VAZÕES MÍNIMAS E REMANESCENTES DEFINIDAS POR
MÉTODOS HIDROLÓGICOS PARA O BAIXO TRECHO DO RIO
SÃO FRANCISCO
Lafayette Dantas da Luz1,Fernando Genz2, Ana Lívia Cunha Guimarães3
RESUMO --- Este artigo mostra resultados da aplicação de metodologias
hidráulico-hidrológicas, algumas extremamente simplificadas, conhecidas internacionalmente e empregadas para definição de valores de vazões destinadas a cumprir condições mínimas quanto a funções ecológicas, embora não embasadas nesse sentido. O objetivo dessas estimativas, com abordagens tradicionais, foi de avaliá-los e de se ter elementos comparativos com quaisquer proposições que possam resultar para vazões ecológicas via estudos e abordagens desenvolvidas pelo Projeto “Identificação de regime hidrológico compatível com objetivos ecológicos para o baixo curso do Rio São Francisco”, integrando a Rede de Pesquisa ECOVAZÃO (Edital MCT-CNPq 045/2006). Verificou-se a disparidade entre os valores obtidos, alguns sendo situados em faixas impraticáveis ou não-realistas. O método do Perímetro Molhado se mostrou não aplicável, possivelmente pela razão de se ter efetuado com dados de estação fluviométrica, logo em seção mais encaixada. Os resultados obtidos sugerem que tais métodos podem ser aplicáveis em cursos d´água de menor porte, porém em grandes rios outras abordagens são necessárias.
ABSTRACT --- This paper presents the results from the application of hydrologic and
hydraulic methods for definition of minimum flows aiming to play ecological roles. Those well-known methods are not actually ecologically based. The objectives of such estimates was to analyze their performance and to provide comparison basis with the expected results from the Project “Identifying hydrological regime compatible with ecological objectives for the lower reach of São Francisco River”. Results show diverging values from the methods, some of them being non-realistic. The Wet Perimeter Method was considered non-applicable, probably because it was based on data from a gage station’s river section that has no floodplains. Results suggest that such methods may be applicable to smaller streams, indeed other approaches are required for large rivers.
Palavras-chave: recuperação de rios, vazões ecológicas, vazões mínimas.
1
Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA. Rua Aristides Novis, 02, Federação, Salvador/BA, 40210-630. e-mail: lluz@ufba.br
2
Pesquisador do CNPq/CT-ENERG no Departamento de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA. Rua Aristides Novis, 02, Federação, Salvador/BA, 40210-630. e-mail: rajendra.br@gmail.com
3
Bolsista de Iniciação Científica, aluna do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFBA. e-mail: liviacguimaraes@hotmail.com
1 INTRODUÇÃO
Este artigo visa apresentar parte dos estudos realizados para o escopo do Projeto “Identificação de regime hidrológico compatível com objetivos ecológicos para o baixo curso do Rio São Francisco”, integrando a Rede de Pesquisa ECOVAZÃO (Edital MCT-CNPq 045/2006) cujo projeto geral é intitulado “Estudo do regime de vazões ecológicas para o baixo curso do Rio São Francisco: uma abordagem multicriterial”.
Embora os projetos se proponham a analisar particularidades do Rio São Francisco e, metodologiamente, apresentar diretrizes próprias para a situação deste rio e do trecho em foco, o conteúdo deste artigo mostra resultados da aplicação de metodologias hidráulico-hidrológicas, algumas extremamente simplificadas, conhecidas internacionalmente e empregadas para definição de valores de vazões destinadas a cumprir condições mínimas quanto a funções ecológicas, embora não embasadas nesse sentido. O objetivo dessas estimativas foi de se ter elementos comparativos com quaisquer proposições que se possa visualizar para vazões ecológicas via estudos e abordagens desenvolvidas pela Rede mencionada e as abordagens tradicionais.
