Post on 02-Mar-2016
ESTUDOS QUANTITATIVOS PARA IMPLANTAO DE BARRAGENS DE
REGULARIZAO NO ESTADO DE GOIS
Jonas Linhares Melo1, Gunter Assis Moraes2 e Bernd Rusteberg3
Resumo- Este artigo procura fornecer subsdios para a implantao de barragens de regularizao
no estado de Gois. Com essa finalidade foi desenvolvido e aplicado um modelo de simulao com
base na equao de balano hdrico para reservatrios. O modelo permite, por exemplo, estimar a
disponibilidade hdrica mxima do curso dgua, analisar a importncia dos diversos componentes
do balano ou dimensionar o reservatrio dada uma determinada demanda hdrica com um ndice de
garantia de atendimento preestabelecido. O modelo foi aplicado para o local de construo do
futuro reservatrio de acumulao de gua no Rio Joo Leite na bacia do Rio Meia Ponte - Gois.
A chamada superfcie de garantia, as diversas curvas caractersticas, como tambm os novos
ndices propostos refletem bem a eficincia do reservatrio em relao a ativao de
disponibilidades hdricas, fornecendo tambm subsdios para a operao do reservatrio.
Abstract- This article pretends do supply decision support for the implantation of river dams in the
State of Gois. With this objective was developed and applied a simulation model based on the
water balance equation for surface reservoirs. The model permits, for example, to estimate
maximum water availability of a certain river basin, to analyze the importance of the different water
balance components or to dimension the reservoir for a given water demand and water supply
guaranty. The model was applied on the future surface reservoir in the Joo Leite creek, which is
part of the Meia Ponte River Basin in the State of Gois. The called guaranty surface, the different
characteristic curves and the new indicators proposed reflect well the efficiency of a surface
reservoir in making water available and supply decision support for reservoir operation as well.
Palavras Chaves- Regularizao de vazes, modelos hidrolgicos, barragens.
1 Engenheiro da Companhia Energtica de Gois CELG; Jardim Gois; 74.805-520; Goinia; GO; Brasil; Especialistaem Planejamento e Gerenciamento de Recursos Hdricos; (62)243 2403; (62) 243 2555; jonas.lm@celg.com.br.2 Professor Convidado da Universidade Catlica de Gois UCG; Departamento de Engenharia Civil; Goinia; GO;Brasil; Especialista em Planejamento e Gerenciamento de Recursos Hdricos; gunter-am@sefaz.go.gov.br.3 Professor Visitante da Universidade Federal de Gois UFG; Escola de Engenharia Civil; Goinia; GO; Coordenadordo Curso de Especializao em Planejamento e Gerenciamento de Recursos Hdricos; lrh@eec.ufg.br.
INTRODUO
A cada dia que passa a demanda por gua cada vez maior. Porm a disponibilidade hdrica
no infinita. Este cenrio leva a uma situao que potencializa o surgimento de conflitos pelo uso
da gua. Uma soluo para este quadro de aumentar o volume de gua constantemente retirvel de
um curso dgua. Isso pode ser realizado atravs da construo de reservatrios, permitindo que as
maiores vazes dos perodos chuvosos sejam armazenados a serem utilizados durante a estiagem.
Este trabalho tem como principal objetivo a obteno de subsdios para suporte tomada de
deciso no processo de implantao de reservatrios para ativao de disponibilidades hdricas. Isso
exige o desenvolvimento de um modelo computacional para simular a operao de reservatrios e a
determinao, dentre outros resultados, do volume do reservatrio como tambm da sua vazo
regularizada. Pretende-se analisar possveis ndices que possam caracterizar o comportamento do
reservatrio no que diz respeito sua eficincia em ativar disponibilidades hdricas.
DISPONIBILIDADE HDRICA FUNDAMENTOS METODOLGICOS
A estimativa da disponibilidade hdrica de uma bacia hidrogrfica baseia-se nos dados
fluviomtricos na seo fluvial referente sada dessa bacia. A disponibilidade natural da bacia
pode ser considerada igual a vazo mnima medida nessa seo. A construo de um reservatrio de
regularizao ativa disponibilidades hdricas, ou seja, traza um aumento da vazo permanentemente
disponvel.
