Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Departamento de Engenharias
Uso e Disponibilidade de Água em Bacias Hidrográficas
Caso de Estudo: Bacia Hidrográfica do Rio Pinhão
Por
Maria João Lordelo Marques
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia
Civil pela Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Universidade De Trás-os-Montes e Alto Douro
Departamento de Engenharias
Uso e Disponibilidade de Água em Bacias Hidrográficas.
Caso de Estudo: Bacia Hidrográfica do Rio Pinhão
Maria João Lordelo Marques
Mestrado em Engenharia Civil
Orientador:
Luís Filipe Sanches Fernandes
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia
Civil pela Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
AGRADECIMENTOS:
A realização do trabalho que se apresenta só foi possível graças ao contributo de algumas pessoas a quem desejo deixar expressa uma palavra de gratidão.
Ao Prof. Doutor Luís Filipe Fernandes, que como orientador se disponibilizou sempre a acompanhar o trabalho. Aos restantes elementos da “MIKE BASIN team”, o Carlos, o Francisco, a Joana, a Eng.ª Alda e o Eng.º Levi, pelas longas horas passadas na sala de projecto. Aos colegas e amigos, em especial às meninas, por todas as conversas e momentos. A toda a família, em especial, ao Pai, à mãe, e à mana, apenas por estarem presentes. Ao namorado, António Luís, que com paciência acompanhou todo o trabalho.
Após a consciencialização da escassez da água e da sua vital importância, urge promover a sua gestão sustentável e integrada. Neste sentido e depois de identificados os problemas mais graves como as necessidades conflituantes dos vários consumidores, os desafios impostos pelos desequilíbrios entre necessidades e disponibilidades hídricas e a necessária preservação da qualidade das massas de água, surgem medidas orientadoras como a Directiva Quadro da Água, DQA, imposta pela União Europeia, UE.
Os sistemas de apoio à decisão têm dado um contributo importante na gestão da água, principalmente ao nível da bacia hidrográfica, permitindo a modelação da bacia e a simulação de cenários que visam responder às questões colocadas e, finalmente tomar decisões que vão ao encontro dos objectivos traçados. Para este efeito, foi utilizado o software MIKE BASIN na bacia hidrográfica do rio Pinhão, auxiliado de uma Sistema de Informação Geográfica, SIG, que permite a modelação da bacia de forma temporal e espacial facilitando a visualização e interpretação dos resultados. Após a modelação geográfica da bacia hidrográfica são introduzidos os dados de entrada. Assim, e numa primeira fase foi validado o modelo referente ao ano de 2008 de forma a garantir a operacionalidade e a sua confiança. Posteriormente foram, simulados outros cenários.
De acordo com os resultados obtidos verifica-se que na situação actual, a bacia hidrográfica satisfaz as necessidades hídricas consideradas. Tendo em conta o aumento dos consumos domésticos relativos ao aumento da população a servir (2010), e ainda a diminuição da precipitação (2070), a albufeira do Pinhão permite satisfazer em todas as simulações as necessidades definidas para o consumo doméstico. O mesmo não acontece relativamente à irrigação da agricultura e da vinha, cujas necessidades não são satisfeitas com a água existente no leito do rio. Assim, devido à importância da vinha no Douro, tornou-se pertinente a simulação de uma represa que respondesse a estas necessidades. A represa simulada, devido ao volume de água acumulado, permite satisfazer as necessidades da irrigação da vinha no ano de 2010. Esta situação não se verifica em 2070, devido à diminuição da precipitação.
After the awareness of the scarcity of water and its vital importance, it is urgent to promote the sustainable and integrated management. In this sense and then identified the most serious problems as the conflicting needs of different consumers, the challenges posed by the imbalances between water availability and needs while maintaining the quality of water, there are measures and guidelines to the Directiva Quadro da Água, DQA, imposed by the European Union, EU.
Systems for decision support have made a significant contribution in water management, particularly of the basin, allowing the basin modelling and simulation of scenarios designed to answer the questions and finally decide, in accordance with the objectives. For this, was used the MIKE BASIN software at the river basin Pinhão, with the help of a GIS platform, which allows the modelling of the basin in a temporal and spatial way, facilitates the visualization and the interpretation of results. After modelling geographical basin are introduced the input data. This way the system is prepared and simulates the situation for the year 2008 to ensure the operability and confidence in the model, and then other scenarios are simulated.
According to the results obtained it appears that at present, the basin meets the water needs considered. We can verify that the Pinhão reservoir allows satisfying all the simulations considering the increase of domestic consumption due the population increasing (2010), and also the rainfall decline (2070).
The same doesn’t occur in the irrigation of agriculture and vineyard, whose needs are not satisfied with the water in the river. Thus, given the importance of vineyards in the Douro, dam simulation became relevant to answer the needs of the vineyard. The simulated dam, due to the volume of water accumulated satisfies the needs of the irrigation of vineyards in 2010, and does not in 2070, due to decrease rainfall. Based on the obtained results becomes preponderant evaluate these issues and promote a sustainable and integrated management of water resources to respond timely to the needs.
ÍNDICE:
1. ENQUADRAMENTO ... 11
1.1. Objectivos ... 14
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA………...…...16
2.1. A importância dos Recursos Hídricos e da sua gestão ... 16
2.2. Os Recursos Hídricos no mundo ... 17
2.3. Os Recursos Hídricos em Portugal ... 23
2.4. Ferramentas de apoio à decisão ... 28
2.5. MIKE BASIN e a Gestão dos Recursos Hídricos ... 35
3. METODOLOGIA ... 40
3.1. Enquadramento da Região ... 40
3.1.1. Enquadramento Geográfico ... 40
3.1.2. Enquadramento social e económico ... 41
3.1.3 Caracterização da bacia hidrográfica estudada ... 42
3.1.4. Caracterização climática ... 47
3.2. Aplicações ... 49
3.2.1. Análise e organização dos dados de entrada ... 50
3.2.1.1. Séries Temporais ... 50
3.2.1.2. Precipitação ... 51
3.2.1.3. Cálculo do Escoamento ... 51
3.3.2. Modelo Digital do Terreno ... 54
3.3.3. Aplicação do MIKE BASIN ... 55
3.3.3.1. Preparação do sistema ... 55
3.3.3.2. Consumos ... 62
3.3.3.4. Albufeira ... 65
Usos e disponibilidade de água na bacia hidrográfica do Pinhão... 69
3.3.2. Cenário 1 ... 71
Disponibilidade de água para realizar o abastecimento a todas as freguesias previstas……… ... 71
3.3.3. Cenário 2 ... 71
Possibilidade de implantação de um sistema de irrigação de vinha ... 71
3.3.3.1. Simulação de uma represa para irrigação da área de vinha considerada na sub bacia 2 ... 73
3.3.4. Cenário 3 ... 74
Estimativa da disponibilidade de água para o ano 2070 ... 74
3.3.5. Cenário 4 ... 77
Estimativa da disponibilidade de água para o ano 2070 e possibilidade de rega da vinha ... 77
4. RESULTADOS/ANÁLISE DE SENSIBILIDADES ... 80
4.1. Situação actual ... 80
Usos e disponibilidade de água na bacia hidrográfica do Pinhão... 80
4.2. Cenário 1 ... 84
Disponibilidade de água para realizar o abastecimento a todas as freguesias previstas……… ... 84
4.2. Cenário 2 ... 86
4.2.1. Possibilidade de implantação de um sistema de irrigação de vinha ... 86
4.2.2. Simulação de uma represa para irrigação da área de vinha na sub bacia 2 .. 89
