A cobrança eficiente pela garantia de disponibilidade e pelo uso da água : proposta de um modelo multicritério de gestão

A iminente cobrança pela garantia de ter água no ambiente e pelo decorrente uso deste recurso natural deve ser condicionada ao quanto e ao que seja outorgado reter e usar. Tem caráter contingencial, somente sendo aplicável se, onde e quando for necessária. O pretendido é que nada se pague e que haja água para todos em qualquer tempo e lugar, como ocorria no passado. No entanto, este ideal está cada vez mais distante. Diante desta realidade, o trabalho contém uma proposta de como estruturar o problema da possível cobrança em questão, na forma de uma Hierarquia de Objetivos, por meio do emprego dos Mapas Cognitivos, uma forma de representar com ordenamento e consistência o consenso das preferências dos decisores, a partir dos seus valores e percepções particulares, para os contextos decisórios dos Comitês de Gerenciamento de Bacia Hidrográfica. Complementarmente e para fins de operacionalização do instrumento de gestão proposto, utiliza-se a modelagem multicritério para o estabelecimento das contribuições financeiras, através de cotas de participação, buscando o tratamento justo e proporcional aos usuários, além da constante indução ao uso racional da água. Uma aplicação real é apresentada, através de simulações, para a região da bacia hidrográfica do rio Santa Maria, no Estado do Rio Grande do Sul.

Simulação do movimento da água no solo utilizando modelo numérico

Um dos principais desafios para o século XXI é o uso sustentável dos recursos hídricos. A agricultura é a maior usuária desse recurso, sendo responsável por aproximadamente 70% dos gastos globais de água. Para o uso racional da água é necessário o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo na condição de não-saturação. A simulação do movimento da água no solo através da modelagem é uma ferramenta importante no entendimento do sistema solo-água-planta, pois permite a previsão e estudo do comportamento da redistribuição da água no solo de maneira eficiente. Porém a forte dependência entre os parâmetros hidráulicos do solo (teor de água, potencial matricial e condutividade hidráulica) fazem da modelagem um assunto complicado, necessitando de modelos numéricos que utilizem intervalos discretos de tempo e espaço. Esses intervalos devem ser suficientemente pequenos para que dentro de um intervalo as variações dos parâmetros hidráulicos sejam insignificantes. Nesta tese é proposto um algoritmo para a descrição do movimento vertical da água no solo, definindo o intervalo de tempo como função de uma variação máxima admissível do teor de água. O algoritmo foi testado para alguns conjuntos de dados hidráulicos de solos, utilizando as condições de contorno de um experimento de perfil instantâneo. A eficiência do algoritmo foi verificada em situações práticas, como na previsão do teor de água na Capacidade de Campo e na predição do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo. Utilizando o algoritmo, também foram estudados o comportamento da retenção e dos parâmetros de condutividade em relação aos parâmetros de drenagem. Concluiu-se que o algoritmo descreve adequadamente o processo de redistribuição de água no solo utilizando intervalos suficientemente pequenos de tempo e espaço; a forma de discretização do tempo não comprometeu a acurácia das medidas; a previsão do teor de água na Capacidade de Campo e do tempo para ser atingida determinada condição de umidade no solo foram satisfatórias; e o algoritmo permite o estudo das relações entre os parâmetros hidráulicos do solo.

Disponibilidade hídrica para outorga : avaliação de aspectos técnicos e conceituais