2 VAZÃO MÍNIMA NO BAIXO CURSO DO RSF
A vazão mínima no baixo curso do RSF foi estabelecida pelo Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco (CBHSF) ao fixar a vazão remanescente na foz em
1.300 m³/s diários (Deliberação No 08 – 29/07/2004). Por outro lado, no artigo 5º
parágrafo § 2º da deliberação ficou indicado como prioritário o desenvolvimento imediato de estudos para a busca do conhecimento não só sobre a vazão mínima ecológica, mas também sobre a possibilidade do estabelecimento de um regime de vazões ecológicas que possibilite variações sazonais.
3 ANÁLISE DAS VAZÕES ECOLÓGICAS – MÉTODOS HIDROLÓGICOS E CHID
As alterações hidrológicas de um rio podem ser decorrentes da variabilidade climática (fenômeno natural) ou das intervenções humanas na bacia hidrográfica. Dentre as intervenções humanas, a implantação de grandes reservatórios têm resultado em importantes alterações hidrológicas, as quais são em geral mais drásticas e de efeito imediato sobre os regimes fluviais, o que é o próprio propósito dos mesmos – a regularização dos estoques hídricos ou do comportamento do rio.
Nas últimas décadas tem sido enfaticamente reconhecido que os impactos da intervenção humana no ambiente estão começando a ameaçar as bases fundamentais das quais nós dependemos para a alimentação, abrigo e bem-estar. De todos os recursos que são importantes para o homem, talvez a água seja o que esteja sobre maior pressão. Tradicionalmente, o foco na quantidade da água era retirar quanto queríamos. Agora a preocupação está na saúde dos ecossistemas aquáticos, bem como nas necessidades humanas, ambas dependentes da disponibilidade da água em quantidade e qualidade adequadas (Schofield et al, 2003).
Desta maneira, para a compatibilização de múltiplos usos da água em uma bacia hidrográfica em bases sustentáveis, as funções ecológicas e sua complexidade devem ser levadas em conta. Com abordagens diversas, muitas técnicas têm sido empregadas para a determinação de vazões que buscam atender tais objetivos, as quais vêm sendo denominadas de vazões ecológicas. As vazões ecológicas devem incluir toda a dinâmica de fluxos de um rio: momentos de vazões mínimas, condições médias e de cheias; e se relacionam a sua magnitude, duração, freqüência e época de ocorrência (Luz et al., 2006).
Os métodos para determinar as vazões mínimas, residuais, ambientais ou, mesmo, ecológicas têm sido classificados em vários grupos, conforme os elementos, informações e abordagens envolvidas nos mesmos, podendo ser agrupados em (Benetti et al., 2003):
a) Métodos hidrológicos;
b) Métodos de classificação hidráulica; c) Métodos utilizando regressões múltiplas; d) Métodos de classificação de habitats; e) Métodos holísticos;
f) Métodos informais.
A descrição detalhada das abordagens de cada método para definição da vazão ecológica pode ser consultada em Pelissari e Sarmento (2001), Benetti et al. (2003), Luz et al. (2004) e em Sarmento (2007).
A Agência Nacional de Águas (ANA) e vários estados brasileiros utilizam métodos essencialmente hidrológicos quando se referem, direta ou indiretamente, à vazão ecológica. Porém a sua determinação, em geral, é indireta, não tendo sido adotadas aé o momento quaisquer abordagens ecológicas. A definição, de forma
indireta, Tem se dado por meio dos critérios utilizados para definir as outorgas de direitos de uso de água (Benetti et al., 2003)
Neste trabalho os Métodos Hidrológicos foram utilizados para estimar a vazão ecológica para o baixo curso do RSF. Estes métodos usam os dados históricos de descargas para propor vazões mínimas ou remanescentes, supostamente podendo se contituir em vazões ecológicas, estabelecendo vazão(ões) de referência. Benetti et al. (2003) apresentam sete Métodos Hidrológicos:
1. Método da vazão media mínima de 7 dias com período de recorrência de 10 anos - Q7,10;
2. Método da curva de permanência de vazões; 3. Método das vazões anuais mínimas de 7 dias; 4. Método de Tennant (Montana);