4.3. Cenário 3 ... 91
4.4. Cenário 4 ... 94
Estimativa da disponibilidade de água para o ano 2070 e possibilidade de rega da vinha ... 94
5. CONCLUSÕES ... 98
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 105
ÍNDICE DE FIGURAS:
Figura 3.1: Enquadramento da albufeira da Bacia Hidrográfica de Pinhão Cel
... 40
Figura 3.2: Litologia da Bacia Hidrográfica do Pinhão ... 43
Figura 3.3: Precipitação Média Anual na Bacia Hidrográfica do Pinhão ... 44
Figura 3.4: Temperatura Média Anual da Bacia Hidrográfica do Pinhão ... 45
Figura 3.5: Extensão e Bacia Hidrográfica do Rio Pinhão ... 46
Figura 3.6: Identificação de regiões climáticas e de zonas climaticamente homogéneas a partir da integração dos regimes térmicos e pluviométricos .. 48
Figura 3.7: Funcionamento do modelo ... 49
Figura 3.8: Introdução da informação hidrológica ... 50
Figura 3.9: Usos do Solo na Bacia hidrográfica do Pinhão ... 52
Tabela 3.1: Definição do coeficiente de escoamento ... 53
Figura 3.10: Modelo Digital do Terreno da bacia hidrográfica do rio Pinhão ... 54
Figura 3.11: Definição do sistema de coordenadas ... 55
Figura 3.12: Adicionar a informação ... 56
Figura 3.13: Informação necessária carregada no MIKE BASIN ... 57
Figura 3.14: Definição dos rios e do sentido do escoamento pelo MIKE BASIN ... 58
Figura 3.15: Definição dos “Rivers nodes” em “Catchment nodes” ... 59
Figura 3.16: Caixa de diálogo para calcular a direcção do fluxo ... 59
Figura 3.17: Direcção do fluxo na bacia hidrográfica do Pinhão... 60
Figura 3.19: Introdução do “Reservoir” e “Water User” ... 62
Figura3.20: Definição das propriedades do “water user” ... 63
Figura 3.21: Definição das prioridades de abastecimento ou “operation rule” ... 63
Figura 3.22: Introdução do “irrigation node”………. ………. 64
Figura 3.23: Introdução das características da albufeira ... 66
Figura 3.24: Introdução das cotas características da albufeira ... 66
Figura 3.25: Definição da albufeira... 67
Figura 3.26:“ Run MIKE BASIN” ... 68
Figura 3.27: Apresentação da bacia hidrográfica do rio Pinhão e das suas sub bacias, dos consumos domésticos e irrigação e localização da albufeira do Pinhão, (esquema do modelo da bacia – MIKE BASIN) ... 70
Figura 3.28: Representação dos usos dos solos na sub bacia 2 …………. 72
Figura 3.29:Representação do nó irrigação da vinha na sub bacia 2 para a rega da vinha e dos 47 e 48, respectivamente o nó de retirada água do rio e o nó de retorno ... 72
Figura 3.30: Localização da represa para irrigação da vinha ... 74
Figura 3.31: Variação da quantidade de CO2 libertada para a atmosfera .... 75
Figura 3.32: a) Anual; b) Inverno; c) Primavera; d) Verão; e) Outono ... 76
Gráfico 4.1: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para o consumo doméstico ... 80
Gráfico 4.2: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para a irrigação da agricultura ... 81
Gráfico 4.3: Volume de água armazenado na albufeira do Pinhão, (contemplando o balanço hídrico) ………...…81
Figura 4.1: Pormenor de parte da bacia hidrográfica do Pinhão e localização dos nós 1,3 e 4 ... 82 Gráfico 4.4: Disponibilidade hídrica média mensal nos nós 1,3 e 4 ... 83 Gráfico 4.5: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para o consumo doméstico ... 84 Gráfico 4.6: Comparação do volume de água acumulado na albufeira na situação actual e no cenário 1 ... 85 Gráfico 4.7: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para a irrigação da vinha ... 86 Gráfico 4.8: Disponibilidade hídrica nos nós 47 e 48 referentes à irrigação da vinha ... 87 Gráfico 4.9: Volume de água armazenado pela represa simulada no cenário da rega da vinha, (considerando o balanço hídrico) ………. …. ……89 Gráfico 4.10: Comparação da disponibilidade hídrica no nó 18 nó final da bacia hidrográfica na simulação com e sem represa ... 90 Gráfico 4.11: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para os consumos domésticos ... 91 Gráfico 4.12: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para a irrigação da agricultura ... 92 Gráfico 4.13: Comparação do volume armazenado na albufeira na simulação realizada para o ano de 2070 e de 2010, (contemplando o balanço hídrico) .. 93 Gráfico 4.14: Necessidades e disponibilidades hídricas médias mensais para a irrigação da vinha……….94
Gráfico 4.15: Comparação do volume armazenado na represa na simulação de 2010 e de 2070 ... 95
Gráfico 4.16: Comparação das disponibilidades hídricas no nó final na simulação de 2008 e de 2070 ... 96
Simbologia:
Símbolo Grandeza
mm milímetro m metro Km quilómetro ha hectarem/s metro por segundo
m3/s metro cúbico por segundo m3 metro cúbico
Abreviaturas:
Símbolo Descrição
AEA Agência Europeia do Ambiente ARH Associação dos Recursos Hídricos ATMAD Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro BNS Bayseian Networks
DEM Modelo Digital de Elevação DQA Directiva Quadro da Água
DPSIR Driving Force Pressure State Impact Response ESRI Environmental Systems Research Institute HVA Height, volume, and area
INAG Instituto Nacional da Água INE Instituto Nacional de Estatística MDT Modelo Digital de Terreno ONU Organização das Nações Unidas PNA Plano Nacional da Água
SAD Sistema de Apoio à Decisão SD Simulação Dinâmica
SIM Semi-arid Integrated Models SIG Sistema Informação Geográfica
SNIRH Serviço Nacional de Informação de Recursos Hídricos SOGREAH Société Grenobloise dEtudes et dApplications Hydrauliques STD Stochastic Dynamic Methodology
UWOT Urban Water Optioneering Tool VB Visual Basic
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1. Enquadramento:
O conceito de desenvolvimento tem vindo a sofrer alterações progressivas ao longo dos tempos. Estas alterações deveram-se à mudança de mentalidades e à compreensão do erro sistemático até então praticado, a satisfação sem limites das necessidades outrora presentes. A consciência da escassez dos recursos e das consequências negativas do tão aclamado desenvolvimento no meio ambiente que ameaçam a sobrevivência, contribuíram para uma reflexão e revisão das prioridades. Desta forma, o conceito de desenvolvimento foi renovado e baseado na sustentabilidade. O conceito de desenvolvimento sustentável, apresentado em 1987 no Relatório Brundtland, é o grande desafio para o século XIX e de todas as gerações futuras. Em Joanesburgo, com a Declaração Política da Cúpula Mundial sobre o desenvolvimento sustentável (2002), são definidos os três pilares que o fundamentam. Estes pilares são o desenvolvimento económico, o desenvolvimento social e a protecção da natureza. Mais tarde, com o Projecto de Implementação Internacional, é acrescentado um novo pilar aos três anteriormente definidos, a cultura. No contexto do desenvolvimento sustentável, existe uma problemática crucial, a equitatividade. Este princípio, é a base de todos os problemas da civilização actual, no sentido, que não é respeitado, dado que 83% dos recursos são consumidos apenas por 20% da população (Rainho, 2008). Neste contexto existem algumas questões relevantes que derivam da irregularidade da distribuição dos recursos, como a pobreza extrema, a falta de água potável, a falta de saneamento e a falta de um sistema de saúde eficaz. As inúmeras carências existentes nestes países contrastam com a abundância e o excesso de consumo nos designados países desenvolvidos. Estas questões terão de ser ultrapassadas, para o desenvolvimento económico e social destes países com vista à aproximação aos países desenvolvidos. Um ponto fundamental e que influencia directamente o desenvolvimento dos países é a água, que além de vital à sobrevivência, está associada às actividades económicas sendo um factor que define o nível de desenvolvimento de um país e promove o seu crescimento (Tundisi, 2003).
