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Título: Disponibilidade hídrica em reservatórios no semiárido brasileiro: interações entre assoreamento e escassez
Título em inglês: Water availability in reservoirs in the Brazilian semi-arid region: interactions between sedimentation and water scarcity
Autor(es): Lopes, José Wellington Batista
Orientador(es): Araújo, Jose Carlos de
Palavras-chave: Secas hidrológicas
Modelagem hidrológica
Batimetria
Disponibilidade hídrica efetiva
Modelo VYELAS
Sensoriamento remoto.
Data do documento: 2016
Citação: LOPES, J. W. B. (2016)
Resumo: No Semiárido Brasileiro, a disponibilidade hídrica está associada à vazão disponível nos reservatórios superficiais. No contexto da política de gestão dos recursos hídricos, o instrumento legal de outorga de uso deve ser emitido de modo criterioso, haja vista que as condições naturais predominantes tornam o sistema vulnerável à escassez hídrica. Diante dessa perspectiva, essa pesquisa aborda métodos que possam permitir o melhor gerenciamento dos recursos hídricos superficiais no Semiárido Brasileiro, considerando aspectos fundamentais, como a redução da disponibilidade hídrica devido ao assoreamento e à escassez advinda de períodos de estiagem. Para contemplar essa abordagem, fez-se necessária a divisão do trabalho em três fases, que correspondem a um capítulo cada. O capítulo inicial visa propor um método simplificado para o levantamento batimétrico com auxílio do sensoriamento remoto e avaliar os erros provenientes do uso desse método no cálculo da disponibilidade hídrica de longo prazo. O método proposto é aplicado ao reservatório Pentecoste (capacidade máxima de armazenamento atual: 360 hm³). O segundo capítulo apresenta um índice de secas hidrológicas modificado, que permite avaliar o impacto do assoreamento na disponibilidade de água. A modificação proposta se concentra no equacionamento da vazão ofertada pelos reservatórios. Dois reservatórios são analisados nesse capítulo, o Marengo (capacidade máxima de armazenamento atual: 15,3 hm³) e o Pentecoste. No último capítulo, avalia-se a disponibilidade hídrica efetiva em secas plurianuais, sob diferentes regras de operação do reservatório e considerando o assoreamento desde a construção desses. Três reservatórios com diferentes ordens de grandeza de capacidade de armazenamento são analisados: Marengo (15 hm³), Pentecoste (360 hm³) e Orós (1956 hm³). Os resultados encontrados no desenvolvimento do Capítulo I permitem concluir que: (i) a partir da aplicação do método simplificado de batimetria com uso do sensoriamento remoto é possível estimar a capacidade de armazenamento e avaliar (atualizar) as curvas cota-área-volume dos reservatórios com margem de erro de até 10%; (ii) o método simplificado errou em quase 100% a estimativa do assoreamento, indicando que não é adequado para avaliação em si do assoreamento; (iii) a estimativa da disponibilidade hídrica apresenta bons resultados (erros inferiores a 4%) quando se utilizam dados provenientes do método simplificado proposto; (iv) as divergências constatadas entre os valores de assoreamento não se propagam para a estimativa da disponibilidade hídrica, indicando que a técnica proposta pode, sim, ser aplicada para fins de gerenciamento das águas. Para o Capítulo II, conclui-se que: (i) a modificação no equacionamento da vazão ofertada pelos reservatórios em períodos de escassez severa é inédita, pois quantifica o impacto do assoreamento sobre um índice de seca hidrológica; (ii) a mudança do passo de tempo do balanço hídrico do índice de seca hidrológica (mensal para anual), não causa alterações significativas na variável seca que possam evidenciar o efeito do assoreamento; (iii) verificou-se que o assoreamento intensifica os efeitos já deletérios da seca, porém não foi possível constatar variações de classe de risco, em que uma seca de severidade moderada evolua para outra de maior intensidade, por exemplo. A última etapa dessa pesquisa permite concluir que: (i) a disponibilidade hídrica efetiva em período de escassez apresenta correlação positiva com a capacidade máxima de armazenamento do reservatório, indicando que reservatórios maiores tendem a ser menos vulneráveis a secas plurianuais; (ii) o nível de severidade da seca plurianual é determinante na redução da vazão regularizável; (iii) as vazões regularizáveis associadas as menores garantias (níveis de garantia avaliados: 99, 95, 90 e 85%) apresentam maiores perdas pela intensificação da severidade da seca plurianual; (iv) a rigidez da regra operacional do reservatório tem relação inversa com a disponibilidade hídrica efetiva, isto é, quanto mais rígida for a operação (isto é, quanto mais cedo se iniciar o racionamento), menor será a vazão disponível para uma dada garantia; (v) o assoreamento tem impacto relevante na disponibilidade hídrica efetiva em momentos de escassez severas (secas plurianuais) na região semiárida brasileira.