5. Método da vazão aquática de base: utiliza vazão mediana do mês de menor vazão do ano;
6. Método da mediana das vazões mensais; 7. Método da área de drenagem.
Embora o Projeto no qual este estudo se insere destine-se a avaliar as necessidades e possibilidades de adoção de um regime de vazões ecológicas, buscando reproduzir características da dinâmica natural, aqui são apresentados os resultados da aplicação de alguns Métodos Hidrológicos utilizados para estimar as vazões que seriam recomendáveis para o baixo curso do Rio São Francisco. Da categoria de métodos hidráulicos, o do Perímetro Molhado foi também aplicado para se obter estimativas para o mesmo trecho do Rio.
Conforme sugerem Pelissari e Sarmento (2001) e em Luz et al (2004), os valores de vazões ecológicas devem variar ao longo do ano e dos trechos do rio, respeitando às necessidades da fauna e flora, de modo que correspondam às condições hidrológicas naturais observadas. Neste sentido foi considerado o método da Condição Hidrológicas da bacia (CHid), procurando identificar as diferentes condições de escoamento do rio (refletindo condições de umidade ou hidrológicas da bacia) e, com isso, possibilitando a flexibilização dos valores das vazões de referência em função daquelas condições (Genz e Luz, 2007).
Nas aplicações adiante apresentadas sempre que aplicável foi utilizado esse procedimento. Para isso, procura-se identificar se a vazão média anual, em cada ano,
situa-se em tal ou qual condição hídrica (CHid: muito seca, seca, média, úmida ou muito úmida) e, a partir daí, subdivide-se a série em sub-séries cada qual correspondendo aos anos referidos a uma CHid. Com estimativas assim separadas, visa-se a possibilidade de flexibilizar os valores das vazões assumidas como ecológicas. Essa abordagem evitaria se considerar regime muito exigente em termos de descargas em situações de menor disponibilidade hídrica.
A série de vazões do posto Traipu (49660000) tem sido adotada no Projeto referido no início para as análises no baixo curso do RSF, por apresentar a mais longa série de vazões, além de haver uma bastante alta correlação com as descargas líquidas dos demais postos fluviométricos com registros nesse trecho do rio (Postos Fluviométricos de Pão de Açucar e Própria).
3.1 Método das vazões da curva de permanência
A Agência Nacional de Águas (ANA) adota como critério de outorga 70% da vazão referencial com permanência de 95% (Q95), com o que estabelece indiretamente a vazão residual de 30% da Q95 (Tabela 1). Para fins de comparação, a Tabela 1 também apresenta a vazão mínima histórica de cada período analisado. Observa-se na Tabela 1 e
Figura 1 que os valores residuais da outorga são bem inferiores às vazões mínimas históricas.
Tabela 1. Vazões com 95% de permanência e vazão diária mínima histórica e as vazões residuais em função do critério de outorga da ANA [m³/s]
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida Q95 998 851 1111 1250 1395 30%Q95 299 255 333 375 419 QminHist 637 637 900 745 790
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida V a z ã o [m ³/ s ] 30%Q95 QminHist
Figura 1. Vazão residual 30% da Q95 e vazão mínima histórica [m³/s].
3.2 Método de Tennant
O Método de Tennant ou de Montana foi desenvolvido a partir de observações sobre habitats e vazões feitas durante 10 anos em Montana, Nebraska e Wyoming (EUA). Tennant (1976) definiu as condições esperadas para o ecossistema fluvial em função da vazão, expressa em porcentagem, com relação à vazão média anual do rio, calculado para o local de interesse.
O método recomenda uma vazão “ecológica” baseada num conjunto de percentagens em relação à vazão média anual para os períodos de enchente e estiagem do rio (Tabela 2).
Tabela 2. Recomendação para o regime de vazão – Método de Tennant.