O gerenciamento de recursos hídricos visa solucionar conflitos resultantes do uso intensivo da água, resultado do crescimento econômico e populacional, bem como assegurar que a água, recurso natural, finito e insubstituível à vida, se mantenha com oferta adequada e preserve as funções hidrológicas, biológicas e químicas dos ecossistemas. Um dos instrumentos de suporte para esta atividade é a “outorga de uso”, licença emitida pelo Estado, para que o usuário possa derivar determinados volumes de água para atender suas necessidades. Para a instrução de um processo de outorga, é necessário o cotejo de duas grandezas fundamentais: a disponibilidade hídrica (oferta) e a demanda. A demanda pode ser estimada a partir do cadastramento de usuários, dinâmico e contínuo no tempo. A disponibilidade hídrica varia no tempo e no espaço e é estimada a partir da avaliação do regime hidrológico da bacia. Esta é a informação básica de apoio à decisão e possui diversas interpretações, função de particularidades jurídicas, sociais, ambientais e econômicas de cada região. Sendo assim, o objetivo da presente tese se insere na fase inicial de instrução do processo de outorga (planejamento) e a contribuição se concentra na avaliação de aspectos técnicos e conceituais que embasam duas etapas relativas à (i) avaliação de disponibilidades hídricas para outorga, definidas por curvas de permanência de vazões e considerando os aspectos de variabilidade, sazonalidade, aleatoriedade e erros de estimativas; (ii) gerenciamento da outorga, considerando o equacionamento do problema de outorga para atendimento da demanda, bem como a avaliação da influência de diferentes aspectos no atendimento da demanda e na conservação ambiental, através do balanço hídrico do sistema. Para o desenvolvimento da pesquisa foram utilizados dados fluviométricos existentes das bacias dos rios Vacacaí, Vacacaí-Mirim, Pardo, Pardinho e Baixo Jacuí, pertencentes à bacia do rio Guaíba, no Rio Grande do Sul. Os estudos com simulação de outorga foram aplicados às seções de referência definidas em estudo anterior na bacia do Baixo Jacuí. Foram estudados dois critérios para obtenção da curva de permanência de vazões. O primeiro aceita a hipótese de que a curva representa o risco ou probabilidade no período da amostra. Neste critério, tradicionalmente utilizado em hidrologia, a freqüência de excedência é calculada pelo processamento conjunto de toda série histórica de vazões. O segundo critério aceita a hipótese de que cada ano é um evento hidrológico independente e prevê o cálculo de uma curva de permanência de vazões para cada ano. Neste critério, a disponibilidade hídrica é caracterizada pela média das curvas e respectivo intervalo de confiança, o qual representa a variabilidade interanual das vazões. Para consideração da sazonalidade, foi adotado o critério de cálculo das curvas de permanência obtidas para cada mês do ano. Para o cotejo entre a disponibilidade hídrica (vazão de referência) e a demanda, foi utilizado um modelo de balanço hídrico otimizado, considerando todo sistema e vazões de referência como disponibilidade, desenvolvido em planilha eletrônica. A aplicação do modelo, considerando a variabilidade e sazonalidade da disponibilidade hídrica e diferentes critérios de outorga, permitiu avaliar oito diferentes aspectos do problema de outorga e concluir pela adequabilidade da técnica para seu planejamento, bem como análise de cenários futuros e cenários de racionamento. A grande diferença entre os valores outorgados com as disponibilidades estimadas pelos critérios da série toda e do ano a ano, indica que ambos devem ser considerados no planejamento da outorga, embora não sejam concorrentes entre si e a escolha entre eles reflita o risco a ser selecionado pelos planejadores para a outorga. Posteriormente, foi realizada uma análise do desempenho do modelo de proporção de áreas e de uma versão modificada deste, para transferência de informações fluviométricas de uma seção com dados para outra sem, a partir de uma pequena amostragem no local. Os resultados mostraram que o modelo modificado é uma técnica potencialmente mais adequada, para a síntese de informações em locais com poucos dados, do que a simples proporção de áreas e de técnicas de regionalização. Isso porque consegue sintetizar a influência de particularidades relativas a fatores antropogênicos, geomorfológicos e pedológicos. Foram realizadas, também, simulações de verificação das conseqüências ambientais das outorgas planejadas com o modelo otimizado, que mostraram que o critério de outorga, baseado em vazões de referência, é pouco agressivo ao ambiente. Isso devido à fraca influência na alteração do padrão de pulsos hidrológicos dos rios, devendo-se, porém, tomar cuidado quando do seu uso em sistemas sujeitos a obras de regularização.