Por outro lado, nos países denominados desenvolvidos a água e a sua gestão torna-se urgente, devido à necessidade de responder às diversas necessidades e ao aumento do consumo. Para responder de forma eficaz a todas as necessidades existentes
12 é necessário encontrar um equilíbrio entre os quatro princípios definidos, dado que os recursos hídricos e a sua gestão têm influência em todos os princípios definidos pelo desenvolvimento sustentável. A protecção dos recursos hídricos é indispensável para manter e preservar a água, mas torna-se insuficiente quando existem interesses e necessidades relacionadas, obrigando a uma gestão integrada dos recursos. Além destas necessidades que se tornam conflituantes, existem outras situações que necessitam serem salvaguardadas, como as situações extremas que muitas vezes se revelam como situações de catástrofe. Nos casos de situações extremas, como secas, inundações e incêndios, ou seja, situações que alterem drasticamente a situação regular, a previsão, a prevenção e a existência de medidas que possam ser tomadas para atenuar as consequências tornam-se importantes. Os sistemas de apoio à decisão são uma ferramenta capaz de retorquir às problemáticas colocadas na gestão sustentável dos recursos hídricos, na medida em que se torna preponderante oferecer aos órgãos decisivos um suporte rápido e explícito que permita responder às necessidades que existem e que muitas vezes se tornam conflituantes. Possibilitando ainda prever os impactes resultantes das medidas tomadas e com base nisto, escolher a solução que melhor se adapta. Apenas com a utilização de uma ferramenta de trabalho simples e de percepção intuitiva se poderão tomar as medidas necessárias, pois o utilizador ou técnico do sistema de apoio à decisão nem sempre é a entidade que decide e é necessário e prudente que a entidade responsável pela escolha da solução compreenda as possibilidades e alternativas inerentes ao problema (Kjelds et al, 2000).
Os sistemas de apoio à decisão são apontados como ferramentas de trabalho para a gestão integrada dos recursos hídricos, para cumprir as exigências e normas traçadas pela União Europeia (Lima, 2007).
Numa altura em que surgem várias mudanças no domínio do planeamento dos recursos hídricos e se verificam alterações significativas na sua gestão quer ao nível legislativo e político, quer ao nível do utilizador torna-se importante reflectir sobre a importância da gestão dos recursos hídricos e promover medidas e acções que ponham em prática as ideias desenvolvidas. Em Portugal, tornou-se evidente a necessidade de uma reforma do Quadro Institucional de Gestão da água, bem como uma mudança da mentalidade e consciencialização dos utilizadores e sobretudo dos órgãos decisores. Estas alterações surgiram sobretudo pela necessidade de tomar medidas que vão ao encontro à Directiva Europeia (Brito et al, 2009).
13 A DQA (2000) é um quadro comunitário que prevê medidas para a protecção e gestão da água. Para cumprir estes objectivos, cada país deverá, numa primeira fase, fazer uma análise e identificação das águas onde se percebam as características e especificidades das bacias hidrográficas. Após reconhecidas as necessidades serão realizados os planos de gestão e programas de medidas adequados a cada massa de água. Estas medidas terão como principais objectivos os seguintes pontos:
Redução do nível de poluição; Utilização sustentável da água; Protecção do ambiente;
Melhoria do estado dos ecossistemas;
Atenuação dos efeitos das inundações e das secas.
Na tentativa de cumprir a DQA, nos últimos dez anos, em Portugal foi remodelado o sistema de planeamento dos recursos hídricos. A nível nacional foi elaborado o Plano Nacional da Água, onde são definidas as orientações para a gestão integrada das águas baseada num diagnóstico da situação actual e nos objectivos definidos (INAG, 2009). Ao nível regional, surgem os Planos de Gestão da Região Hidrográfica elaborados pela Associação dos Recursos Hídricos, (ARH). Estes planos são mais pormenorizados e têm como principal objectivo pôr em prática as medidas impostas nos planos superiores. Para a realização destes planos a ARH, dividiu o país em zonas, e depois em regiões (Brito et al, 2009).
No âmbito dos Planos da bacia hidrográfica e da gestão integrada, o trabalho desenvolvido pretende ser um contributo para a gestão sustentável e sustentada dos recursos hídricos com o auxílio de um sistema de apoio à decisão. Pretende-se depois de simulada a situação actual da bacia, simular qualquer situação pretendida com a variação dos dados de entrada, ou seja, a criação de cenários futuros que respondam aos problemas encontrados, como situações de catástrofe, e que forneçam soluções bem como os impactes de cada uma, permitindo e auxiliando a decisão e a escolha de uma alternativa baseada num estudo rigoroso.
Assim, foram estudados vários sistemas de apoio à decisão, com vista a seleccionar um que auxiliasse o propósito do trabalho. Foi seleccionado o MIKE BASIN. Uma ferramenta que integra todos os pontos de domínio hídrico relevantes para
14 a gestão da bacia hidrográfica e faz a sua simulação como um todo e não separadamente ou individualmente, o que facilita a análise global e integrada da bacia. O software permite também uma fácil e simples visualização dos dados e das possíveis simulações e criação de cenários. Esta visualização da informação é apresentada em mapas e gráficos o que facilitam a sua interpretação e estudo dos resultados. Possui uma rápida capacidade de restauro, permitindo fazer várias simulações em pouco tempo e associa a informação hidrológica no espaço e no tempo. Para isto utiliza uma plataforma SIG, Sistema de Informação Geográfica, que representa a maior potencialidade da ferramenta, dado a expansão da utilização deste tipo de ferramentas e das suas inúmeras potencialidades, permitindo a criação de uma base de dados com a informação hidrológica e a sua associação no espaço, e ainda no tempo com a introdução de séries temporais.
1.1. Objectivos:
O principal objectivo do trabalho foi a análise da disponibilidade de água na bacia hidrográfica do rio Pinhão com o auxílio de um sistema de apoio à decisão. Contudo, pretendeu-se também divulgar as capacidades deste tipo de ferramentas e fomentar o seu uso em Portugal, como acontece noutros países europeus dado a necessidade do cumprimento das exigências da DQA.
Numa primeira fase, o objectivo resumiu-se à exploração e compreensão das potencialidades da ferramenta a utilizar na gestão de bacias hidrográficas. Depois de definida a metodologia a utilizar estabeleceram-se como objectivos os pontos indicados:
Avaliação de bacias hidrográficas; Avaliação expedita de cenários.
Desta forma, foram explorados vários cenários numa tentativa de compreender as consequências da alteração do funcionamento da bacia hidrográfica e de prever qual a disponibilidade de água, tendo sempre em conta a satisfação das necessidades dos consumidores.
16
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste ponto realizou-se uma revisão da literatura sobre o tema proposto. Abordou-se a importância dos recursos hídricos e a sua gestão numa tentativa de compreender a evolução do tema e as diferentes preocupações neste sentido em todo mundo e posteriormente a nível nacional. Após um enquadramento geral de alguns assuntos relacionados com os recursos hídricos, analisaram-se algumas ferramentas de apoio à decisão bem como as suas aplicações. Finalmente, e para uma compreensão das potencialidades do MIKE BASIN, foram revistas algumas aplicações em várias situações.
2.1. A importância dos Recursos Hídricos e da sua gestão:
“A água não é um produto comercial como outro qualquer, mas um património que deve ser protegido, defendido e tratado como tal” (DQA, 2000). Apenas com a consciência globalizada que a água é fundamental para a sobrevivência e desenvolvimento das civilizações é possível uma gestão correcta e equitativa deste recurso vital para a humanidade. Dado que apenas 3% da água do planeta está disponível como água doce, sendo que destes 3%, cerca de 75% estão no estado sólido nas calotes polares, e 10% estão confinados nos aquíferos. Por isto, reduz-se para 15% a disponibilidade dos recursos hídricos no estado líquido dos 3% de água doce realmente existente. A água é sem dúvida um recurso extremamente reduzido, que deverá ser preservado (Tundisi, 2003). Dada a escassez deste recurso a sua distribuição deve assentar na transparência, na sustentabilidade e em princípios equitativos (LNEC, 2002). Pois apenas com a consciencialização da existência de um problema que afecta gravemente milhões de pessoas e poderá afectar ainda mais, com o aumento previsto do consumo, se poderão tomar medidas na sequência da gestão sustentável dos recursos hídricos, com vista a responder aos problemas já identificados.
“Falar de água é falar de vida; portanto, debater sobre a gestão dos recursos hídricos é, inevitavelmente, tratar da questão preponderante à qualidade de vida de um
17 povo, de uma nação” (Oliveira, 2007). De acordo com o autor citado, o desafio que se propõe à sociedade académica, e por fim às entidades governamentais é o planeamento e a orientação deste recurso, tendo em linha de conta a distribuição tão irregular no espaço físico do mesmo. A distribuição irregular da água tem ditado o desenvolvimento das nações, e é a principal razão para a existência de variadas carências.
