Projeto prioritário no âmbito do Programa de Desenvolvimento do Setor Água – Interáguas, financiado pelo Banco Internacional para a Reconstrução e o Desenvolvimento – BIRD, este estudo teve como objetivo aperfeiçoar a qualidade da informação referente ao balanço hídrico quali-quantitativo realizado para os trechos de rios de domínio da União identificados como críticos pela ANA – conforme descrito em Nota Técnica (NT 002/2012/SPR/SRE-ANA). As Regiões Hidrográficas nas quais foram identificados esses trechos – que constituíram a área de abrangência do estudo – são as do Atlântico Leste, Atlântico Sudeste, Atlântico Sul, Paraná, São Francisco, Tocantins-Araguaia e Uruguai. O estudo avançou na determinação das demandas consuntivas, no refinamento da base hidrográfica ottocodificada, no cálculo da disponibilidade hídrica superficial, na modelagem de qualidade da água, no balanço hídrico e no refinamento dos critérios de classificação de criticidade.
Descrição dos Serviços
I. PRODUÇÃO DE BASE DE DADOS
1. Análise dos Estudos e Sistemas Existentes e Compilação dos Dados
Levantamento de dados secundários disponíveis na ANA e outras instituições.
Sistematização e organização das informações levantadas que servirão de base para a construção dos modelos matemáticos e da base geográfica.
Levantamento de subsídios para a construção do cenário das áreas especiais de gestão.
2. Produção da Rede Hidrográfica Ottocodificada
Análise do material fornecido pela ANA sobre a hidrografia a ser ottocodificada para decidir o procedimento com relação às bacias codificadas em escala maior que 1:250.000.
Vetorização dos trechos identificados em escala 1:250.000 ou maior, delimitando os nós, eliminando os polígonos referentes a reservatórios, lagos ou lagoas, trechos largos de rios, etc., transformando-os em linha única, eliminando os trechos desconexos e confluências duplas, entre outras verificações de topologia; e definição dos limites das ottobacias com base no Modelo Digital de Elevação e na hidrografia em escala 1:250.000.
Identificação e ottocodificação das ottobacias e trechos.
Consolidação da base ottocodificada, com a composição das diversas bacias processadas em arquivos (shapefiles) únicos, um para os trechos e outro para as ottobacias.
3. Determinação dos Usos e Demandas de Água
Elaboração de estimativas da demanda hídrica para irrigação, abastecimento urbano e rural, indústria, dessedentação de animais, diluição de efluentes e usos não consuntivos.
II. ANÁLISE DA DISPONIBILIDADE HÍDRICA
1. Levantamento e Seleção de Dados
Análise e compilação de dados e resultados de estudos anteriores.
Levantamento e caracterização de interferências hidráulicas existentes nas bacias de interesse para os estudos ou que afetem significativamente o regime de vazões dos seus corpos hídricos, tais como a transposição e derivação hídrica e conjuntos de açudes.
Caracterização climática com base na coleta e sistematização de informações para determinação dos os parâmetros médios principais do clima.
2. Estudos Pluviométricos
Coleta, tratamento e análise de dados.
Preparação da base de dados pluviométricos.
Elaboração de mapas de isoietas médias mensais e anuais para cada bacia.
3. Estudos Fluviométricos
Coleta, tratamento e análise de dados.
4. Estimativa da Disponibilidade Hídrica Superficial
Estudos de regionalização hidrológica e vazões de referência; análise e definição de regiões com comportamento hidrológico homogêneo.
Estimativa das vazões de referência nas bacias de interesse e avaliação da continuidade das vazões ao longo da rede de drenagem, principalmente nos limites das regiões homogêneas.
Definição das disponibilidades hídricas superficiais; para o enfoque baseado em séries de vazões mensais, representação da disponibilidade hídrica com valores variáveis e mensais.
Organização da base de dados de vazões características.
5. Campanhas de Monitoramento de Qualidade da Água
Pré-determinação de ao menos cinco pontos de amostragem ao longo dos trechos críticos para medição de vazão e monitoramento da qualidade da água, considerando a acessibilidade e pontos notáveis, como lançamentos de efluentes ou barramentos.
Realização das campanhas considerando a localização dos pontos dos trechos críticos, e definição do método acústico para medição das vazões e parâmetros a serem coletados.