Com base em estudos de regularizao de vazes pode-se estimar a disponibilidade hdrica
mxima, sendo essa a vazo mxima regularizvel da bacia. Isso, obviamente, exige a minimizao
das perdas de gua na ativao das disponibilidades hdricas e condies favorveis para a
implantao dos reservatrios. A realizao de estudos confiveis exige o conhecimento de diversos
processos do ciclo hidrolgico, das caractersticas climticas e das caractersticas fsicas da bacia
hidrogrfica.
A disponibilidade hdrica no simplesmente funo do volume armazenvel no reservatrio.
A disponibilidade hdrica depende das caractersticas hidrolgicas da bacia, sendo limitada pelas
entradas de gua nessa bacia, submetida a perdas e condicionada a diversos fatores fsicos da bacia.
Esse fato importante, deixando claro que com o aumento do nmero de reservatrios ou do
volume de gua armazenvel no aumenta necessariamente a disponibilidade hdrica. Por isso, a
implementao de reservatrios de regularizao deve ser planejado em nvel de bacia e estudado
criteriosamente.
O presente trabalho objetiva a obteno de subsdios para auxlio tomada de deciso na
ativao de disponibilidades hdricas atravs da implantao de barragens. Para tanto necessrio
determinar e analisar a capacidade de armazenamento e de regularizao do reservatrio, as perdas
de gua no reservatrio e os provveis volumes vertidos.
Alguns mtodos para obteno da disponibilidade hdrica baseiam-se apenas nas informaes
de vazo afluente ao local onde se pretende construir o barramento. Para se determinar com melhor
preciso a disponibilidade hdrica de um reservatrio necessrio utilizar um modelo que seja o
mais prximo possvel da realidade, que leve em considerao qualquer entrada e sada de gua no
futuro reservatrio, como por exemplo, a precipitao direta no espelho dgua do reservatrio e as
perdas do sistema.
O presente estudo leva em considerao o ndice de garantia de atendimento. Esta
considerao devido ao fato de que o volume acumulado em um reservatrio varivel ao longo
do tempo e dependente da intensidade das precipitaes na bacia a montante. Sendo as
precipitaes variveis aleatrias, conclui-se que os resultados dos estudos de avaliao de
disponibilidade hdrica de um reservatrio no podem ser determinados em termos absolutos,
devendo ser associados a uma determinada probabilidade de ocorrncia (Formiga, 1999).
Existem diferentes abordagens para determinao da capacidade e produo de um
reservatrio de regularizao. Alguns destes mtodos sero sucintamente analisados a seguir. Um
primeiro grupo de mtodos se fundamenta em perodos crticos de afluncias, como, por exemplo, o
diagrama de Ripple, vazo mnima, vazo mnima associada probabilidade e outros. Estes
mtodos apresentam deficincias tais como a impossibilidade de se estimar a probabilidade de
falhas e de no atendimento da demanda, alm de alguns deles no considerarem as perdas, por
estas razes estes mtodos so insuficientes para o desenvolvimento da presente pesquisa. Outra
abordagem do problema a que se baseia em sries histricas ou sintticas de vazes, que realizam
a simulao da operao do reservatrio ao longo do tempo, sendo possvel inserir as perdas do
sistema tais como evaporao e infiltrao, alm de permitir estimar a probabilidade de falhas.
Existem ainda mtodos alternativos dos quais podemos citar os probabilsticos que permitem a
estimativa da confiabilidade do sistema fundamentados na teoria do armazenamento de
Moran/Savarensky e cadeias de Markov (Naghettini, 1999) e os baseados em uma abordagem de
regionalizao da vazo regularizada obtidos por regresso mltipla ou atravs de redes neurais
(Gis, 1998). Estas abordagens esto indicadas esquematicamente na figura 1.
Dos mtodos apresentados os mais adequados s proposies do presente trabalho so aqueles
fundamentados em simulaes a partir de sries histricas ou sintticas, por permitirem um
acompanhamento das variveis envolvidas nas fases intermedirias da simulao, ou seja, possvel
conhecer as variveis em qualquer estado intermedirio do perodo analisado.