Dezembro a Maio* Out,Nov,Jun a Set*
Condição do rio Enchente Vazante
Vazões máximas 200% 200% Faixa Ótima 60 – 100% 60 – 100% Excelente 60% 40% Muito bom 50% 30% Bom 40% 20% Fraco ou degradada 30% 10% Pobre ou mínima 10% 10% Degradação severa 0 – 10%
Para o baixo curso do RSF, as vazões segundo a recomendação do método, bem como aquelas obtidas considerando a variabilidade hidrológica com a CHid, são apresentadas na Tabela 3 e Figura 2.
A aplicação do Método de Tennant raramente envolve o reconhecimento de campo, sendo a definição de vazões baseada unicamente na tabela desenvolvida por Tennant (Tabela 2). No entanto, há a recomendação de observação do curso d’água durante os períodos em que a vazão no mesmo é aproximadamente igual a 10%, 30% e 60% da vazão média anual, documentando-o com fotografias dos vários tipos de habitat característicos e a utilização da informação obtida para elaborar recomendações de vazões ecológicas. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 200%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 100%Qlp 60%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 50%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 40%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 30%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 20%Qlp 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida
10%Qlp
Figura 2. Vazões “ecológicas” – Método de Tennant e variante com CHid: a) 200% da Qlp; b) 100% e 60% da Qlp; c) 50% da Qlp; d) 40% da Qlp; e) 30% da Qlp; f) 20% da
Tabela 3. Vazões para Traipu – Método de Tennant e variante com a CHid.
1939 -1977 CHid seca CHid
média CHid úmida CHid Muito úmida 200%Qlp 5825 4150 5554 6699 8977 100%Qlp 2912 2075 2777 3350 4489 60%Qlp 1747 1245 1666 2010 2693 Condicao - enchente 50%Qlp 1456 1038 1388 1675 2244 40%Qlp 1165 830 1111 1340 1795 30%Qlp 874 623 833 1005 1347 10%Qlp 291 208 278 335 449 Condicao - estiagem 40%Qlp 1165 830 1111 1340 1795 30%Qlp 874 623 833 1005 1347 20%Qlp 582 415 555 670 898 10%Qlp 291 208 278 335 449 Período total: 1939 - 1977 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 De z Ja n Fe v Ma r Ab r Ma i Ju n Ju l Ag o Se t Ou t No v Enchente Vazante V a z õ es (m 3/ s) Excelente Muito bom Bom Fraco ou degradada Pobre ou mínima
Condição Hidrológica: Média
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 De z Ja n Fe v Ma r Ab r Ma i Ju n Ju l Ag o Se t Ou t No v Enchente Vazante V a z õ es (m 3/ s) Excelente Muito bom Bom Fraco ou degradada Pobre ou mínima
Condição Hidrológica: Úmida
0 500 1000 1500 2000 2500 De z Ja n Fe v Ma r Ab r Ma i Ju n Ju l Ag o Se t Ou t Nov Enchente Vazante V a z õ e s (m 3/ s) Excelente Muito bom Bom Fraco ou degradada Pobre ou mínima
Condição Hidrológica: Seca
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Dez Jan Fev Ma r Ab r Ma i Ju n Ju l Ag o Se t Out Nov Enchente Vazante V a z õ es ( m 3/ s) Excelente Muito bom Bom Fraco ou degradada Pobre ou mínima
Condição Hidrológica: muito úmida
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 De z Jan Fe v Mar Ab r Ma i Jun Jul Ag o Se t Ou t No v Enchente Vazante V a z õ es ( m 3/ s) Excelente Muito bom Bom Fraco ou degradada Pobre ou mínima
Figura 3. Vazões “ecológicas” ao longo do ano – Método de Tennant. Valores para a série completa (1939-77) e variantes com CHid.
3.3 Método da Vazão Aquática de Base
O método da vazão aquática de base utiliza somente o valor da mediana do mês mais seco (Tabela 4 -
Figura ).
Tabela 4. Vazão “ecológica” (m3/s) - Método da Vazão aquática de base, considerando
CHid. 1939 a 1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 1326 971 1323 1498 1844 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida Va z ã o [ m ³/ s ] aquática de base
Figura 4. Vazão ecológica – Método da Vazão Aquática de Base e variante com CHid.