Previsão de vazão em tempo real no rio Uruguai com base na previsão meteorológica

A operação de reservatórios para geração de energia, ou controle de cheias é definida em função dos volumes afluentes que são resultantes das chuvas que ocorrem sobre a bacia. Devido à aleatoriedade e às próprias incertezas envolvidas na ocorrência das precipitações e vazões; a produção de energia, a segurança das barragens e o controle das cheias à montante e jusante ficam comprometidas. Para que as incertezas sejam reduzidas é necessário o aprimoramento das previsões de vazões de afluência em tempo real. A previsão em tempo real pode se realizada com base na vazão de postos de montante e jusante, na precipitação observada e, ou, na precipitação prevista. A previsão de precipitação é necessária para aumentar a antecipação da previsão e melhoria de resultados para tempos futuros além do tempo de concentração da bacia. Esta pesquisa tem como objetivo a avaliação do ganho da previsão de vazão com uso integrado de previsão de precipitação através de uso de um modelo meteorológico regional (meso-escala) com um modelo hidrológico distribuído. Os resultados do modelo meteorológico regional foram fornecidos pelo Laboratório de Planejamento Energético (LabPlan) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), onde está sendo utilizado, de forma operacio nal, o Modelo Numérico Regional ARPS (Advanced Regional Prediction System). O modelo hidrológico de transformação chuva-vazão utilizado é um modelo distribuído com discretização em módulos para grandes bacias - MGB (Modelo de Grandes Bacias). O estudo de caso foi realizado na bacia do rio Uruguai até a Usina Hidrelétrica de Machadinho, cuja área de drenagem é de, aproximadamente, 32.000 km2. Diversos cenários de previsão foram simulados. Para o período de 2001 e 2002 foi feita a análise das previsões de eventos isolados, segundo a disponibilidade de dados de previsão meteorológica. Para o período de 2003, durante 6 meses, foi feita a análise das previsões contínuas. Para este período, através de algumas estatísticas, avaliou-se o ganho hidrológico obtido, em termos de vazão prevista com utilização do modelo hidrológico chuva -vazão considerando chuva futura zero e considerando a previsão da chuva com modelo meteorológico regional. Para o período de 2001 a 2003 avaliou-se, também, a importância da rede de pluviógrafos para previsão em tempo real. Formas de atualização simples das variáveis de estado foram testadas e mostraram significativa melhora das previsões. Os resultados da previsão por eventos mostraram ganhos significativos na previsão de vazão quando a previsão de chuva foi incorporada. Já no período de previsão contínua o mesmo não foi observado, porém este período foi bastante seco com poucos eventos de cheia prejudicando a análise do uso das previsões de chuva no modelo hidrológico para previsão. A análise da importância da rede de pluviógrafos destacou a região sul da bacia como a região mais importante em termos de geração de escoamento rápido ao reservatório de Machadinho. Além disso, uma análise simplificada mostrou que uma rede de pluviógrafos distribuídos na bacia, segundo as recomendações da Organização Meteorológica Mundial (OMM), poderia reduzir em aproximadamente 25% o erro padrão nas previsões de vazão com 12 horas de antecedências em Machadinho.

Interpretação integrada de sísmica de alta-resolução e da morfologia submarina da costa de fiordes na patagônia central - Chile