PERCOLAO EM BARRAGENS
Geralmente as barragens so de terra ou enrrocamento, por serem mais econmicas e de
construo relativamente fcil, por no exigem condies especiais de fundao, pois qualquer
material serve como fundao, exceto solos com terra vegetal e argila orgnica. A principal
vantagem econmica das barragens de terra que os materiais esto disponveis na natureza, e
muitas das vezes prximo do local de construo da barragem.
A percolao sob o corpo da barragem um fenmeno que deve ser minimizado e controlado,
pois este fenmeno pode provocar trs efeitos nocivos: perda dgua, eroso do subsolo (piping)
pela velocidade do fluxo da gua comprometendo a estabilidade da barragem e aumento da presso
no plano de fundao da construo, ou seja, alm de implicar em perdas de gua a percolao
compromete a segurana da barragem.
Figura 1- Classificao das abordagens de (adaptado de Naghettini, 1999).
O volume de gua percolado sob uma
seja, se existir barreira contra percolao
efeitos da percolao so nocivos seguran
portanto desconsideraremos a perda po
Anlise da capacidade/ produo de reservatrios
Mtodos com baseno perodo crtico
Gerao de sriessintticas
-Diag. de Ripple;-Vazo mnima;-Vazo mnima
associada probabilidade;
-outros.
-Simulao daoperao.anlise da capacidade d
barragem depende com
(cutoff) e se esta ser t
a da barragem espera-s
r infiltrao na equa
Mtodos com basena teoria Moran/Savarensky
-Tempo contnuo;-Tempo descontnuo.os reservatrios de acumulao
o a barragem foi construda, ou
otal ou parcial. Porm como os
e que esta seja a menor possvel,
o do balano hdrico. Esta
Regionalizao daestimativa da vazoregularizada
-Regresso mltipla;-Redes neurais.
desconsiderao reforada pelo fato que a geologia predominante nos leitos dos cursos dgua do
Estado de Gois, propicia condies onde a percolao facilmente reduzida ou controlada.
De um modo geral no Estado de Gois nos locais propcios construo de barragens, ou
seja, onde as ombreiras esto prximas margem do rio, os depsitos de aluvio, geralmente, so
de espessura reduzida, ocupando reas restritas e depositados sobre o macio rochoso. Nestes locais
possvel retirar a camada de aluvio e construir a barragem sobre o macio. Nos vales dos cursos
dgua onde, normalmente, se encaixam os reservatrios, quando h ocorrncia de solo, este
costuma ser argiloso a e de cobertura espessa, esta uma caracterstica prpria de regies tropicais,
onde h alta incidncia pluviomtrica e boa cobertura de solo. Por ser a argila pouco permevel,
barragens construdas diretamente sobre este tipo de solo apresentam ndice de infiltrao bastante
reduzido.
A bacia do Araguaia apresenta um comportamento diferenciado. Nesta regio os sedimentos
so recentes e expressivos, o solo mais permevel. Nesta regio predominam solos arenosos, que
dificultam a construo de aterros. Nestes casos a construo de barragens exige cuidados especiais
com o controle da percolao e a aplicao do zoneamento no corpo da barragem utilizando
diversos materiais e graus de compactao, como, por exemplo, a execuo de um ncleo de argila
com faces de solo arenoso, devido natureza dos solos.
A ocorrncia de terrenos calcrios observada no nordeste do Estado de Gois. As regies
sujeitas ocorrncia de macios de calcrio normalmente apresentam ocorrncias de vazios, que
permitem percolaes expressivas, neste caso estudos de investigao geolgica so necessrios
para selecionar locais propcios e viveis e determinar a melhor soluo de engenharia para
construo da barragem.
REGULARIZAO DE VAZES EM RESERVATRIOS METODOLOGIA DA
SIMULAO
O mtodo de simulao foi escolhido por ser capaz de apresentar, alm da vazo regularizada,
outras condies reais do problema como as perdas por evaporao, vertimentos, volume
precipitado sobre a lmina dgua e ndices de garantia de atendimento.