“Nenhuma medida poderia contribuir mais para reduzir a incidência de doenças e salvar vidas no mundo em desenvolvimento do que fornecer água potável e saneamento adequado a todos” (Kofi Annan, 2003). A solução para o desenvolvimento sustentável destas regiões, afirma-se como urgente e é apenas possível com a satisfação das necessidades básicas das populações, como a água potável, o saneamento e a alimentação. A água é um factor importante em todos os sectores económicos e necessários a todo o tipo de actividade (WWC México, 2006). A industrialização e desenvolvimento das sociedades tende para o aumento do consumo de água em 40% e uma necessidade adicional de 17% para a produção de alimentos em 2025. O aumento da necessidade de consumo irá tornar as várias necessidades conflituantes, dado que partilham o mesmo interesse. De acordo com estes dados comprova-se a necessidade de uma gestão eficiente dos recursos, devido não só ao previsto aumento do consumo e das necessidades, mas também da consciência da escassez dos mesmos. Com o aumento das necessidades de consumo e o sentimento de obrigatoriedade dos governos responderem a estas necessidades, de modo a não atrasar ou prejudicar o desenvolvimento das actividades, torna-se imprescindível a gestão integrada dos recursos, de modo a rentabilizar e a aproveitar ao máximo os recursos existentes (WWC Hague, 2000).
2.2. Os Recursos Hídricos no mundo:
Os recursos hídricos e a sua gestão são um tema cada vez mais abordado no mundo, não só pela amplitude do tema mas também pela sua importância. Pois além de nos afectar a todos, é um recurso vital que se tem tornado escasso e necessita de protecção e gestão adequada. A existência de várias organizações e a realização de conferências e debates tem funcionado como impulsionadores destas questões e consciencializado governantes para a sua extrema importância. Além da consciencialização dos dirigentes, esperam-se medidas associadas à legislação nacional,
18 directivas comunitárias e outros acordos internacionais que vão de encontro a uma gestão sustentável dos recursos hídricos. O 4th Water World Council, vem reforçar a ideia da escassez da água e da sua vital importância para a humanidade e incentiva várias medidas para a implementação de uma gestão integrada dos recursos hídricos. Esta gestão integrada visa uma gestão coordenada e eficaz de todos os recursos directamente relacionados com o desenvolvimento sustentável. Neste contexto são tomadas medidas no plano local, regional e nacional, medindo a progressão das medidas tendo em conta os objectivos definidos e pretendidos. Numa primeira fase é analisada a situação existente compreendendo as condições políticas, económicas e sociais, reflectindo nas várias abrangências e necessidades de água. Após a contextualização e numa acção coordenada tomam-se decisões visando uma gestão sustentável dos recursos hídricos, não excluindo a importante participação pública (WWC México, 2006).
A Agenda 21 pretende assumir um compromisso político a nível ambiental, fomentar a cooperação internacional e envolver as organizações não-governamentais neste sentido. Este programa pretende alertar e envolver toda a comunidade internacional para os problemas dos países em desenvolvimento. Os recursos hídricos são uma das problemáticas abordadas, e desenvolvidos alguns temas mais relevantes que influenciam directamente a disponibilidade de água. Citam-se alguns exemplos: “Combate ao desflorestamento”, “Luta contra a desertificação e a seca”, “Desenvolvimento rural e agrícola sustentável”, “Protecção da qualidade e do abastecimento dos recursos hídricos: aplicação de critérios integrados no desenvolvimento e uso dos recursos hídricos”. Tendo em conta o último tema citado, retira-se como objectivo global o compromisso de satisfazer as necessidades hídricas de todos os países para o desenvolvimento sustentável dos mesmos. Para isto, é necessário uma abordagem dinâmica e multi-sectorial da gestão dos recursos hídricos e a protecção e conservação destes. Prevê-se para este efeito, o reforço dos mecanismos institucionais e legais que promovem a política hídrica e a implementação de projectos e programas no mesmo sentido, bem como a sensibilização e participação pública (Agenda 21, 1992).
No caso da União Europeia (UE), surge como preocupação a orientação da gestão da água de forma a garantir a saúde pública, assim como a sustentabilidade de ecossistemas aquáticos e ecossistemas terrestres associados. A gestão da água passa por um processo dinâmico e participativo que dispõe de ferramentas e informação de apoio
19 aos sistemas de decisão. Existem vários parâmetros ou índices que devem ser analisados, tais como: as alterações climáticas, previsão do aumento das populações e os locais preferenciais de concentração e crescimento da população. É necessário considerar as pressões e a distribuição do consumo, sendo estes factores variáveis no tempo e em quantidade. São caso disso: a agricultura, o desflorestamento e florestamento, que influenciam directamente o escoamento e as infiltrações no solo. É ainda relevante, para a gestão dos recursos hídricos, considerar a unificação das fronteiras para uma gestão que não comprometa as necessidades dos países que os partilham, exemplo disto será Portugal e Espanha. Para garantir uma gestão sustentável dos recursos hídricos é vital um conhecimento profundo e rigoroso daquilo que existe, sendo possível efectuar previsões e garantir o abastecimento das necessidades com os menores gastos, tanto económicos, como da própria água. A monitorização dos sistemas, o desenvolvimento e aplicação de tecnologias mais limpas e eficientes, são alguns dos princípios da DQA (Timmermam, 2005).
Esta gestão que se pretende sustentável, pode assentar numa tentativa de redução do consumo, sendo a tarifação um dos apelos mais considerados. Assim, na Europa a análise dos sistemas de tarifação e controlo dos mesmos, têm sido vistos como forma de gestão sustentável do recurso água, desde que os modos tarifários não ponham em causa a justiça social do seu uso a longo prazo e não comprometam a sua qualidade. Promove-se a “utilização eficaz da água” como ferramenta de gestão sustentável, nascendo deste princípio a DQA. Neste sentido, são analisadas cinco cidades, Atenas, Amesterdão, Londres, Sevilha, e Telavive, na tentativa de relacionar os custos com os consumos e tendo como objectivo a diminuição dos mesmos, garantindo sempre o princípio fundamental, a distribuição equitativa do recurso. Pretende-se que a gestão dos recursos se baseie na utilização sustentável da água definida como “ o padrão de uso que garante a satisfação das necessidades dos presentes e das gerações futuras” (Bithas,2008).
No caso da Agência Europeia do Ambiente (AEA), que com a procura de indicadores hídricos pretende desenvolver relatórios que respondam a algumas questões políticas sobre as águas europeias, dando assim um contributo para o desenvolvimento da gestão dos recursos hídricos. Estes relatórios clarificam os objectivos e metas da política de água comunitária e pretendem identificar as lacunas existentes nessas mesmas políticas. Estas políticas têm sido ajustadas a todos os membros da EU, sendo que aos novos membros da UE, como os países de Leste tem sido dada uma atenção especial, pois estes possuem características próprias. Nestes países, o uso de água para
20 fins agrícolas tem diminuído, devido à redução da produção agrícola. A manutenção dos sistemas de irrigação tem sido descuidada, e os custos de electricidade têm disparado devido ao necessário bombeamento da água. A preocupação da UE reside na possibilidade destes países retomarem a sua actividade agrícola e de existirem possibilidades na comunidade europeia para responder a esta situação, (AEA, 2003). Ainda de acordo com os relatórios da AEA,“18% da população europeia vive em países comstress hídrico”, nos países mediterrâneos, devido não só ao aumento do consumo com a exploração agrícola, mas com a intensiva exploração dos aquíferos para abastecimento. De acordo com Cai, (2007) “ o stress hídrico ocorre quando a necessidade de água excede o montante disponível durante um período ou quando a má qualidade restringe ouso”. Os países do norte da Europa e a Bulgária tem mais recursos hídricos, do que países como a Holanda, Luxemburgo e Portugal, que se encontram dependentes das alterações climáticas, sendo obrigados a lidar com situações extremas de forma sustentável, o que frequentemente põe à prova o sistema de gestão. Além das questões normalmente consideradas para uma correcta gestão da água, é necessário considerar outros parâmetros, como a perda de água por fugas resultantes dos sistemas de distribuição de água, que em algumas situações tomam valores preocupantes. Este factor pode ser significativo, excedendo os 20% na Bulgária, 50% em Itália e em França 30% (Relatório da AEA, 2003).
