Gestão de Águas: Entendendo o Contexto Físico

(1)

1

Gestão

de Á

de

Á

guas

:

Entendendo

o

Contexto

F

í

sico

Ticiana

Ticiana MarinhoMarinho de de CarvalhoCarvalho StudartStudart

São

SãoLuisLuis

2005

(2)

“ Como o gerenciamento de recursos hídricos

acontece em um contexto de valores

humanos e

realidades físicas

, cada sociedade

desenvolve seus próprios objetivos e metas.

A percepção dos recursos naturais pela

sociedade reflete realidades biofísicas,

valores culturais, experiências históricas, da

mesma forma que realidades políticas.

(Perry and Vanderklein, 1996).

(3)

3

Realidades

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(5)

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(8)

(9)

(10)

• Chuva anual de 1.400 mm/ano na

costa até 500mm no Sertão

• Mais de 90% concentrado em seis

meses (Jan-Jun)

• Mais de 75% em 4 meses

(Fev-Mai)

• Evaporação > 2.500mm • Embasamento cristalino

• Resultados = rios intermitentes

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11

Entendendo o o clima, o meio e a sociedade

Chuva

Sistema de águas móveis:

As águas podem ser usadas em locais diversos de onde

precipitam (SAM) Clima

Sistema físico

Sistema de águas fixas:

As águas só podem ser usadas no local onde

precipitam (SAF)

Agricultura de sequeiro

• Muito vulnerável às

variabilidades climáticas

• Secas freqüentes

Atividades robustas: irrigação, abastecimento de cidades,

indústrias...

A vulnerabilidade climática é reduzida armazenando-se água em reservatórios e tomando as decisões táticas e estratégicas.

Sistema social

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A adaptação do homem ao clima no SAF

Secas = f (chuva total, distribuição temporal, evapotranspiração; ciclo vegetativo da cultura)

Duração contínua máxima anual de umidade no solo

- DCMAUS

-Duração do ciclo vegetativo - DCV

-Seca: DCV > DCMAUS

(13)

13

• Distribuir (ou não) sementes; • Plantar (ou não) plantar;

• Selecionar a cultura a plantar (ciclo curto ou longo); • Selecionar a área onde plantar (área e locação)

Decisões no SAF

(14)

As secas no SAM

Modelos Estocásticos

• A memória dos sistema está nas águas

armazenadas na natureza (açudes,

aqüíferos, ...)

• Q

_t+1

=

?Q

_t

+

?

(15)

15

Decisões no SAM

ESTRAT ÉGICAS

• aperfeiçoar as previsões;

• construir estruturas hidráulicas (movimentação de água)

T ÁTICAS

• iniciar, mais cedo, a movimentação de água entre reservatórios;

• iniciar racionamento;

• iniciar campanhas massivas de educação; • iniciar negociações para re-alocação

(16)

Os sistemas h

í

dricos

São estruturas naturais, ou construídas pela sociedade,

usadas com a finalidade de ajustar a oferta à demanda em termos de tempo, local, quantidade e qualidade.

– Reservatórios, lagos e rios (dimensões tempo e quantidade e espaço)

– Adutoras (dimensão espaço)

(17)

17

Reservatório como solução

• Produção de energia elétrica de baixo custo relativo;

• Água para irrigar terras férteis; • Água para abastecimento de

populações;

• Condições para piscicultura; • Redução de cheias a jusante; • Criação de paisagens;

• Criação de ambientes de recreação

(18)

Contudo, na busca de controlar cheias e mitigar secas construindo barragens as pessoas criaram outros tipos de problemas. @ Ed Kashi /Corbis http://www.nationalgeographic.com

(19)

19

Problemas ambientais

• Deslocamento de populações • Inundação de terras férteis • Barreira à migração de peixes • Inundação de locais históricos • Perdas de valores estéticos • Retenção de sedimentos

-impactos nos estuários

• Sensação de insegurança das populações de jusante

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A açudagem como solução preferida

“ Já em meado do século passado (século XIX), o senador Francisco de Brito Guerra, com o espírito muito

lúcido e prático que o distinguia, reconhecendo o alcance e a necessidade do açudamento do sertão ,

proclamava que seria feliz quando suas águas não chegassem ao oceano.”