A simulao baseada na equao do balano hdrico. Considerando-se apenas as variveis
mais significativas, ou seja, a vazo afluente, precipitao, evaporao e demanda. A equao do
balano hdrico aplicada no modelo apresentada a seguir:
S(t) = S(t -1) + q(t) D(t) E(t) + P(t) (1)
Onde:
S(t) = volume de gua armazenado ao final do perodo t;
S(t -1) = Volume de gua armazenado ao final do perodo t -1;
q(t) = Volume de gua afluente ao reservatrio, decorrente do escoamento superficial da bacia
de contribuio ao final do perodo t;
D(t) = Volume de gua retirado para suprir as demandas hdricas, inclusive vazo defluente ao
final do perodo t. Este pode ser um valor constante;
E(t) = Volume de gua retirado do reservatrio decorrente de perdas por evaporao ao final
do perodo t;
P(t) = Volume de gua precipitado diretamente sobre a rea do espelho dgua ao final do
perodo t;
As unidades so volumtricas e devero ser preferencialmente indicadas em m ou hm.
O processo de simulao consiste de calcular o volume no instante atual (t) atual do
reservatrio a partir do volume do instante anterior (t1) acrescido das contribuies durante o
perodo t, no caso a vazo afluente q(t) e precipitao, descontada da demanda e evaporao durante
o mesmo perodo.
A simulao considera em sua dinmica o volume til do reservatrio, logo na simulao
quando o volume nulo no significa que o reservatrio esteja completamente vazio, mas na cota
correspondente ao volume morto, onde no mais possvel, operacionalmente, retirar gua do
reservatrio. Quando o volume superior ao volume til mximo o excedente extravasado, nesta
situao o volume do reservatrio igualado ao volume til mximo. Quando o volume til
menor que zero este igualado a zero e o instante t considerado como falha, pois o volume de
gua disponvel menor que a demanda hdrica. O cmputo do nmero de meses com falhas til
para determinar o ndice de garantia do atendimento. O ndice de atendimento calculado pela
relao entre o nmero de meses sem falhas e o nmero total de meses do perodo estudado.
O clculo da capacidade do reservatrio para atender a uma demanda conhecida com uma
probabilidade de atendimento a demanda preestabelecida (garantia) obtido por iterao.
atribuda uma capacidade inicial ao reservatrio, e a operao do reservatrio calculada para toda
seqncia de vazes afluentes, conhecendo-se no final o nmero de meses em que houve falha. A
percentagem (probabilidade) de falhas obtida pela razo entre o nmero de intervalos em que o
reservatrio ficou vazio pelo nmero total de intervalos do estudo. Se a percentagem calculada
maior ou menor que a estabelecida, todo o processo repetido, alterando o valor da capacidade do
reservatrio. O resultado obtido por esta metodologia depende do armazenamento inicial. A
determinao da vazo regularizvel de um reservatrio de capacidade conhecida com garantia de
atendimento a demanda predefinida tambm realizada de forma iterativa.
DESENVOLVIMENTO E DETALHAMENTO DO MODELO COMPUTACIONAL
O modelo de simulao do balano hdrico foi implementado em um programa
computacional, utilizando-se a linguagem C/C++. So trs os resultados principais deste programa:
simulao do balano hdrico, clculo da vazo regularizvel de um reservatrio dado um
determinado ndice de garantia e a capacidade do reservatrio, como tambm clculo do volume do
reservatrio para atender a uma dada vazo regularizada e um determinado ndice de garantia.
Os dados de entrada necessrios para execuo do programa so: srie de vazes afluentes
mensais do curso dgua no local de construo do barramento em metros cbicos por segundo
(m/s), srie de alturas de precipitao mensais em milmetros (mm), que opcionalmente podem ser
informados em valores mdios mensais, valores mdios mensais das alturas de evaporao em
milmetros (mm), geometria do reservatrio atravs dos pontos conhecidos da curva cota x rea x
volume, sendo a cota em metros (m), a rea em km e o volume em hectmetros cbicos (hm), as
cotas em metros (m) dos nveis de operao mnimo e mximo, o volume inicial do reservatrio e o
ndice percentual de garantia do atendimento. Este conjunto de dados apresentado no quadro 1.