3.4 Método da Mediana das Vazões Mensais
O método da mediana das vazões mensais utiliza os valores da mediana das vazões médias mensais, buscando manter a variação sazonal do regime hidrológico (Tabela 5 e Figura).
Tabela 5. Vazão “ecológica” - Método da Mediana das vazões mensais, considerando CHid. Mês 1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida 10 1308 1201 1306 1508 1456 11 1750 1676 1693 2403 1857 12 3412 2917 3629 4106 4268 1 4385 3464 4385 5040 6247 2 4709 3128 4657 5052 8751 3 5022 2832 4730 6213 8448 4 4003 2672 4003 5618 8368 5 2537 1757 2599 2973 4757 6 1813 1502 1759 2164 2938 7 1604 1325 1562 1894 2243 8 1478 1152 1487 1708 1967 9 1326 971 1323 1498 1844 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mes V a z ã o [m ³/ s ]
1939a1977 CHid seca CHid média
CHid úmida CHid muito úmida
Figura 5. Vazões ecológicas – Método da Mediana das Vazões Mensais e variante com
CHid.
3.5 Método do Perímetro Molhado
O método do Perímetro Molhado supõe como verdadeira a existência de uma relação direta entre o perímetro molhado da seção de escoamento e a disponibilidade de
habitat para os peixes e macroinvertebrados aquáticos (Annear & Conder, 1984; Gordon et al., 1992; apud Ministério do Ambiente, 1999).
A determinação da vazão “ecológica” do baixo Rio São Francisco através do método do Perímetro Molhado alicerçou-se em cálculos analíticos propostos por Gippel et al (1998).
A etapa inicial consistiu na análise do comportamento ao longo dos anos, dos perfis transversais das estações fluviométricas pertencentes a esse trecho do rio: Piranhas, Pão de Açúcar, Traipu e Propriá. No entanto neste artigo se faz referência apenas a Traipu, a fim de se comparar os resultados com os demais métodos. A incompatibilidade do ponto referencial de medição no levantamento dos perfis transversais realizado pela Agência Nacional de Água (ANA) e a percepção da possibilidade de ocorrência de carreamento de partículas de solo do fundo do rio ocasionando alterações na transversalidade dos pontos dos respectivos perfis (Figura 6) conduziu à utilização dos dados mais recentes submetidos à consistência pela ANA, ou seja, referentes ao ano de 2004 para a estação de Traipu.
COMPARATIVO DOS PERFIS TRANSVERSAIS E. F. PIRANHAS
-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 DISTÂNCIA (m ) CO T A (c m )
PERFIL 2003 PERFIL 2004 PERFIL 2005
Figura 3. Exemplo ilustrativo da comparação interanual e alterações nas referências do perfil transversal da Estação Fluviométrica de Piranhas.
Com o objetivo de relacionar os valores de vazão e perímetro molhado, foi traçada a Curva-Chave da estação, tendo sido necessária a sua extrapolação para eventos de cheia, e a estes foram acrescidos valores intermediários de vazão. A etapa seguinte constituiu-se em se plotar o gráfico Vazão X Perímetro Molhado e ajustando uma equação para o mesmo. Foram estudados os ajustes logarítmico e polinomial para a Curva Vazão X Perímetro Molhado, e prosseguidos os cálculos do “Método da 1° Derivada” e o “do Ponto Máximo de Curvatura (kmáx)” (Gippel et al, 1998).
O método da Primeira Derivada consiste em derivar a equação de ajuste e substituir valores de vazão, já o método do Ponto Máximo de Curvatura é obtido através da Equação 1, estabelecendo valores de “k” em módulo:
2 3 2 2 2 1 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = dx dy dx y d k (1)
Resultados do Método do Perímetro Molhado
A partir dos perfis transversais mais recentes foram extraídos os valores do perímetro molhado.