Modernamente seria o ...

PROGRAMA EXTRAVAZAMENTO ZERO

“No sertão mais vale deixar à família um bom açude do que um rico palácio. Dessas verdades estão todos mais ou

(21)

21

A gestão dos estoques de

á

gua

1- Gestão integrada

2 - Decisão sobre o dimensionamento

Fase 1- Autocracia hidrológica empírica

–

2Va e Rippl Década de 1960:

(22)

O que aconteceu no passado é

uma boa estimativa para o que vai

(23)

23 Rio Moxotó 0 50 100 150 200 250 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1984 Vazão (hm³/ano)

Rio Moxotó (hipotético)

0 50 100 150 200 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1984 Vazão (hm³/ano)

Grande Variabilidade_{Grande Variabilidade}

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A gestão dos estoques de água

Fase 2- Atual - Contribuição científica

– Hidrologia provê informações para a tomada de decisão sobre o tamanho dos reservatórios

– Usa critério para definir a vazão regularizada ( estado de equilíbrio como ponto de convergência.

(25)

(26)

A influência do volume inicial ...

_{A influência do volume inicial ...}

Açude Poço da Cruz

35 45 55 65 75 85 95 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

extensão da série (anos)

vazões regularizadas (hm³/ano)

vazio metade cheio equilíbrio

(27)

27

Efeitos da fase hidráulica

• Construção de uma rede de pequenos, médios e grandes reservatórios sem uma visão de sistema • Algumas bacias hidrográficas ficaram saturadas. A

construção de novos açudes resultava em redução da regularização da produção de água da bacia (exemplo: Várzea do Boi)

(28)

Exemplo concreto: Açude Várzea do Boi

• Isolado

• Q₉₀ = 7,4hm³/ano • 37 reservatórios a

montante

• Hoje Várzea do Boi – Q₉₀= 4,4 hm³/ano

• Somatório 37 açudes = Q₉₀ = 1,0hm³/ano

(29)

29 CV =1.3 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 3500,0 4000,0 1900 1908 1916 1924 1932 1940 1948 1956 1964 1972 1980 1988 1996 2004 Year Volume (hm3)

Reservoir Yield Evaporation Loss Liquid Discharge to the Ocean

Modificações hidrológicas na bacia do Jaguaribe decorrente da grande açudagem

(30)

Qual seria o efeito se a variabilidade dos deflúvios fosse menor (Cv = 0,2)

SIMULAÇÃO - (O que é) CV =0.2 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 3500,0 4000,0 1900 1908 1916 1924 1932 1940 1948 1956 1964 1972 1980 1988 1996 2004 Year Volume (hm3)

(31)

31

Em um regime hidrológico de

deflúvios de alta variabilidade, é

muito difícil controlar todas as

águas dos rios.

Assim, o Projeto Extravazamento Zero, tão sonhado no Nordeste, ainda não

(32)

Realidades

(33)

33

“Rios como o Mossoró estão secos e há 24 meses estão sem escoar. Se considerarmos os próximos seis meses de verão, ele chegará a dezembro seco, assim teremos o

fato assombroso de um rio de 360 km de comprimento, mais ou menos da mesma extensão do Tâmisa, seco durante 30 meses consecutivos… Nós estamos em julho e contudo muitos sertanejos buscam água a três, seis ou

(34)

Daily discharges on Jaguaribe river at Iguatu-1958 (m3 /s) 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 months

Jaguaribe em Iguatu - Durante a seca de 1958

Era o maior rio seco do Mundo

(35)

35

Vazões Médias Mensais Afluentes Iguatu 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mês Vazão (m³/s)

(36)

No

que

o

entendimento

do regime

fluvial de um

rio

vai

influenciar

a

gestão

das

(37)

37

Exemplo Concreto:

Rio Capibaribe

(38)

1982 ...1992...1998, 1999 ...