Quadro 1- Caractersticas dos dados de entrada do modelo computacional.Nome Descrio Unidade
Vazo afluente Srie de vazes afluentes mensais do curso dgua noponto onde ser construda a barragem.
m/s
Precipitao Srie mensal ou valores mdios mensais da altura deprecipitao
mm
Evaporao Valores mdios mensais da altura de evaporao mmGeometria doReservatrio
Cotas de altitude e respectivos valores de rea evolume
m para cotakm para rea
hm para volumeCotas de operao Cotas dos nveis mnimo e mximo de operao do
reservatriom
Volume inicial Valor percentual do volume til que ser usado noincio da simulao.
%
ndice de garantia ndice de garantia do atendimento, este ndice igualao nmero de meses (intervalos) em que no foipossvel atender demanda dividido pelo nmerototal de meses (intervalos) do perodo da simulao.
%
Optou-se pela entrada dos pontos das curvas cota x rea x volume em vez da utilizao de
uma funo matemtica, pois a curva ajustada pode apresentar alguma diferena em algumas faixas
do intervalo, introduzindo distores no modelo. Para que as distores sejam minimizadas, o
nmero de pontos informados deve ser o maior possvel. Os valores intermedirios aos informados
so obtidos por interpolao linear a partir dos pontos mais prximos do desejado. O volume inicial
indicado percentualmente com base no volume til. As cotas de operao so definidas em funo
dos equipamentos de retirada de gua do reservatrio.
Componentes do balano hdrico e ndice de garantia
Para cada intervalo da simulao o volume, a cota e a rea do reservatrio, os volumes
evaporados, precipitados sobre o espelho dgua e vertidos (extravasados) identificando os
intervalos em que ocorreram falhas, ou seja, os meses em que no foi possvel atender demanda
especificada e o nmero total de perodos em que ocorreram falhas. Para obteno destes resultados
so necessrios o valor da vazo de regularizao, que a vazo que ser retirada do reservatrio, e
os dados de entrada j especificados no quadro 1 a menos do ndice de garantia. O modelo permite
tambm excluir os efeitos da evaporao e da precipitao ou considerar apenas uma das duas
variveis.
Vazo regularizvel
A vazo regularizvel de um dado reservatrio obtida por iterao. O reservatrio
caracterizado por sua geometria curvas cota x rea x volume e por suas cotas mnima e mxima
de operao. A vazo regularizvel a vazo que pode ser retirada permanentemente do
reservatrio sem que seja comprometido o ndice de garantia de atendimento predefinido. O dados
necessrios para obteno deste valor so aqueles indicados no quadro 1. O processo iterativo,
comparando os ndices de garantia simulado e predeterminado, variando a vazo regularizada.
Volume do reservatrio
O volume do reservatrio, necessrio para atender a uma certa demanda hdrica tambm
determinado por iterao. O processo similar ao de obteno da vazo regularizvel. O resultado
deste procedimento computacional o valor da cota mxima de operao em metros (m). O dados
necessrios para obteno deste valor so aqueles indicados no quadro 1 e a vazo regularizada em
metros cbicos por segundo (m/s).
ESTUDO DE CASO DE REGULARIZAO
O estudo de caso tem como objeto a barragem da SANEAGO Saneamento de Gois S.A.
no Rio Joo Leite, prevista nos planos diretores de gua e esgotos de Goinia (SANEAGO, 1997a),
tendo a exclusiva finalidade do abastecimento de gua da capital goiana e de reas conurbanas. A
opo pela barragem da SANEAGO como estudo de caso, justifica-se apenas pela disponibilidade
de dados hidrolgicos e meteorolgicos e informaes detalhadas sobre o projeto, que minimizaram
o esforo para coleta e tratamento de dados. Esses dados foram tirados dos referidos estudos, como
tambm disponibilizados pela Agncia Nacional de Energia Eltrica ANEEL e pelo Ministrio da
Agricultura e Reforma Agrria.
