoje, as empresas estabelecidas estão sob extrema pressão de inovadores e disruptores de outras indústrias e países emergentes. O mesmo pode ser dito sobre os países que não reconhecem a necessidade da construção de seus próprios ecossistemas de inovação.
Em resumo, acredito que a combinação de fatores estruturais (excesso de endividamento e envelhecimento das sociedades) e sistêmicos (a introdução da plataforma e das economias sob demanda, a crescente relevância da diminuição dos custos marginais etc) nos forçou a reescrever nossos livros de economia.
Francisco de Assis de Souza Filho assis@ufc.br
FIM
OBRIGADO!
Documentário sobre a Seca 2012-2017
Documentário sobre o Sistema Jaguaribe-Metropolitano
Apresentação do Projeto Adapta