PERFIL TRANSVERSAL _ TRAIPU (2004)
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 DISTÂNCIA (m ) CO T A ( c m )
Figura 4. Perfil Transversal da Estação de Traipu, de 2004
As Curvas-Chaves foram traçadas com os dados mais recentes, que em geral abrangeram as vazões de baixa magnitude, sendo adicionadas vazões de cheia para permitir a extrapolação: na estação de Traipu, os dados de vazões de cheia resultaram dos anos de 1985, 1986 e 1992. A equação obtida foi (R² = 0,9898):
Q = 0,0168.H² - 1,1478.H + 1367,3 (2)
A próxima etapa consistiu em normalizar os dados de vazão e perímetro molhado e plotá-los no gráfico de Vazão X Perímetro Molhado (Figura 8) e ajustar funções
polinomial e logarítmica, a fim de serem submetidos ao método analítico do Perímetro Molhado.
A taxa de crescimento do perímetro molhado em relação à vazão para a Estações de Traipu foi mais acentuada em baixas vazões.
EQUAÇÃO CURVA VAZÃO X PERÍMETRO MOLHADO
POLINOMIAL LOGARÍTMICA CURVA Q X Pw (TRAIPU) 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 VAZÃO PE R ÍM E T R O M O L H ADO
Série1 Log. (Série1) Polinômio (Série1)
Pw = 1,1803Q³ - 2,0856Q² + 1,171Q + 0,758 R² = 0,753 Pw = 0,0564Ln(Q) + 1,0013 R² = 0,6832
Figura 8. Curva Vazão (Q) X Perímetro Molhado (Pw) e as equações resultantes dos ajustes para a Estação Fluviométrica de Traipu
Na elaboração dos gráficos que relacionam o Método da 1° derivada e o da Curvatura Máxima percebe-se que do ajuste polinomial da curva Vazão X Perímetro Molhado são originados dois pontos máximos de curvatura devido ao uso dos valores de k em módulo, sendo, portanto, necessária uma escolha adequada do correspondente valor da vazão “ecológica” (Figura 9).
POLINOMIAL (TRAIPU) -2 0 2 4 6 8 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 VAZÃO DE CL IV IDAD E 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 C URV AT U R A dy/dx k
Figura 9. Sobreposição dos dois métodos que resolvem o Método do Perímetro Molhado para determinação de vazão “ecológica”– Demonstração da formação de dois
pontos de máxima curvatura.
Foram então selecionados para análise os valores de vazão correspondentes ao valor unitário de dy/dx e variantes de ± 0,1; ± 0,2; ± 0,3; ± 0,4 em relação a tal valor unitário, além dos valores de máxima curvatura.
Na Estação de Traipu, a respectiva vazão e perímetro molhado para valores de dy/dx = 1 foram:
Q = 6.582 m³/s; Pw = 780,4m; H = 592cm, para ajuste logarítmico, e Q = 4.413 m³/s; Pw = 775,5m; H = 461,3cm, para o ajuste polinomial.
O valor de vazão obtido pelo Método de kmáx foi de: Q = 4.452 m³/s e H = 464cm, para a equação logarítmica, e
Q = 5.215,8 m³/s e H = 514cm (primeiro ponto máximo de curvatura), para o ajuste polinomial.
E.