Este estudo apresenta o uso integrado da sísmica de alta resolução e da morfologia submarina para interpretar a evolução do ambiente glacimarinho da costa de fiordes da Patagônia Central, Chile. Foram analisados registros de perfilador de fundo e subfundo 3,5 kHz e modelos submarinos 3D de sete fiordes adjacentes ao campo de gelo Patagônico Sul (Eyre, Falcon, Penguin, Europa Peel, Calvo e Amalia) e parte do canal Icy. Os registros, com cerca de 300 km de levantamento acústico, foram obtidos pelo Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile (SHOA), durante o cruzeiro de investigação científica Campo de Hielo Sur, realizado em 1995. Foram identificadas as principais fácies acústicas e geoformas sedimentares. A morfologia submarina e das bacias subaéreas adjacentes foi analisada com a elaboração de modelos tridimensionais subaéreos e submarinos e de perfis batimétricos longitudinais a partir de cartas náuticas, também do SHOA. Foram utilizadas imagens Landsat ETM+ na interpretação da geomorfologia glacial da área de entorno subaérea dos fiordes. O eixo longitudinal dos fiordes exibe morfologia irregular com bacias profundas e mostra fácies acústicas associadas ao sistema de depósitos de zonas de linha de encalhe (grounding line), às línguas de gelos flutuantes, e aos icebergs e ao gelo marinho. Refletores acústicos distinguem duas fácies principais, segundo sua configuração interna e geometria externa: caóticas e estratificadas. A geometria dos depocentros e as características dos refletores acústicos indicam a importante influência da batimetria e da topografia pré-existentes na dinâmica das geleiras e nos conseqüentes processos de sedimentação. Devido às grandes profundidades das bacias, as frentes das geleiras poderiam ser flutuantes ou aterradas ao fundo marinho. Em todo o caso, predomina um regime glacial onde o gelo está perto do ponto de fusão. É sugerido que os fiordes estudados resultam de um continuum de formas e de processos, que vão dos lineamentos e sistemas de falhas pré-existentes e controlados tectonicamente desde o Mioceno Inferior (ca. 25 milhões de anos AP), processos de denudação fluvial e de vertentes, vales fluviais modificados glacialmente e, finalmente, canais e fiordes erodidos pela ação do gelo. A tectônica originou uma topografia favorável para o desenvolvimento das geleiras, ocorreram processos de retroalimentação positiva entre aumento o da precipitação e expansão do campo de gelo no lado oeste da cordilheira. Provavelmente, as geleiras durante o Último Máximo Glacial não foram suficientemente espessas para aprofundar os fiordes, tampouco para dragar seus depósitos sedimentares para fora deles. Os processos de deposição de sedimentos caóticos acusticamente visíveis ocorreram durante o recuo das geleiras, já no Holoceno, onde elas alcançaram pontos de estabilidade, ajudadas pela morfologia dos fiordes, mesmo em águas profundas. Os depósitos estratificados localizados nas bacias intra-sills e em maiores profundidades, por sua vez, tiveram sua origem, provavelmente, das partes flutuantes do gelo, onde predominam os processos de desprendimento de icebergs (calving) e também do gelo marinho. Nessas mesmas bacias, depósitos mais profundos, não visíveis ao sistema de alta-resolução, poderiam estar preservados no fundo, pois não foram erodidos pelos sucessivos ciclos de avanço e recuo das geleiras, contendo assim informações sobre a evolução do campo de gelo ao longo do Quaternário.

Análise de critérios de outorga do uso da água na bacia do rio Santa Maria, RS

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para a avaliação de critérios de outorga do uso da água na bacia do rio Santa Maria. A escolha da bacia do rio Santa Maria se deve ao fato da existência de conflitos pelo uso da água, principalmente durante o verão, quando surge a demanda de água para o cultivo do arroz. A carência de dados hidrológicos, a existência de um grande número de pequenos reservatórios e a sazonalidade das demandas fazem da bacia do rio Santa Maria um caso interessante de ser estudado. É comentado o processo de evolução da outorga através das legislações, a situação atual em que se encontra a implementação deste instrumento, quais as tendências e fica estabelecida uma forma de comparação de diferentes critérios. A análise é feita de forma sistêmica (admitindo a bacia hidrográfica como unidade de planejamento) com o uso de modelos matemáticos de avaliação e gestão, particularmente modelos de simulação hidrológica, em conjunto com dados experimentais sobre o efeito de água no rendimento das culturas. A avaliação de diversos valores de outorga levando em consideração bases econômicas como custos de plantio, preços de mercado dos produtos e recorrência das falhas de atendimento associada à probabilidade de ocorrência de rendimentos líquidos não negativos revela um modelo de utilização otimizado dos recursos hídricos superficiais da bacia.