A agricultura apresenta-se como uns dos maiores consumidores de água, bem como a industria, o sector doméstico e ainda o turismo de acordo com a estação do ano. Estes consumos representam uma pressão significativa nos recursos hídricos (Relatório da AEA, 2003). No caso da agricultura e com sistemas de irrigação, indispensáveis para uma agricultura que se pretende competitiva, torna-se fundamental uma gestão rigorosa dos recursos hídricos, nomeadamente das águas subterrâneas. Em Espanha, na bacia do Guadiana, para a gestão do sistema de aquíferos da “Mancha Oriental”, o organismo responsável, JCRMO, (Junta Central de Regantes de la Mancha Oriental), desenvolveu um sistema de informação geográfico específico que permite a análise de variáveis temporais e espaciais, em tempo real, permitindo regulamentar a extracção da água e estimar o necessário para os sistemas de irrigação (Belmonte, et al, 1999).
Não basta somente gerir o que existe, é necessário preservar os recursos e na tentativa de ensinar e consciencializar as populações sobre a importância da água, foi desenvolvido pela Universidade do Arizona um modelo cujo objectivo é servir de ferramenta pedagógica. Este modelo permite à comunidade compreender melhor a
21 política da água e participar no desenvolvimento equitativo e sustentável da gestão da água, sendo por isso um modelo simples e fácil com vista apenas à compreensão dos conceitos e os impactos das decisões tomadas. Com isto pretende-se que os principais consumidores de água iniciem um consumo adequado às necessidades e percebam a importância de consumirem apenas o necessário (Williams et al, 2009). O consumo exacerbado é um dos maiores problemas para a gestão dos recursos hídricos. “A crescente complexidade de problemas relacionados com a gestão dos recursos hídricos faz com que se torne necessário a adopção de novas metodologias” (Lima et al, 2003). A gestão dos recursos hídricos não contempla apenas os consumos e necessidades, mas ainda outras problemáticas como variações de precipitação, nas quais também existe a necessidade de processos automatizados (Kannan et al, 2008). No caso de estudo da bacia Atibaia no estado de São Paulo, a análise dos índices de confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade que medem o desempenho, permitem estudar as falhas de um sistema hídrico e de acordo com as necessidades de abastecimento procurar decisões estratégicas que favoreçam a sustentabilidade deste recurso e não comprometam o uso nem as gerações futuras. Esta análise descreve e prevê o desempenho do sistema em situações de falha ou de desempenho insatisfatório (Lima, et al 2003).
A China teve um crescimento incomparável da economia e da população nos últimos tempos, que entre outras consequências, provocou um abrupto aumento do consumo, não só por parte das novas indústrias e sistemas de irrigação na agricultura, mas também pela população que se deslocou para os grandes centros, provocando uma diminuição da qualidade da água. O aumento da produtividade e a transformação de um país com milhões de habitantes numa super potência económica teve inúmeras repercussões nos recursos hídricos, o que exige por parte das entidades governamentais um estudo da gravidade da situação bem como medidas eficazes e capazes de responder aos desafios colocados. No caso de estudo de Tianjin, na China, os modelos de simulação dinâmica (SD), são aplicados na resolução de problemas de simulação em grande escala e com vista a encontrar soluções sustentáveis. Este tipo de simulação tornou-se uma solução indispensável devido à sua capacidade de análise e gestão dos recursos hídricos em grande escala, que possibilitou a análise do sistema hídrico da China como um todo, e a resolução de problemas sem o surgimento de novos conflitos noutros pontos. Outra mais valia da simulação dinâmica utilizada na China é a variação dos dados no tempo e a sua capacidade de analisar uma grande
22 quantidade de parâmetros e permitir uma avaliação temporal. Considera taxas e dados variáveis no tempo, como taxas de natalidade e mortalidade, índices que num curto espaço de tempo sofrem grandes flutuações, considera deslocações da população, por exemplo dos meios rurais para os grandes centros urbanos à procura de emprego e melhores condições de vida. A informação recolhida é variável no tempo, sendo que permite realizar previsões futuras baseadas no presente, que é também avaliado de acordo com as evoluções passadas e acontecimentos repetitivos (Zhang et al, 2007).
A preocupação da China com a gestão dos recursos hídricos intensifica-se quando se trata de sistemas de irrigação, que exercem uma enorme pressão sob os recursos hídricos, já bastante limitados. Esta pressão e a consequente falta de recursos, reflecte-se no preço da água, o que compromete negativamente os rendimentos dos agricultores. Devido à lentidão das medidas do governo para responder a estas necessidades, formaram-se instituições de agricultores e outros utilizadores que pretendem informar e tomar medidas para a gestão da água aumentando a eficiência dos sistemas de irrigação. Esta gestão localizada origina alguns problemas, pois cada aldeia tem uma instituição e cada uma defende os seus interesses, e dada a escassez da água surgem vários conflitos, que muitas vezes se tornam graves. Estas instituições são organizadas, existindo sobre elas um total desconhecimento, tanto em número, como nas medidas que propõem. A política governamental é quase inexistente nesta área, e surgem enormes problemas devido ao elevado stress hídrico. As políticas de gestão da água para a agricultura irão colidir com as da indústria, cidades e ecossistemas e transformar-se-ão num motivo de preocupação quanto à instabilidade social, económica e ambiental, devido à tentativa de distribuição equitativa dos recursos. Apesar de se antever dificuldades na gestão dos recursos hídricos na China, é reconhecida a necessidade e urgência de medidas (Huang et al, 2008).
A difícil gestão dos recursos hídricos e problemas com a alteração do uso do solo, devido ao aumento da população e das suas necessidades, representam algumas das preocupações do Norte da China, por exemplo a conversão da zona de floresta em zona de produção agrícola e habitação, que diminui o armazenamento de água, em prol do escoamento e do aumento do fluxo da água, originando inundações que nem sempre são comportadas pelos reservatórios criados, transformando-se em catástrofes (Cai, 2007).
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2.3. Os Recursos Hídricos em Portugal:
À questão dos recursos hídricos em Portugal e à sua gestão sustentável tem sido dada uma nova ênfase. A gestão dos recursos hídricos é indispensável a nível nacional, visto a distribuição dos recursos e a sua dependência das condições climatéricas. Portugal está como outros países sujeito a situações extremas. A distribuição e concentração das populações, desde sempre reflectiu a disponibilidade dos recursos hídricos, pois a localização e implementação das cidades sempre privilegiaram a existência de linhas de águas e a segurança das encostas. As diferentes precipitações e as características geológicas e climáticas são aspectos variáveis de norte a sul do país, o que se reflecte na quantidade da água drenada pelos rios e consequentemente na forma de armazenamento e aproveitamento dos recursos hídricos (Quercus, 2008).
Verifica-se, desde 1980 uma maior frequência e intensidade de situações atmosféricas extremas, como ventos fortes, secas, precipitações longas e muito intensas, e o aumento da concentração urbana que ameaça a total impermeabilização dos solos. A gestão dos recursos hídricos terá de contemplar as situações extremas e a capacidade de resposta dos sistemas nestas situações, não permitindo que estas, apesar de extremas e adversas se transformem em catástrofes. Neste âmbito e numa tentativa de resposta, surge porexemplo, a monitorização de secas com análise da precipitação fundamentada num modelo de distribuição das secas regionais, que visa, de acordo com a gravidade da seca, desencadear mecanismos para a mitigação das mesmas (Santos e Henriques, 1998). Estas situações constituem novas problemáticas e novos desafios que exigem estratégias e aplicação de medidas, no âmbito da gestão sustentável dos recursos hídricos e ainda a nível do planeamento e ordenamento do território. Os casos das situações extremas são necessariamente pontos a considerar na gestão dos recursos hídricos, não só para previsão e mitigação de efeitos, mas também com vista a aproveitar essas situações para identificar falhas nos sistemas e aplicar correcções importantes (Alves, 1998).
Portugal apenas explora metade dos seus recursos hídricos, sendo que em 2006 apenas 80% da população tinha acesso a água em quantidade e qualidade, sendo um número abaixo da média da UE, com 95%. A prioridade da política nacional nestes assuntos é atingir as metas impostas pela União Europeia, recorrendo por exemplo, à
24 construção de barragens para o aproveitamento de recursos de água doce, com albufeiras que regularizem o curso da água e optimizem a água armazenada, podendo ser utilizada para alimentar sistemas de irrigação e consumo ou produção eléctrica (Diário Económico, 2007).