Tapacurá

Goitá e Carpina

Enchentes

_Enchentes

1842, 1854, 1866, 1869, 1897 1924, 1965, 1966, 1970 e1975

Secas

_Secas

Rio Capibaribe - Pe

_{Rio Capibaribe}

_-

_Pe

principal fonte de abastecimento da RMR grande causador das grandes enchentes

(39)

(40)

(41)

(42)

Capacidade Máxima (m3)

abaixo de 500.000

500.000 – 1.000.000

1.000.000 – 10.000.000

Acima de 10.000.000

TOTAL

7

911 n° de açudes

892

6

6 Infra estrutura hidráulica

_{Infra estrutura hidr}

_á

_ulica

-36.60 -36.40 -36.20 -36.00 -35.80 -35.60 -35.40 -35.20 -35.00 -8.20

-8.00 -7.80

(43)

43

Açude Município Finalidade Capacidade (m3)

% Carpina _Carpina Controle cheias 270.000.000 33

Jucazinho Surubim Abastecimento 327.000.000 41

Tapacurá S. L. da Mata Abast. e contr. cheias 91.700.000* 11

Goitá Glória de Goitá Controle cheias 51.900.000* 6 Poço Fundo Sta. Cruz do

Capibaribe

Abastecimento e irrigação

27.750.000 3,9

Várzea do Una S. L. da Mata 11.568.010 1,6 Eng. G. Pontes /

Tabocas

Caruaru Abastecimento e irrigação

11.224.714 1,6

Cursaí Paudalho Abastecimento 7.684.000 1,1 Oitis Jataúba Abastecimento e

irrigação

3.020.159 0,4

Santa Luzia Carpina Abastecimento 1.540.263 0,2 Matriz da Luz S. L. da Mata Abastecimento e

irrigação

1.245.000 0,2

Machado Brejo da Madre de Deus

Abastecimento 1.228.340 0,2 Principais reservatórios da bacia

(44)

(45)

45

Rio Capibaribe

Sta. Cruz do Capibaribe Toritama Salgadinho

Limoeiro _{Pau d´Alho}

Vitória de Santo Antão

São Lourenço da Mata

(46)

Regime Hidrológico

_{Regime Hidrol}

_ó

_gico

Sta. Cruz do Capibaribe

Toritama

Salgadinho

Limoeiro _{Pau d´Alho}

Vitória de Santo Antão

São Lourenço da Mata

RECIFE

(47)

47 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s)

Regime Tipo I_{Regime Tipo I}

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

VAZÕES (m3/s) Toritama_Toritama Sta. Cruz do Capibaribe Sta. Cruz do Capibaribe

Regime Tipo II_{Regime Tipo II}

0 5 10 15 20 25 30 35

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s) Limoeiro_Limoeiro 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

JAN FEV MAR A B R MAI JUN J U L AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s)

(48)

Regime Tipo III_{Regime Tipo III} 0 2 4 6 8 1 0 1 2

JAN FEV M A R A B R MAI JUN JUL A G O SET OUT N O V DEZ

VAZÕES (m3/s) 0 10 20 30 40 50

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s)

Vitória de Santo Antão_{Vitória de Santo Antão}

(49)

49

2. Metodologia

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volume morto_{volume morto} conservação_{conservação} controle de cheias_{controle de cheias} Volume não controlado_{Volume não controlado}

DIVISÃO EM ZONAS DIVISÃO EM ZONAS

Abast. Municipal_{Abast. Municipal} Abast. Industrial_{Abast. Industrial}

(51)

51 Alocação do Tipo 1 V_cheias= 10% V_útil V_abast = 90% V_útil Alocação do Tipo 1 V_cheias= 10% V_útil V_abast = 90% V_útil CEN

CENÁÁRIOS DE ALOCARIOS DE ALOCAÇÇÃOÃO

Alocação do Tipo 2 V_cheias= 30% V_útil V_abast = 70% V_útil Alocação do Tipo 2 V_cheias= 30% V_útil V_abast = 70%V_útil Alocação do Tipo 3 V_cheias= 50% V_útil V_abast = 50% V_útil Alocação do Tipo 3 V_cheias= 50%V_útil V_abast = 50% V_útil Alocação do Tipo 4 V_cheias= 0% V_útil V_abast = 100% V_útil Alocação do Tipo 4 V_cheias= 0%V_útil V_abast = 100% V_útil