A cobrança pelo uso da água como instrumento de gestão dos recursos hídricos : da experiência francesa a prática brasileira

A implementação dos instrumentos previstos na política de recursos hídricos representa um grande avanço para a modernização do setor. Porém, especialmente em relação à cobrança pelo uso da água, persistem muitas dúvidas, receios e inquietações. Os objetivos, inclusive estabelecidos na própria legislação, poderão ser alcançados com o uso da cobrança pelo uso da água? Efetivamente, qual será a destinação dos recursos obtidos com a cobrança? Quais serão os impactos da cobrança pelo uso da água nas diversas atividades econômicas? O uso da cobrança, como instrumento de gestão, aumentará a exclusão social? São questões que suscitam debates, muitas vezes apaixonados, e que tem inspirado a realização de diversos estudos teóricos e até mesmo conduzido a formulação de leis no nível de cada Estado. O objetivo central desta pesquisa é proceder a uma análise do arcabouço teórico-conceitual da cobrança pelo uso da água como um instrumento de gestão, discutir os limites da abordagem econômica, analisar a experiência internacional e, devido à grande influência da 'escola francesa' na definição do modelo brasileiro, avaliar a evolução do sistema naquele país. Como no Brasil, a instalação do sistema de gerenciamento de recursos hídricos está em marcha, particularmente no que se refere à cobrança pelo uso da água, também é objetivo desta pesquisa analisar a situação atual do processo de implementação no nível Federal e nas diversas unidades da federação. Para conectar as discussões das partes precedentes com a realidade, simulam-se diferentes critérios de cobrança pelo uso da água na bacia hidrográfica do rio dos Sinos, localizada no Rio Grande do Sul. O trabalho conclui que, apesar da cobrança pelo uso da água ter sua fundamentação conceitual assentada na economia, esse ramo da ciência deve, apenas de forma subsidiária, aportar informações para as definições do tipo quanto cobrar, de quem cobrar, etc. As definições que norteiam a cobrança são, antes de tudo, decisões políticas e por essa razão devem ser consideradas em um processo de negociação social, envolvendo os diversos atores da bacia hidrográfica. Além disso, apesar de ser um instrumento bastante poderoso, a cobrança pelo uso da água não deve ser vista como um instrumento de gestão isolado e capaz de resolver todas as questões relacionadas com o planejamento e gestão de recursos hídricos.

Instrumentalização do Propagar MOO com ferramentas de planejamento do uso da água e de análise da simulação através da utilização da linguagem Pascal Script

A simulação é uma das ferramentas mais utilizadas para a aplicação da análise sistêmica nos mais diversos estudos. Ao longo do tempo, vários modelos foram desenvolvidos para representar sistemas de recursos hídricos, utilizando a simulação. Dentre esses modelos, está o Propagar MOO, que simula a propagação de vazões em uma bacia hidrográfica, submetida à decisões operacionais de suprimento de demandas e de operação de reservatórios, introduzidas pelo usuário através de rotinas escritas na linguagem de programação Pascal Script. A utilização eficiente dessas rotinas permite ao usuário ampliar a capacidade e flexibilidade do modelo na representação de um sistema hídrico. Com o objetivo de contribuir na ampliação da flexibilidade do modelo Propagar MOO e de sua aplicabilidade à modelagem de sistemas de recursos hídricos em geral, bem como facilitar o estudo da linguagem de programação Pascal Script e motivar os profissionais da área no desenvolvimento de novas rotinas aplicadas ao modelo, foram implementadas, através do presente trabalho, rotinas genéricas contendo estratégias de planejamento do uso da água e de operação de reservatórios, bem como ferramentas para analisar seus resultados. Para ampliar essa contribuição, foi aprimorada a possibilidade de simulação da geração de energia hidrelétrica em pontos de uma rede hidrográfica, com a criação de novas ferramentas para esse fim, na estrutura interna do modelo. Por fim, para que o próprio usuário pudesse construir ferramentas para auxiliar na verificação dos resultados obtidos nas simulações, esse estudo apresenta a implementação de rotinas de uso geral para servir como exemplos de ferramentas de análise de dados.