Segundo dados da EDP, Portugal apenas explora 56% do potencial hídrico, isto é justificado pela partilha dos principais rios com a vizinha Espanha, ficando assim dependente da sua política e planos para a gestão dos recursos comuns. Traduz-se esta situação, numa redução significativa do caudal que chega efectivamente a Portugal, especialmente em períodos de seca no país vizinho (Diário Económico, 2007).
A convenção sobre cooperação para a protecção e aproveitamento sustentável das águas das bacias hidrográficas Luso-Espanholas representa um desafio para a gestão dos recursos hídricos. A confiança mútua e o fortalecimento das relações são uma das condições para a gestão que requer avaliações técnicas e troca de dados e informações. A convenção analisa não só o aproveitamento das águas, mas ainda as descargas dos efluentes e a qualidade da água, não esquecendo a mitigação das situações adversas (PNA, 2004).
De acordo com os dados citados, é portanto indispensável uma gestão sustentável dos recursos hídricos quer pelas dificuldades associadas ao país, quer pelo compromisso assumido com a UE “que funciona como força externa propulsora de uma estratégia política direccionada, perante a afirmação da consciência ambiental e a procura de uma vantagem competitiva” (Pacheco, 1998).
A DQA visa uma gestão integrada dos recursos naturais, representando um avanço na protecção e preservação das águas, actuando em dois domínios: a harmonização do quadro legal e institucional Português e na realização dos planos de Bacia Hidrográfica e no Plano Nacional da Água. A visão inovadora e as mudanças introduzidas pela nova política consideram as interrelações entre a água, solo, fauna e flora, de modo a promover um ambiente equilibrado. São apresentados alguns aspectos que garantem a preservação dos recursos naturais, como a protecção das águas, (águas doces, superficiais, subterrâneas, águas de transição e águas costeiras). Esta preocupação é ao nível da quantidade mas também da qualidade. A qualidade das massas de água tem sido um ponto de interesse e de estudo em Portugal. Apenas a água que respeite os índices definidos para o “bom estado da água”, poderá ser considerada e quantificada para a gestão da disponibilidade de água. Desta forma, um dos objectivos e preocupações da DQA é em primeiro lugar atingir a qualidade das massas de água
25 (DQA, 2000). Verifica-se que devido à intensa actividade de regadio junto às barragens espanholas, as águas que chegam a Portugal provenientes desses regadios é de má qualidade. Em Espanha a construção de barragens deveu-se principalmente à necessidade de regadio para a agricultura, no caso espanhol existem trinta e cinco grandes barragens e em Portugal catorze e muitas das bacias hidrográficas portuguesas são partilhadas com Espanha o que nem sempre se tem traduzido como benéfico, principalmente no que diz respeito à qualidade das massas de água. Mas não só as águas vindas de Espanha influenciam a qualidade da água. São referidos outros focos industriais de poluição. No caso de estudo da bacia hidrográfica do Douro relativamente ao estado e alterações das massas de água no sector Português bem como ao cumprimento disposto no art. 15º da DQA, verifica-se a degradação da qualidade da água devido à alteração dos parâmetros microbiológicos e indicam-se os principais causadores da poluição. Neste trabalho define-se quais as massas de água em mau estado e identificam-se essencialmente através de análises químicas as principais substâncias que prejudicam a qualidade das águas e define-se um sistema de avaliação das águas em risco e que não cumprem as normas impostas pela Directiva (Cortes e Ferreira, 2006).
Outro ponto de referência a considerar na gestão das bacias hidrográficas e neste caso nas bacias internacionais, é a cooperação e a partilha de informação entre países vizinhos. Dado que 50% dos recursos hídricos têm origem espanhola e ainda que as bacias hidrográficas dos rios Minho, Douro, Lima, Tejo e Guadiana são bacias partilhadas, a DQA propõe um trabalho conjunto para a gestão de bacias internacionais. Avaliando o caso luso-espanhol, apenas com um esforço e a gestão partilhada tendo como objectivo a satisfação das necessidades de ambos os países, será possível garantir o bom estado das águas, a eliminação da poluição e a gestão dos recursos hídricos existentes de forma sustentável. Prevê-se nestes casos a elaboração de um único plano de gestão da bacia hidrográfica que não divida a bacia em duas partes mas que na sua globalidade sejam previstas acções que satisfaçam todas as necessidades e não esgotem o recurso (DQA, 2000). De acordo com Cortes (2006), as convenções até agora assinadas pelos dois países pouco contribuíram para a gestão sustentável das bacias hidrográficas e para a satisfação das necessidades da parte portuguesa. A convenção assinada não satisfaz na totalidade os interesses portugueses em qualidade e quantidade de água (Diário de Notícias, 2005). Neste contexto refere-se a DQA como solução
26 possível para amenizar os conflitos existentes e promover a gestão partilhada dos recursos hídricos (Cortes, 2006).
A gestão da água e das bacias hidrográficas prevê a participação dos consumidores e do público em geral. São ainda usados instrumentos de planeamento que servem de suporte das novas políticas para a gestão dos recursos hídricos, como o PBH e o PNA. Numa primeira fase diagnosticam e enquadram a situação dos recursos hídricos e realizam-se previsões sócio-económicas que visam, relacionar em termos de recursos hídricos, a disponibilidade e a necessidade de água. Nestes documentos são apresentados objectivos cumpridos em programas de acção que contemplam a construção e manutenção de infra-estruturas e acções a nível ambiental. Todos os projectos até 2006 foram apoiados pelo fundo Comunitário Europeu (III quadro comunitário de apoio). O sucesso destes planos depende de outros instrumentos de ordenamento do território já existentes, como os planos especiais e ainda os planos municipais de ordenamento do território, e a pormenorização de outros assuntos como as zonas costeiras e estuários entre outros importantes para uma global gestão da água (Vieira, 2003).
A gestão dos recursos hídricos em Portugal torna-se imprescindível tendo em conta o aumento da procura, de acordo com os dados do Governo e do Ministério do Ambiente e Ordenamento do Território e do Desenvolvimento, estima-se que a procura de água em Portugal seja de 7 500 milhões de m3/ano, sendo que, 87% são disponibilizados para a agricultura, 8% para abastecimento urbano e 5% para a indústria. Um dos problemas considerados na gestão da água é a perda, associada à insuficiência do uso, dado que só no sector agrícola e no abastecimento, 40% da água é desperdiçada e na indústria 30% (Portal do Governo, 2008).
De acordo com estes dados verifica-se que a gestão da água e dos recursos hídricos é, além de uma questão ambiental, de sustentabilidade, e social mas também uma questão económica e empresarial. Na gestão dos recursos hídricos e na forma como ocorrerá, prevalecerá a gestão empresarial, não sendo determinada exclusivamente por aspectos de ordem financeira e não tendo como objectivo máximo a obtenção de lucro. Sendo assim cumprida a política da água e tendo em conta os aspectos ambientais, isto porque a água é um bem comercial com a particularidade de ser essencial à vida, bem como às actividades económicas e ao desenvolvimento de um país. As organizações responsáveis pela gestão deverão ser consideradas empresas públicas municipais centradas na rentabilidade, não menosprezando preocupações anteriormente referidas. A
27 gestão dos recursos deverá incentivar à poupança da água, pois de acordo com dados do governo, uma poupança no consumo da água representa um valor de 0,64% no Produto Interno Bruto Nacional (Pacheco, 1998). É possível classificar os recursos hídricos como bens públicos, sendo por isso regulados pelo Estado. A distribuição destes recursos terá de ser feita de forma equitativa o que representa várias dificuldades no desenvolvimento de sistemas financeiros e na definição de regras para a sua distribuição. Esta tarifação e análise dos preços têm funcionado como instrumento de gestão, com o objectivo de aproximar o custo privado ao custo social. A tarifação da água funciona como pagamento do aproveitamento, tratamento e armazenamento da água, mas principalmente como incentivo à poupança dos recursos hídricos. O sistema financeiro é aplicado com a cobrança dos serviços, ou seja, existe uma taxa destinada a custear a disponibilidade do serviço relacionada com o investimento da produção. A tarifa terá de assegurar os custos de exploração, manutenção e a continuidade do serviço. A cobrança da utilização destes recursos, vitais ao desenvolvimento e quotidiano das sociedades, deve garantir a possibilidade de todos poderem aceder e utilizar este recurso, não devendo ser condicionada por factores externos. A questão da equidade é um pouco utópica, dada a distribuição das populações, opções políticas, erros de dimensionamento, variações sazonais do consumo não consideradas, entre outras. Todas estas condicionantes conduzem a uma situação de injustiça social, porque existirão sempre consumidores com um serviço de qualidade inferior e com o mesmo tipo de tarifação ou tarifações diferentes (Sá, 1998).