FLUVIOMÉTRICA/ AJUSTE DE RETA
GRÁFICOS
LOGARÍTIMÍCA
INSERÇÃO DE COTAS Log. (TRAIPU)
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 DISTÂNCIA (m) CO T A (c m )
Perfil 2004 Q → dy/dx = 1 Q → dy/dx = 0,7 < Kmáx1 < dy/dx = 0,8 TRAIPU
POLINOMIAL
INSERÇÃO DE COTAS polin. (TRAIPU)
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 DISTÂNCIA (m) CO T A (c m ) Perfil 2004 Q → dy/dx = 1 Q → kmáx1 > dy/dx = 0,6 Q → Kmáx2 > dy/dx =0,6
Figura 5. Gráficos do perfil transversal de Traipu com a inserção das cotas obtidas pelos métodos da primeira derivada (especificamente a cota de dy/dx = 1) e de máxima
curvatura (kmáx1 e kmáx2, no caso dos ajustes polinomiais)
De forma geral as vazões obtidas por este método são bastante altas, praticamente na faixa das cheias médias observadas no baixo trecho do Rio. Mostra com isso uma não aplicabilidade dessa metodologia ao caso das seções similares à considerada. Esta seção, em se tratando de uma Estação Fluviométrica é esperada de situar-se em local mais encaixado do rio. Isso contradiz o sentido do método do Perímetro Molhado para o
qual seriam requeridas seções transversais em locais com margens menos encaixadas, com possibilidade de inundações laterais.
4 CONSIDERAÇÕES SOBRE A ESTIMATIVA DAS VAZÕES ECOLÓGICAS
PELOS MÉTODOS HIDROLÓGICOS E A ADOÇÃO DA METODOLOGIA DA CHID.
Em termos de valores para o mês crítico do período de estiagem, a vazão mínima definida pelo resíduo do limite da outorga de uso da água pela ANA (30% Q95) somente satisfaz a recomendação do método de Tennant para uma condição “Fraca ou degradada” ou “Pobre ou mínima”, além de ficar com valores menores que a metade da menor vazão diária já registrada no período de 1939 a 1977 (QminHist). A recomendação de Tennant para alcançar uma situação muito boa (30%Qlp) resulta em vazão de 874 m³/s para a série histórica, podendo variar de 623 a 1.347 m³/s quando considerado o critério da CHid. Com o método da vazão aquática de base, a vazão teria que chegar a 1.326 m³/s pela série histórica, podendo variar de 971 a 1.844 m³/s, quando considerado a CHid (Tabela 6).
Tabela 6. Resumo comparativo das vazões para o mês crítico do período de estiagem.
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida QminHist (diária) 637 637 900 745 790
30%Q95 (diária) – Outorga ANA 299 255 333 375 419 Aquática de base (mensal) 1326 971 1323 1498 1844 Tennant – Estiagem – Pobre ou mínima - 10%Qlp 291 208 278 335 449 Tennant – Estiagem – Muito bom - 30%Qlp 874 623 833 1005 1347
Qremanescente (CBHSF) 1300
Em termos práticos, é importante considerar que há outras implicações para a determinação da vazão mínima que precisam ser levadas em conta, como por exemplo, nível mínimo para captações para abastecimento humano e para irrigação.
Admitindo a necessidade de haver a variação das vazões ao longo do ano ou mesmo intranual, as vazões máximas devem ser consideradas. O valor médio da vazão máxima mensal no período de 1939 a 1977 (QmaxMed - Tabela 7) é de 6.215 m³/s, variando de 3.518 a 8.733 m³/s ao considerar a CHid. A vazão máxima diária de
restrição operacional das UHEs para controle de enchente é de 8.000 m³/s. O método de Tennant recomenda uma vazão de 6.215 m³/s pela série histórica (1939 a 1977), porém variando de 3.518 a 8.733 m³/s segundo a CHid. O método da Mediana aponta a vazão de 5.022 m³/s pela série histórica e vazões entre 3.464 e 8.751 m³/s pela CHid.
Tabela 7. Resumo comparativo das vazões para o mês crítico do período de cheia.
1939a1977 CHid seca CHid média CHid úmida CHid muito úmida QmaxMed (mensal) 6215 3518 4919 6548 8733
Tennant – vazões máximas - 200%Qlp 5825 4150 5554 6699 8977 Método da Mediana (mensal)* 5022 3464 4730 6213 8751 Qmáxima – controle de cheia (diária) 8000
* o mês de ocorrência da vazão mensal máxima é diferente para as classes da CHid.