(52)

TIPOS DE ALOCA

TIPOS DE ALOCAÇÇÃO ÃO -- Volume (milhões de m3₎

Jucazinho Carpina Goitá Tapacurá 327,00 270,00 51,88 91,69 16,35 13,5 2,59 4,58 310,65 256,5 49,29 87,11 VCE = 10%Vútil 31,06 34,65 4,92 8,72 VA = 90% Vútil 279,59 230,85 44,37 78,39 VCE = 30%Vútil 93,19 79,95 14,79 26,13 VA = 70% Vútil 217,46 179,55 34,5 60,98 VCE = 50%Vútil 155,32 128,25 24,65 43,56 VA = 50% Vútil 155,32 128,25 24,65 43,56 VCE = 0 0,00 0,00 0,00 0,00 VA = 100% Vútil 310,65 256,5 49,29 87,11 TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 Capacidade (K) Volume Morto (Vm = 5%K) Volume Útil (Vútil = 95%K)

(53)

53 J u c a z i n h o C a r p i n a T a p a c u r á G o i t á C e n á r i o 1 1 0 1 0 1 0 1 0 C e n á r i o 2 3 0 3 0 3 0 3 0 C e n á r i o 3 5 0 5 0 5 0 5 0 C e n á r i o 4 0 1 0 0 1 0 1 0 C e n á r i o 5 0 1 0 0 3 0 3 0 C e n á r i o 6 0 1 0 0 5 0 5 0 C e n á r i o 7 0 5 0 1 0 1 0 C e n á r i o 8 0 5 0 3 0 3 0 C e n á r i o 9 0 5 0 5 0 5 0 CEN

(54)

METODOLOGIA ADOTADA

simulação - f ( objetivo )

METODOLOGIA ADOTADA METODOLOGIA ADOTADA

simula

simulaçção ão -- f ( objetivo )f ( objetivo )

(55)

55

“ É aquilo que não é, mas a gente faz de

conta que é, para, que se fosse, a gente

ver como seria ”

“ É aquilo que não é, mas a gente faz de

conta que é, para, que se fosse, a gente

ver como seria ”

(56)

Abastecimento d’água

_{Abastecimento d}

_’á

_gua

Simulação

Qual teria sido o comportamento do reservatório no período da série histórica se uma determinada regra de operação houvesse

sido seguida Simulação

Qual teria sido o comportamento do reservatório no período da série histórica se

uma determinada regra de operação houvesse sido seguida

(57)

57

3. Conclusões do Trabalho

(58)

Análise Comparativa

_An

_á

_{lise Comparativa}

0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cenários Eficiência (%) 0 1 2 3 4 5 6 Vazão Regularizada (m3/s) Eficiência (%) Tr=1.000 anos Qr (m3/s) G=98%

Eficiência na redução do pico

(59)

59

Cenários alternativos:

? Máximo compromisso com o abastecimento d’água

? Máximo compromisso com a contenção de cheias

(60)

Três modelos de decisão

_{Três modelos de decisão}

Decisionista: Há uma subordinação dos especialistas àqueles que

decidem politicamente. Os políticos formulam as opções fundamentais das ações a serem executadas; os técnicos especialistas são os que fornecem os elementos racionais que validam a execução das ações.

Decisionista: Há uma subordinação dos especialistas àqueles que decidem politicamente. Os políticos formulam as opções fundamentais das ações a serem executadas; os técnicos especialistas são os que fornecem os elementos racionais que validam a execução das ações. Tecnocrático: O técnico passa a definir as ações. Os problemas são

tratados como questões meramente técnicas; ou como equações que devem ser solucionadas pelos especialistas. Ao político cabe o papel de viabilizar, no contexto sócio- político vigente, as ações preconizadas pela inteligência científica.