Além da tarifação como medida de incentivo à poupança e gestão dos recursos existem planos de bacias hidrográficas que prevêem a gestão e protecção das mesmas. O plano de bacia hidrográfica do Douro é um “documento enquadrador, estratégico e programático do desenvolvimento do processo de planeamento dos recursos hídricos”, sendo considerado um salto qualitativo para uma política coerente dos recursos hídricos. Neste âmbito, são tomadas medidas de gestão relacionadas com as carências das infra-estruturas básicas, a eliminação das disfunções associadas à qualidade da água, à segurança dos consumidores. As medidas a longo prazo a executar, após 2006, visam a recuperação e preservação das condições de sustentabilidade ambiental e sócio-económica, dependentes da utilização dos recursos hídricos e tendo como base a aplicação da DQA. A implementação de um sistema de gestão integrado dos recursos é baseada num sistema de informação geográfica, no programa de medidas e acções, entre outros. Para a aplicação das medidas de gestão sustentável na bacia hidrográfica do
28 Douro é necessário considerar a cooperação e partilha do recurso com o país vizinho e os acordos internacionais subscritos pelos dois países (Flores e Teixeira, 1998).
2.4. Ferramentas de apoio à decisão:
A complexidade dos problemas relacionados com a gestão dos recursos hídricos, devem-se essencialmente aos inúmeros parâmetros e índices possíveis de analisar, e à necessidade do uso de informação georreferenciada. O facto desta informação variar ao longo do tempo obriga ao uso de ferramentas de apoio à análise e ao estudo, que permitam, num curto espaço de tempo avaliar várias alternativas definindo a estratégia e o rumo a seguir. Existem vários aspectos que necessitam de ser analisados, para melhorar as capacidades de modelação dos sistemas de apoio à decisão, como a representação dos processos hidrológicos, a identificação dos parâmetros em diferentes escalas, incorporação de novas fontes de dados e a avaliação geral associada à aplicação de modelos hidrológicos à escala da bacia hidrográfica (Vasquez e Feyen, 2008). Neste âmbito existem várias ferramentas aplicadas a vários casos de estudo que serão agora abordados. O AQUATOOL, desenvolvido na Universidade Politécnica de Valência, em Espanha, foi concebido como um sistema de suporte à decisão na gestão das bacias hidrográficas. Sendo possível, com esta ferramenta, representar qualquer sistema hidrográfico de forma gráfica com dados georreferenciados. Esta ferramenta apresenta-se como flexível na concepção e fácil na implementação e operação do sistema. É composta por três unidades, uma de simulação da bacia, uma de optimização da gestão da bacia e outra de modelação do fluxo. Possui ainda dois módulos que permitem a avaliação dos riscos. O AQUATOOL é um projecto continuado, que é modernizado e ampliado de forma a responder às novas exigências e ainda para poder competir no mercado. Permite não só desenvolver os planos das bacias hidrográficas, mas numa nova fase, permitirá gerir os recursos hídricos de forma eficaz, a curto e longo prazo. É necessário que a gestão integrada dos recursos hídricos prevaleça sobre a tradicional abordagem destes aspectos, e que sejam usadas preferencialmente as ferramentas disponíveis mais avançadas. No entanto, o que se verifica é um pouco diferente, na medida em que existe um desfasamento entre o último produto exposto no mercado e os
29 sistemas de análise usados pelos profissionais, o que é compreensível devido a vários factores. A receptividade dos Sistemas de Apoio à Decisão é enorme, dado que estas ferramentas são concebidas para ajudar nas tomadas de decisão e responder a perguntas específicas e ainda utilizam a informação disponível de forma dinâmica e interactiva, facilitando em muito, o trabalho das equipas de gestão dos recursos hídricos (Andreu et al, 1996).
Na sub bacia do rio Pinios, para a simulação de uma elevada precipitação que causa frequentes inundações e diversos problemas nas áreas agrícolas e urbanas, é usado o modelo hidrológico NAM, uma componente do DHI MIKE 11. O modelo NAM trata cada bacia como uma unidade única e classifica de forma simplificada o comportamento dos terrenos circundantes tendo em conta a fase do ciclo hidrológico (Stisen et al, 2008).
No Reino Unido são também utilizados os Sistemas de Apoio à Decisão na gestão dos recursos hídricos. As maiores bacias hidrográficas do Reino Unido, são modeladas usando o AQUATOR, que de acordo com a fonte divulgadora do produto, permite o estudo do sistema fluvial e da rede de abastecimento de água. Como outras ferramentas permite a entrada de vários dados e a sua conjugação de forma a obter respostas e alternativas. Utiliza um algoritmo que visa minimizar os custos mas preservar os estados dos recursos. Pode ainda ser integrado e utilizado com outros programas, como SIG que permite aceder às bases de dados com informação georreferenciada. Tem ainda a vantagem de trabalhar em VB (Visual Basic), uma linguagem acessível e de fácil programação (OSS, 2008).
O HYSIM é um modelo de simulação hidrológica que inclui um componente, o ACTIVEX que possibilita ser executado com o AQUATOR. Utiliza dados pluviométricos e de evapotranspiração para simular o ciclo hidrológico como o escoamento superficial, percolação de água subterrânea ou o caudal dos rios. Esta ferramenta é flexível na necessidade de dados e na definição da bacia hidrográfica, sendo que a informação terá de ser diária. Esta ferramenta já foi aplicada em várias situações, na bacia do rio Rotter Kent, Reino Unido, onde o modelo foi calibrado para três sub bacias e foram avaliadas as alterações do fluxo. As múltiplas descargas da indústria provocaram a poluição das águas deste rio, tornando-as inadequadas para o consumo. Contudo, a necessidade de água potável obrigou a um estudo mais profundo do caso e à análise de descargas e captações na tentativa de resolver o problema. Na Etiópia na bacia hidrográfica do Omo, Gihe, foi estudado o potencial da bacia para os
30 necessários sistemas de irrigação e desenvolvimento hidroeléctrico. No Quénia, o mesmo modelo avaliou as capacidades de gasodutos e oleodutos e simulou os efeitos das alterações climáticas e ainda a influência da utilização humana, procurando mitigar os impactes ambientais das captações nas nascentes. É ainda possível citar o exemplo da sua aplicação na Índia, na modelação de bacias hidrográficas e encaminhamento do fluxo da precipitação da forma mais rentável para os sistemas de irrigação (WRA, 2008).
Vários são os parâmetros possíveis e necessários de analisar e que podem contribuir para o desenvolvimento de outras ferramentas melhorando a gestão dos recursos hídricos. Dificilmente uma única ferramenta engloba e permite a análise de todos os parâmetros possíveis de analisar, por isso, muitas vezes para possibilitar uma análise global e detalhada é necessário utilizar vários modelos que permitem realizar o estudo de uma parte de cada vez. Dada a importância da topografia na distribuição do fluxo e do escoamento, o mapeamento e levantamento topográfico são indispensáveis para a compreensão e gestão das bacias hidrográficas. A ferramenta DEM´S, (Digital Elevation Model), é uma fonte de informação topográfica e de drenagem superficial que serve como base de dados necessária a outros programas de gestão que precisam de uma representação digital da informação topográfica. A informação pode ser importada e analisada por um sistema de informação geográfica necessário a qualquer ferramenta de apoio à decisão na gestão sustentável. Esta informação é conseguida pelo contorno dos mapas existentes, digitalizados e elevações baseadas em fotografia aérea e imagens de teledetecção via satélite (Garbrech e Martz, 2008).