Portanto, o presente estudo no contem nenhuma anlise dos resultados constantes nos
estudos da SANEAGO, sendo o objetivo dessa pesquisa diferente.
Caractersticas fsicas do reservatrio
As caractersticas fsicas deste reservatrio so as apresentadas nos estudos da SANEAGO.
Nas simulaes foram considerados o limite operativo mnimo do reservatrio definidos pela
SANEAGO (1999). Para o limite inferior foi considerada a cota mnima de 725m, que corresponde
a um volume morto de 11,964 hm. Para a cota mxima de operao foram considerados nas
simulaes valores de at 761 m. O ribeiro Joo Leite, no local de construo da barragem est na
cota 706m.
Caracterizao fsica da bacia
A bacia do Rio Joo Leite est situada no estado de Gois e pertence bacia do Rio Meia
Ponte que afluente do Rio Paranaba que por sua vez faz parte da bacia do Rio Paran. Localiza-se
entre as latitudes 16 13 e 16 39 sul e longitudes 48 56 e 49 15 oeste de Greenwich.
A barragem do ribeiro Joo Leite localiza-se junto ao morro Blsamo nas coordenadas
geogrficas 16 33 59 sul e 49 12 38 oeste, sua bacia tem cerca de 703 km, que corresponde a
cerca de 90% da rea da bacia de drenagem desse rio. O principal curso dgua desta bacia o
prprio Rio Joo Leite, com uma extenso de cerca de 70 km at o local do barramento, com
altitude variando de cerca de 920 m no seu ponto mais alto a 706 m no stio do barramento,
apresentando um desnvel de aproximadamente 214 m (SANEAGO, 1997b) (SANEAGO, 1999).
Evaporao
Para os clculos foi considerada a evaporao medida na estao de Goinia. Os valores mais
elevados so observados nos meses de agosto e setembro, quando atingem valores na ordem de
200mm, e so menores nos meses de janeiro e fevereiro, situando-se na ordem de 90mm. O grfico
1 apresenta a distribuio da evaporao mdia ao longo do ano. A evaporao mdia anual desta
estao de 1576,6mm.
Precipitao
Com relao aos valores de precipitao da estao meteorolgica de Goinia para um
perodo de 30 anos podemos verificar que os maiores valores foram medidos no perodo de
novembro a maro, acumulando cerca de 74% da precipitao anual. A precipitao mdia anual
total do perodo observado foi de 1.575,9mm. O grfico 2 mostra a distribuio das precipitaes
mdias ao longo do ano.
Evaporao - Estao GoiniaUnidade: milmetros (mm)
Eva
por
ao
(m
m)
92,6 88,0 100,9 111,1 127,2 141,2 173,6 202,4 191,9 146,5 106,2 95,0
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Grfico 1- Evaporao mdia mensal medida na estao Goinia. Fonte: Normais Climatolgicas(1961-1990) (Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria, 1992).
Precipitao - Estao GoiniaUnidade: milmetros (mm)
pre
cip
ita
o (
mm
)
270,3 213,3 209,6 120,6 36,4 9,5 6,2 12,7 47,6 170,9 220 258,8
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Grfico 2- Precipitao mdia mensal medida na estao Goinia. Fonte: Normais Climatolgicas(1961-1990) (Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria, 1992).
Vazes afluentes
A gua afluente ao reservatrio, decorrente do escoamento superficial e subterrneo da bacia
de contribuio foi obtida a partir dos valores medidos na estao fluviomtrica ANEEL nmero
60642000 Captao Joo Leite. Esta estao est localizada no ribeiro Joo Leite a jusante do
local escolhido para construo do barramento. A rea da bacia de drenagem desta estao de 781
km, a diferena entre esta rea e a rea da bacia de contribuio do reservatrio de 10%.