Tecnocrático: O técnico passa a definir as ações. Os problemas são tratados como questões meramente técnicas; ou como equações que devem ser solucionadas pelos especialistas. Ao político cabe o papel de viabilizar, no contexto sócio- político vigente, as ações preconizadas pela inteligência científica.

Pragmático: Este modelo implica em um diálogo entre os

especialistas e os políticos. Dessa forma, o desenvolvimento das

técnicas devem ser encaixados em um “projeto político” que deve levar em conta as possibilidades técnicas.

Pragmático: Este modelo implica em um diálogo entre os especialistas e os políticos. Dessa forma, o desenvolvimento das técnicas devem ser encaixados em um “projeto político” que deve levar em conta as possibilidades técnicas.

(61)

61

1.Considerar a acentuada sazonalidades pluvial e fluvial volumes de proteção contra cheias

RECOMENDAÇÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS RESERVATÓRIOS:RECOMENDARECOMENDA_RESERVAT_RESERVAT_Ó_Ó_RIOS:_RIOS:ÇÇÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS ÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS

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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

VAZÕES (m3/s)

Regime Tipo I_{Regime Tipo I}

Toritama_Toritama

Regime Tipo II_{Regime Tipo II}

0 5 10 15 20 25 30 35

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s)

Limoeiro_Limoeiro

Regime Tipo III_{Regime Tipo III}

0 10 20 30 40 50

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

VAZÕES (m3/s)

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63

1.Considerar a acentuada sazonalidades pluvial e fluvial volumes de proteção contra cheias

RECOMENDAÇÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS RESERVATÓRIOS:RECOMENDARECOMENDA_RESERVAT_RESERVAT_Ó_Ó_RIOS:_RIOS:ÇÇÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS ÕES PARA UMA GESTÃO OTIMIZADA DOS

2. As ações dos gestores dos reservatórios tornam-se mais eficientes quando articuladas com moderna tecnologia de previsão de tempo – imagens de satélite

2. As ações dos gestores dos reservatórios tornam-se mais eficientes quando articuladascom moderna tecnologia de previsão de tempo – imagens de satélite

(64)

E

(65)

65

O

clima

e as incertezas

“

O sertanejo vive assustado e sombrio com a expectativa de seca. Desde outubro principia a angústia e o mal-estar. Choverá?

Virá a seca? Poderemos empreender tal serviço? Será de

bom resultado tal emprego de capital? Sortir o estabelecimento

comercial? Ampliar as transações?

(66)

O

clima

e as incertezas

Euclides da Cunha (1902)

“De fato os seus ciclos - porque o

são no rigorismo técnico do

termo - abrem-se e

encerram-se com regime tão notável que

recordam desdobramento de

uma lei natural ainda ignorada”

(67)

67

Os cientistas têm buscado antever as secas para mitigá-la

A previsão como um processo

Os cientistas têm buscado antever as secas para mitigá-la

A previsão como um processo

FONTE:

emite sinais

SENSOR:

capta parte dos sinais

DECODIFICADOR:

decodifica os sinais captados e gera uma mensagem ( previsão)

USUÁRIO:

(68)

A previsão climática como um processo

A previsão climática como umprocesso

A natureza através de seus campos de pressão, ventos e temperaturas do oceano emitem sinais de

como será o clima em uma futuro próximo

(69)

69

A previsão climática como umprocesso

Captam parte das informações emitidas pela natureza e termos

de temperatura da superfície do mar; campos de velocidade dos ventos; campos de pressão da atmosfera...

(70)

A previsão climática como um processo

São os cientistas, os meteorologistas, os hidrólogos,

os matemáticos ...

Analisam os dados coletados pelos sensores e,

usando seus modelos – representações simplificadas da realidade –

fazem as previsões com uma dada margem de erro.

(71)

71

A previsão climática como um processo_A_{previsão climática} _{como um}_processo

usuários

USUÁRIOS

Recebem e analisam a previsão. Fazem suas próprias

avaliações de risco e tomam decisões

(72)