O software MIKE SHE, é outro exemplo de um sistema integrado de simulação hidrológico. Foi concebido no âmbito do sistema europeu, por um consórcio de três organizações europeias: o Instituto de Hidrologia no Reino Unido, o SOGREAH, (Société Grenobloise dEtudes et dApplications Hydrauliques), na França e o DHI Environment Heath na Dinamarca. Simula o fluxo das águas baseado no ciclo hidrológico e a partir de informações como o escoamento superficial, infiltrações no solo, evapotranspiração e águas subterrâneas, contempla ainda a variação espacial e privilegia a informação georreferenciada. A informação georreferenciada é articulada com o software ARCVIEW, (SIG), que permite lidar com grandes quantidades de dados que interligam a variação espacial e a variação temporal. Com os usos de modelos hidrológicos para a gestão de bacias hidrográficas, surge a necessidade de calibração e validação do modelo para cada caso. É necessário utilizar diferentes
31 medições com diferentes variáveis de modo a provar a capacidade e a credibilidade do modelo. Utilizam-se várias fontes de dados para a calibração do modelo, no caso da UE, no National Weater Service, foram utilizados vários modelos nas bacias dos diferentes estados, estudando de forma comparativa os resultados. O modelo MIKE SHE foi calibrado com a aplicação de algoritmos, sendo testados diferentes combinações, várias metodologias e observações para avaliar o desempenho do modelo (Khu et al, 2008). Este modelo MIKE SHE, tem várias potencialidades, sendo possível usá-lo com dados recolhidos com um sensor remoto, sendo depois analisadas as vantagens em relação ao seu uso tradicional, no âmbito dos sistemas de irrigação. Esta ferramenta possibilita a utilização de vária informação hidrológica como o uso e tipologia do solo, mapas, topografia, águas subterrâneas, polígonos de Thiessen, precipitação e evapotranspiração. Esta informação depois de recolhida é transformada em informação georreferenciada com a utilização de um sistema de informação geográfica (Gupta et al 2008).
No Reino Unido, e no âmbito da sustentabilidade urbana, desenvolveram-se trabalhos que assentam num programa designado “Water Cycle Management for New Developments”, que fornece orientações e várias ferramentas de apoio. A ferramenta ou modelo de decisão, denominado “Urban Water Optioneering Tool “ (UWOT), tem como objectivo facilitar a selecção de combinações e alternativas para uma gestão eficiente da água. Este modelo recebe informação hidrológica disponível, bem como dados relativos aos usos, permitindo ao algoritmo a exploração de variadas soluções baseadas em critérios de sustentabilidade e estratégias de gestão. O modelo foi usado com sucesso, sendo que este tipo de análise e tomada de decisões tende cada vez mais para o uso de modelos e ferramentas de apoio à decisão e gestão sustentável de acordo com o desenvolvimento e características de cada situação (Makropoulos et al, 2008).
A preocupação dos países de Leste, tem sido corresponder às exigências da UE. No caso da República Checa, o desenvolvimento de modelos de gestão dos recursos hídricos, tem facilitado responder de forma rápida e o mais económica possível a algumas questões. A criação de um Sistema de Apoio à Decisão complementado por um SIG, surgiu como uma necessidade urgente para responder às novas exigências da DQA. A combinação das duas ferramentas, permite uma avaliação e elaboração de múltiplos cenários, e tem sido usada para delinear estratégias de gestão Municipal de águas de consumo e residuais. O sistema desenvolvido na Republica Checa, “
Pré-32 acession planning for the water sector”, gere todos os factores, importantes e necessários que influenciam os recursos hídricos, com o objectivo de avaliar os impactes económicos e sociais de acordo com as diversas estratégias. É usado para o efeito, o ARCVIEW como SIG, para a introdução da informação de entrada e o MIKE BASIN para a modelação da informação e saída das alternativas de gestão (Jensen et al, 2004).
O modelo HIDROGEIOS baseia-se nos principais processos hidrológicos. Relaciona os fluxos de água captados, as águas subterrâneas e superficiais. Assegura a modelação das características do sistema com um número de parâmetros o mais baixo possível. As combinações dos dados geográficos são função de um horizonte temporal, sendo que o programa estima os valores para pequenas séries temporais em falta. Esta ferramenta oferece estratégias baseadas nos dados de entrada que respondem aos desafios colocados. Estas estratégias, possíveis de aplicar com a utilização destas ferramentas, visam metas bem definidas como atingir os objectivos da DQA e a realização dos planos de gestão das bacias hidrográficas em pormenor sem desrespeitar os aspectos hidrológicos quantitativos e químicos. Visam analisar os impactes das actividades humanas sobre a qualidade e quantidade dos recursos hídricos. Estes estudos são possíveis para bacias hidrográficas no estado perturbado, isto é, quando existe interacção entre águas subterrâneas e superficiais, sendo retirada ou escoada água (Efstrafiadis et al, 2007).
Os programas de apoio à decisão e o seu uso intensivo potenciam a falta de sentido crítico na aceitação dos resultados, a utilização de modelos fora do âmbito para que foram concebidos e ainda problemas com a validação e calibração. Estes problemas promoveram alguma descrença na competência e capacidade dos modelos e ferramentas de apoio à decisão na última década. Verifica-se a criação de modelos com falta de cuidado e rigor na manipulação, falta de perícia e sem o entendimento das reais e diferentes necessidades para os vários problemas da gestão dos recursos hídricos. O projecto “Harmoniaqua”, financiado pela UE, tem como objectivos apoiar os modelos desde a programação, orientando-os em todos os domínios da gestão da água. Este projecto surge numa altura em que a gestão dos recursos hídricos se resume ao uso dos modelos, numa tentativa de responder à DQA. Visto isto, sentiu-se a necessidade de um controlo da qualidade que forneça garantias em todas as fases e domínios de aplicações, como estudos técnica e cientificamente adequados e à execução das tarefas, permitindo assim garantir a qualidade dos softwares. Este projecto tem em conta os vários tipos de
33 utilizadores, os diferentes tipos de modelação computacional e os diferentes domínios da gestão dos recursos hídricos, planeamento, concepção e gestão operacional, ou seja, conhece os meios para atingir o objectivo, a qualidade dos softwares de gestão dos recursos hídricos. O “Harmoniaqua” pretende facilitar a cooperação entre o grupo de estudos e o grupo de modelação, permitindo discutir os projectos científica e tecnicamente a um nível organizacional (Scholten, et al 2004).
Nesta sequência realiza-se desde 1997 um fórum, denominado, “Workshop on large scale hydrological modelling”, com o objectivo de discutir os desenvolvimentos da investigação na área das ferramentas de apoio à decisão, identificação do estado da arte, das dificuldades e perspectivas de investigação (Doll et al 2008).
Os modelos e ferramentas devem ser desenvolvidos de acordo com as necessidades do sistema, todavia, e para analisar as condições adversas do Nordeste Brasileiro, foi concebido o modelo SIM, (Semi-arid Integrated Models). Este modelo procura através da simulação encontrar respostas e estratégias que mitiguem os efeitos destas situações, tornando as regiões menos vulneráveis às mudanças climáticas. Esta análise visa compreender as características da região, como a variabilidade climática, hidrologia, ecológica, meteorológica entre outras, considerando ainda os factores socioeconómicos. Esta ferramenta modela de forma integrada as relações da água com a sua disponibilidade e qualidade, sendo que um modelo integrado regional é a ferramenta mais adequada devido à sua especificidade (Krol et al, 2000).
Segundo a Environmental modelling and software (2007), outros modelos procuram converter os já existentes em ferramentas com capacidade para resolver problemas de gestão dos recursos hídricos, como o projecto FPS-MERIT, (Gestão do Meio Ambiente e Recursos Integrados). Este projecto procura aproveitar modelos já existentes e desactualizados ou mesmo usados em áreas diferentes e convertê-los, após o estudo das suas capacidades, numa ferramenta de apoio à decisão possível de facilitar a gestão dos recursos hídricos. No caso do “Bayseian Networks” (BNS), pretende-se verificar se poderá ser útil para a gestão ambiental e planeamento integrado. O BNS é um modelo baseado na integração gráfica com um modelo probabilístico, sendo que graficamente oferece uma representação causa-efeito, podendo ser considerado como uma ferramenta de apoio à decisão. Foram estudados quatro casos no âmbito dos recursos hídricos que apresentam diferentes necessidades de planeamento e gestão, concluindo-se que o BNS pode ser usado como um modelo de simulação e como ferramenta de apoio à tomada de decisão no âmbito dos recursos hídricos (Castelletti e Soncini-Sessa, 2006)