Assumindo proporcionalidade entre rea de drenagem e vazo de sada da bacia para
diferenas de rea menores que 15% (Tucci, 2000), permite a transposio da srie histrica de
vazes para o local previsto para o barramento:
Q(t) = Qp(t) . A / Ap (2)
Onde:
Qp(t) a vazo no posto;
Ap a rea de drenagem da bacia do posto; e
A a rea da bacia no local onde se deseja obter a vazo.
RESULTADOS E DISCUSSO
Parte dos resultados das simulaes pode ser representado por curvas caractersticas
relacionando a vazo regularizvel com o volume do reservatrio e com o ndice de garantia de
atendimento. Relacionado a vazo regularizvel, a cota mxima do reservatrio e o ndice de
garantia em somente um grfico, cria a chamada superfcie de garantia. O grfico 3 ilustra o
comportamento geral da vazo regularizada com a variao da capacidade do reservatrio e do
ndice de garantia desejado para o caso do reservatrio do Rio Joo Leite.
Desta curva podem ser extrados vrios informaes importantes, tais como:
! Potencialidade do reservatrio para atender a uma demanda pr-definida;
! Cotas de operao;
! ndice de garantia mxima de atendimento certa vazo de demanda para uma
determinada capacidade do reservatrio.
As curvas caractersticas e a superfcie de garantia, apresentadas nos grficos 3 e 4 podem
subsidiar os estudos de viabilidade tcnico-financeira do empreendimento, sendo importantes
ferramentas para o suporte tomada de deciso na implantao de reservatrio de regularizao.
Vale ressaltar que a vazo regularizada corresponde ao volume de gua que permanentemente
ser retirado do reservatrio. O destino desta gua no objeto de anlise deste estudo. A demanda
engloba a vazo defluente, tambm chamada de ecolgica ou sanitria, e a retirada de gua para
qualquer outra finalidade.
No caso de um reservatrio existente os resultados se reduzem relao entre ndice de
garantia e vazo regularizvel. Essa relao importante para a operao do reservatrio, por
indicar o risco de desabastecimento de cada volume retirado do reservatrio. Para o estudo de caso
o resultado a curva apresentada no grfico 5.
As curvas caractersticas so importantes tanto para construo e operao da barragem como
para o gerenciamento dos recursos hdricos da bacia, dando tambm suporte a tomada de decises
na outorga de direito de uso de recursos hdricos. Aplicando-se nas simulaes sries sintticas de
precipitaes com as mdias mensais multi anuais em vez das sries histricas, resultou somente em
pequenas diferenas, menores que 3,5%.
Grfico 3- Superfcie de garantia do reservatrio do ribeiro Joo Leite (cota x vazo x ndice degarantia).
Estudos comparativos, trabalhando inicialmente com evaporao e precipitao e posteriormente
sem considerar esses varives tambm resultou em pequenas divergncias. Isso pode acontecer no
caso de regies nas quais a precipitao e evaporao apresentam valores totais anuais prximos.
As simulaes foram realizadas aplicando dados de evaporao e precipitao da estao Goinia
que apresenta ndice total anual de precipitao maior que o de evaporao de lago. Os valores das
alturas totais anuais mdias de evaporao e precipitao esto apresentadas na tabela 1.
Comparando a relao entre a precipitao e a evaporao de lago, verifica-se que com exceo do
posto Posse, localizado no nordeste do estado de Gois, os demais possuem valores de precipitao
maiores que os de evaporao, sendo relativamente prximos, portanto de se esperar que nestas
regies a evaporao seja compensada pela precipitao.
Grfico 4- Vazo regularizvel x armazenamento Cenrio SANEAGO aplicando a srie sintticade precipitaes. Balano hdrico considerando precipitao e evaporao. ndice de garantia =100%, 98%, 95% e 90%. Volume inicial = 100%.
Grfico 5- Curva de garantia da barragem SANEAGO no ribeiro Joo Leite. Cenrio SANEAGOcom srie sinttica de precipitaes. Balano hdrico considerando precipitao e evaporao.Volume inicial = 100%.
