Disponibilidade hídrica para outorga : avaliação de aspectos técnicos e conceituais

Abstract

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.

Water resources management is a tool in hand that can be used in finding solutions for conflicts derived from intensive usage of the utility, which is directly connected to economical and populational growth. Being water a natural and finite resource, unreplaceable and essential to life, its adequate management means assuring that while its used for human purposes it is still available in the necessary quantity and maintaining the hydrological, biological and chemical ecosystems properties. One of the tools available for water resources management is the water rights permits, warranted by the government, which grant to the holder allocates the use of a specific amount of water to satisfy his needs. In order to be able to be licensed, two basic variables related to the water system will have to be taken into account: hydrologic water availability and water demands. Such demand may be estimated from a poll of possible users that has to be constantly updated. Water availability conditions vary according to time and area under scrutiny and are estimated through hydrological studies of the watershed to be considered for the licensing process. Such data are basic to support the decision making process, which is in turn deeply related to different social, environmental, economical and legal aspects that are unique to each region. This work is inserted in the initial stages of water allocation system (planning stage) and its main contribution is that it evaluates technical and conceptual factors that are basic to both (i) assesment of water availability as determined by flow duration curves, considering variability due to seasonal changes, random factors and model uncertainty; and (ii) management of water allocation system, taking into account that it will be essential to solve any conflicts arising from different demands. Also, evaluation of the influence of different aspects related to such licensing procedures and the environmental impacts of such procedures were assessed through a hydrological balance of the system. Stream flow measurements from the gauging sites of the Vacacaí, Vacacaí-Mirim, Pardo, Pardinho e Baixo Jacuí subwatersheds pertaining to the basin of Guaiba river, Rio Grande do Sul State were used in this research. The simulation permits studies had been applied to control points defined in previous study in. In order to obtain the flow duration curves two criteria were studied. The first one accepts the hypothesis that the curve represents the risk or probability on the basis of the whole available record period. Being rather usual in hydrology, this method considers that the exceedence probability of flow is measured by processing all historical series. The second one accepts the hypothesis that there is one hydrological event that is independent every year and that there is, accordingly, one flow duration curve for every one-year period. In this method, water availability is measured by the mean curve of the curves and their confidence intervals, which represents the output variability throughout the period being considered. Seasonal variance was determined by calculating flow duration curves for each month of the year. The comparison between water availability and demand was achieved using the optimized hydrological balance structured by spreadsheets, considering the whole system and reference flow as water availability. Model application, considering variability and seasonal changes in water availability, and different criteria for water allocation system enable to analyse eight aspects of the issue and, also, to conclude that this technique is adequate to plan the licensing process and to foresee both future and scarcity scenarios. The considerable difference among licensed amounts and water availability estimated through the whole series and the yearly system seems to indicate that both should be considered in the licensing process, though they do not compete with each other. Also, the choice of method may indicate the existence of certain risk factors that will have to be dealt with by those involved in planning the water allocation system. Analysis of area proportion model performance was done and a modified version of it to transfer water data from one section of the river to another, using a sample from this section. Results show that the modified model is technically more adequate to process data from places where little information is available than the simple ratio area and regionalization techniques. The modified model can, thus, synthesize the influence of anthropogenic geomorphological and pedologic factors. Simulations of possible environmental impacts deriving from the water permits were undertaken using the optimized model. It was possible to ascertain that a criterion that takes into account the reference flow is rather non-aggressive to the environment for it does not alter significantly hydrologic pulses in the river, though one should be careful about using it when the river has been subject to intervention to regulate floods.