Abstract: The available water resources, in the Brazilian semiarid, depend on the available discharge from the local reservoirs. Therefore, when managing water resources, its use must be most judiciously granted, given that the prevailing natural conditions make the system particularly vulnerable to water scarcity. Considering this, the present work is centered on methods which allow better management of surface water resources in the Brazilian Semi-Arid, considering fundamental aspects, such as water availability reduction (due to alluviation) and water scarcity (due to droughts). This approach made necessary to divide the work in three phases, corresponding to one chapter each. The initial chapter presents a simplified method for bathymetric survey (aided by remote sensing) and evaluates the errors obtained using this method to calculate the long-term water availability. The proposed method is applied to the Pentecoste reservoir (current maximum storage capacity: 360 hm³). The second chapter presents a modified hydrological drought index, which allows the evaluation of alluviation impact on water availability. The proposed modification focuses on evaluating reservoir discharge. Two reservoirs are analyzed in this chapter, the Marengo (current maximum storage capacity: 15.3 hm³) and the Pentecoste . In the last chapter, the effective water availability in multi-annual droughts, under different reservoir operating rules (and taking into account reservoir alluviation since construction ) is evaluated. Three reservoirs with storage capacity of different orders of magnitude are analyzed: Marengo (15 hm³), Pentecoste (360hm³) and Orós (1956 hm³). The results from Chapter I support the conclusions that: (i) From the application of the simplified bathymetric method with remote sensing, it is possible to estimate the storage capacity and to evaluate (update) the height-area-volume curves of the reservoirs with an error margin of up to 10%; (ii) The simplified method had its alluviation estimate deviate by almost 100% (from measurement), indicating that it is not adequate for assessing the alluviation itself; (iii) Estimation of water availability shows good results (average error below 4%) when using data from the proposed simplified method;(iv) The high deviation of the estimated alluviation values does not extend to the estimated water availability, indicating that the proposed technique can be applied for water management purposes. In Chapter II, it is concluded that: (i) The proposed modification in the analysis of reservoir discharge in periods of severe drought is unprecedented, since it quantifies the alluviation impact on a hydrological drought index; (ii) The change in the time step of the water balance of the hydrological drought index (monthly to annual), does not cause significant changes in the drought variable that can show evidence of alluviation effect; (iii) It was verified that alluviation intensifies the already deleterious drought effects, but it was not possible to observe variations of risk class, for instance, one in which a drought of moderate severity evolves into another one of higher severity. The last stage of this research allows to conclude that: (i) effective water availability in the period of scarcity presents a positive correlation with the reservoir maximum storage capacity, indicating that larger reservoirs tend to be less vulnerable to multiannual droughts; (ii) The severity level of the multiannual drought is decisive in reducing the regularizable discharge; (iii) The regularizable discharges associated with the lower water security (security levels evaluated: 99, 95, 90 and 85%) show greater losses due to severity intensification on a multiannual drought; (iv) The rigidity of the operational rule of the reservoir has an inverse relationship with the effective water availability, ie, the more rigid the operation (ie, the earlier the rationing starts), the lower the available discharge for a given security level ; (v) Alluviation has relevant impact on the effective water availability in times of severe droughts (multiyear droughts) in the Brazilian semiarid region.
Descrição: LOPES, José Wellington Batista. Disponibilidade hídrica em reservatórios no semiárido brasileiro: interações entre assoreamento e escassez. 2016. 106 f. Tese (Doutorada em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22399
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