Consolidação dos dados de vazão, das análises realizadas em campo e dos dados de laboratório por bacia e por campanha que servirão de base para a calibração do modelo no nível 2 de detalhamento e para a análise estatística de sazonalidade dos impactos das cargas poluentes atuais nos corpos d’água.
6. Calibração e Modelagem
Seleção do modelo AcquaNet para os níveis 1 e 2 de detalhamento, criado pelo Laboratório de Sistemas de Suporte a Decisões em Engenharia Ambiental e de Recursos Hídricos – LabSid da Universidade de São Paulo – USP. adaptado para o presente estudo.
Definição da rede de fluxo para os níveis 1 e 2 de modelagem com base na ottocodificação na escala 1:250.000, minimamente para os trechos de rio ottocodificados sendo as cargas e vazões alocadas nas bacias de contribuição direta de cada ottotrecho; determinação dos cursos d’água em trecho lêntico paras que o modelo considere sua influência nas simulações da qualidade da água; para o nível 2 de modelagem, os ottotrechos são subdivididos de forma a representar pontos notáveis, como lançamento de efluentes ou barramentos.
Carregamento com os dados referentes às vazões naturais, vazões regularizadas, vazões lançadas e captadas e cargas lançadas ao longo de cada trecho da malha hídrica simulada, conforme metodologia acordada com a equipe técnica da ANA.
Simulações com coeficientes de literatura e comparados os resultados com os dados das campanhas de campos de vazões e qualidade da água para calibração do modelopara o nível 2 de detalhamento, tanto para o período de seca como para o período de chuvas.
7. Estimativa da Disponibilidade Hídrica Qualitativa
Verificação do impacto das cargas atuais na qualidade das águas em cada trecho da rede de fluxo, tendo como referência os padrões do enquadramento dos cursos d’água; a simulação com o modelo AcquaNet permite que se elaborem curvas de risco de impacto, estimando-se percentuais de tempo em que a classe de enquadramento é comprometida por cada parâmetro e para cada trecho de rio, tanto no nível 1 como no nível 2 de detalhamento.
Cálculo da disponibilidade hídrica qualitativa para cada trecho, considerando o decaimento dos poluentes em ambientes lênticos.
Avaliação do impacto sazonal nos trechos críticos monitorados, aplicando-se métodos estatísticos de teste de hipótese para verificação dos efeitos das chuvas na qualidade da água e comparação dos impactos no período de seca e período de chuvas.
III. DETERMINAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO
1. Determinação do Balanço Hídrico Quantitativo
Carga de dados da disponibilidade de recursos: a partir dos levantamentos de dados sobre as séries de vazões observadas disponíveis, estas são distribuídas em relação às ottobacias e georreferenciadas aos nós da modelagem.
Carga de dados das demandas e de seus atributos: a partir dos levantamentos existentes e dos levantamentos de campo complementares, as demandas são espacializadas em termos das ottobacias e dos nós da modelagem.
Definição das restrições e regras operacionais para o balanço hídrico: como parte da preparação da modelagem para a execução do balanço hídrico, a bacia hidrográfica na qual se inserem os trechos críticos a serem estudados é analisada em termos das suas regras operacionais e dos dispositivos hidráulicos construídos que interferem com o escoamento natural;
Calibração do balanço hídrico quantitativo: a calibração do modelo é feita comparando-se os seus resultados iniciais com resultados esperados ou com situações registradas anteriormente.
Análise e espacialização dos resultados: calibrado o modelo, os resultados são analisados para toda a série histórica hidrológica simulada e determinam-se as curvas de permanência de vazões e as curvas de permanência de atendimento às demandas para as diferentes seções de controle que compõem a rede de simulação.
2. Determinação do Balanço Hídrico Qualitativo
Carga de dados das cargas e concentrações de poluentes afluentes: a partir do levantamento de dados do monitoramento das águas e da caracterização das demandas, os dados de cargas e concentrações de poluentes são inseridos na modelagem tendo como referência as ottobacias e os nós da rede de simulação.
Carga de dados dos dispositivos de tratamento de efluentes, na forma de percentual de redução de cargas associada à demanda: os dados da eficiência dos processos de tratamentos, principalmente dos esgotos domésticos e industriais, são objeto do trabalho na fase de levantamento de dados; compiladas a analisadas estas informações, estas serão inseridas na modelagem na condição de atributos das demandas hídricas.