No caso de admitir uma variação sazonal mensal, outros valores entre o mínimo e máximo devem ser determinados. O único método hidrológico que fornece subsídio neste sentido é o da Mediana. No caso do método da mediana, a utilização da abordagem da CHid poderia flexibilizar as vazões do hidrograma em função das características de escoamento da bacia, precisando adotar a forma de determinação da classe tal qual foi feito para determinar a vazão no mês de setembro.
A análise adicional da CHid para definição da vazão ecológica segundo os métodos hidrológicos tem apenas o caráter quantitativo do fluxo, sem representar qualquer embasamento de cunho ecológico. No entanto, expressa uma condição de variabilidade das vazões que é natural aos rios.
Observando as alterações hidrológicas identificadas no baixo curso (ver Genz e Luz, artigo deste Simpósio), o principal desafio será proporcionar um regime sazonal de vazões nos anos em que o escoamento na bacia tem classe Média e Seca da CHid, uma vez que são os anos mais críticos para a geração de energia elétrica, estabelecendo um forte conflito quanto ao uso do recurso hídrico.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o apoio financeiro ao projeto de pesquisa intitulado “Considerando a Variabilidade Hidrológica na Definição das Vazões Ecológicas no
Baixo Curso do Rio São Francisco” – CNPq/CT-ENERG e do projeto “Identificação de regime hidrológico compatível com objetivos ecológicos para o baixo curso do Rio São Francisco”, este último parte da Rede ECOVAZÃO (“Rede de Estudo do Regime de Vazões Ecológicas para o Baixo Curso do Rio São Francisco: uma Abordagem Multicriterial”) - Edital CNPq/CT-HIDRO 045/2006. Fernando Genz é bolsista CNPq/CT Energ.
BIBLIOGRAFIA
BENETTI, A. D., LANNA, A. E., COBALCHINI, M. S. 2003. Metodologias para
Determinação de Vazões Ecológicas em Rios. In: Revista Brasileira de Recursos
Hídricos – RBRH, vol. 8(2).
GENZ, F., LUZ, L.D. (2007). Metodologia para considerar a variabilidade hidrológica
na definição do regime natural de vazões no baixo curso do rio São Francisco. XVII
Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. São Paulo/SP.
GIPPEL, Christopher J., STEWARDSON, Michael J. USE OF WETTED PERIMETER
IN DEFINING MINIMUM ENVIRONMENTAL FLOWS. Regul. Rivers : Res. Mgmt.
14: 53–67 (1998).
LUZ, L. Dantas, LUZ, J. A. G., AMORIM, F. B., PROENÇA C. N., PIRES, A. S., 2004. Vazões Mínimas e Vazões Ecológicas – Qual a Necessidade de Água em um Rio? VII Simpósio de Recursos Hídricos, São Luis.
LUZ, L.D., AMORIM, F.B., LUZ, J.A.G. (2006). Alterações Hidrológicas no Baixo
Trecho do Rio São Francisco e Aspectos Ecológicos – Elementos para Definição de Vazões Ecológicas. VIII Simpósio Ítalo-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental,
Fortaleza/CE.
MINISTÉRIO DO AMBIENTE. Instituto da água. Plano de bacia hidrográfica do Rio Sado. Análise e Diagnóstico da Situação Actual. Anexo Temático 9 - Conservação da Natureza. Parte 2 - Caudais Ecológicos, fev. 1999. Portugal. Disponível em:
http://www.ccdr-a.gov.pt/app/PBHsado. Acesso em: mai. 2008.
Pelissari, V. B., Sarmento, R. 2001. Vazão ecológica para o rio Santa Maria da Vitória, ES. In: Seminário Estadual Sobre Saneamento e Meio Ambiente, 5., Espírito Santo. SARMENTO, Robson. Estado da Arte da Vazão Ecológica no Brasil e no Mundo. Produto 2. Referência: Edital n. 05 do ano de 2006, PROJETO 704BRA2041 da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura – UNESCO. UNESCO/ANA/CBHSF. 2007.
SCHOFIELD, N., BURT, A., CONNELL, D. 2003. Environmental water allocation: principles, policies and practices. Land & Water Australia.