Análise das metas para o enquadramento dos corpos de água em classes de uso, quando existentes: tendo em vista a avaliação dos resultados do balanço hídrico qualitativo, durante a fase de levantamento de dados são conhecidos e analisados os planos das diferentes bacias hidrográficas em termos do enquadramento dos corpos d’água em classes de uso.
Calibração do balanço hídrico qualitativo: assim como no caso do balanço hídrico quantitativo, é feia a calibração do modelo em relação aos resultados do modelo de qualidade, levando em conta os dados de monitoramento existentes, as campanhas de campo executadas e eventos anteriormente identificados e registrados em termos de vazões e concentrações de poluentes observadas.
Análise e espacialização dos resultados: os resultados do balanço hídrico qualitativo são espacializados e os resultados, para as diferentes seções de controle, serão apresentados na forma das curvas de permanência de concentração para os diferentes poluentes que fazem parte da modelagem matemática de qualidade das águas; a análise dos resultados também poderá se dar, conforme proposto dos TDR.
3. Determinação do Balanço Hídrico Quali-Quantitativo
Espacialização dos resultados do balanço hídrico quali-quantitativo: agregação dos resultados dos balanços hídricos realizados, verificando-se as criticidades em termos de qualidade e quantidade.
Apresentação e análise dos resultados tendo em vista as informações disponibilizadas, por seção de controle da modelagem, do balanço hídrico quali-quantitativo.
Análise da gravidade dos problemas encontrados, tendo em vista a magnitude e as probabilidades de ocorrência e os esforços necessários para a solução das desconformidades apontadas nos cálculos.
IV. DETERMINAÇÃO DOS NOVOS TRECHOS CRÍTICOS
1. Identificação dos Trechos Críticos com base na NT 002/2012/SPR/SER-ANA
Análise dos resultados do Balanço Hídrico quali-quantitativo e comparação com as conclusões da NT 002/2012.
Identificação das causas que determinaram possíveis diferenças entre as conclusões de ambos os estudos.
2. Confrontação dos resultados com outras metodologias de determinação de criticidade
Levantamento de estudos semelhantes executados em outras experiências de análise de trechos críticos de rios em bacias hidrográficas para fins de comparação.
Análise dos estudos e compreensão de seus objetivos e das metodologias gerais adotadas.
Análise dos estudos com relação aos indicadores que compõem a avaliação global e em relação às formas e metodologias de obtenção e processamento dos dados e informações.
Análise da aplicabilidade tendo em vista as necessidades da ANA, principalmente no que concerne à possibilidade de replicar as metodologias em um universo amplo de bacias hidrográficas.
Recomendações e sugestões para serem incorporadas como adequações ao modelo utilizado pela ANA.
3. Proposições de adequações metodológicas aos critérios de classificação de trechos críticos
Caracterização dos aperfeiçoamentos e adequações introduzidas no âmbito do presente contrato de prestação de serviços.
Avaliação da possibilidade de incorporá-los às metodologias empregadas pela ANA, na forma de adequações aos procedimentos adotados na elaboração do NT 002/2012/SPR/SER-ANA.
Avaliação das proposições constantes em outras experiências analisadas.
Estruturação das novas proposições e novos critérios de classificação das áreas críticas, que poderiam orientar futuros ciclos de planejamento e de avaliação.
V. CONSTRUÇÃO DO BANCO DE DADOS
1. Concepção da Modelagem
Desenvolvimento e homologação do Sistema de Suporte à Decisão e validação e verificação dos modelos utilizando uma bacia piloto.
2. Estruturação dos Dados e Desenvolvimento do Modelo
Definição dos tipos e formatos de arquivos, nomes e características dos campos e atributos, com base na análise de dados sobre: séries de vazões naturais e proporções nas sub-bacias; usos e demandas por tipo (abastecimento humano, dessedentação de animais, agricultura e industrial); reservatórios; transposições de bacias; qualidade da água; e uso do solo.
Desenvolvimento propriamente dito da ferramenta, compreendendo a criação de interface gráfica, integração com os modelos matemáticos, bem como a manipulação e manutenção dos cenários e apresentação de resultados.