V a z o re g u la r iz v e l x A rm a ze n a m e n toJ o o L e ite - S r ie s in t t ic a d e p re c ip ita e s
0
2
4
6
8
1 0
1 2
0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0
v o lum e t il ( hm )
vaz
o re
gula
riz
vel (
m/
s)
G A R A N T I A 1 0 0 % 9 8 % 9 5 % 9 0 %
C u r v a d e g a r a n t ia d a B a r r a g e m J o o L e iteS r ie S in t t ic a d e p r e c ip ita e s
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0
G a r a n tia (% )
Vaz
o r
egu
lari
zve
l (m
/s)
Para a regio de Posse faz-se necessrio a realizao de estudos complementares para
determinar o comportamento da evaporao e da precipitao na obteno de vazes regularizveis.
Tabela 1- Alturas totais anuais (mm) de evaporao e precipitao Estaes do Estado de Gois.Fonte: Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria, 1992.
Estao evaporao evaporao de lago precipitao prec/evap de lagomm mm mm
Aragaras 1565,5 1095,9 1575,2 1,44Catalo 1314,4 920,1 1494,7 1,62Formosa 1721,2 1204,8 1485,3 1,23Goinia 1576,6 1103,6 1575,9 1,43Gois 1302,0 911,4 1785,9 1,96Ipameri 1614,3 1130,0 1448,0 1,28Paran 1365,5 955,9 1329,5 1,39Posse 2414,6 1690,2 1537,5 0,91Pirenpolis 1737,9 1216,5 1766,2 1,45Rio Verde 1430,3 1001,2 1708,5 1,71
As simulaes realizadas indicam que na regio estudada, possvel estimar a vazo
regularizvel sem maior desvio dos resultados reais, simulando a operao do reservatrio
desconsiderando a influencia da precipitao e da evaporao, aproveitando do efeito
compensatrio em relao a precipitao e evaporao de lago, observado nesse estudo.
Apesar dos ndices de evaporao de Gois serem semelhantes aos de algumas regies do
nordeste brasileiro, o ndice pluviomtrico goiano bem maior que o nordestino, o que pode ser
verificado comparando a tabela 1 com a tabela 2 a seguir, que apresenta localidades do nordeste
onde os ndices de evaporao so semelhantes aos do Estado de Gois, porm com intensidade de
chuvas bem menor.
Tabela 2- Alturas totais anuais (mm) de evaporao e precipitao Estaes do nordestebrasileiro. Fonte: Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria, 1992.
Evaporao total Evaporao de lago Precipitao totalEstao Estado
anual (mm) anual (mm) anual (mm)
prec/evap de lago
Sobral CE 1914,7 1340,29 960,4 0,72
Quixeramobim CE 2069,5 1448,65 858,5 0,59
Campina Grande PB 1417,4 992,18 802,7 0,81
Arco Verde PE 1828,3 1279,81 694,2 0,54
Irec BA 2061,7 1443,19 653,5 0,45
Correntina BA 1771,4 1239,98 1085,3 0,88
Espinosa MG 2263,7 1584,59 749,8 0,47
Como j comentado, o volume de chuvas no Estado de Gois suficiente para compensar as
perdas por evaporao em reservatrios, o que no ocorre no nordeste. Estudos realizados
indicaram que, no nordeste do Brasil, a evaporao pode ser responsvel por perdas volumtricas
em reservatrios na ordem de 35% do volume afluente em locais com alta taxa de evaporao, cerca
de 2.700,0 mm e baixa precipitao, 782,3 mm mdios anuais, o que representa uma taxa
precipitao/evaporao de lago de 0,41, no caso do aude de Custdia em Pernambuco (Formiga,
1999).
A simulao permite determinar, para o perodo analisado, os volumes totais acumulados
afluente, precipitado, evaporado, vertido (extravasado) e regularizado. Aqui define-se um ndice de
aproveitamento do reservatrio (Iap), sendo esse a relao entre o volume regularizvel e o volume
de gua de entrada no reservatrio, que composto pela soma dos volumes afluentes e precipitados,
indicando a eficincia do reservatrio na ativao de disponibilidades hdricas. Analogamente foi
definido um ndice complementar com base no volume vertido, chamado de ndice de
extravasamento (Iex). Os grficos 6 e 7 apresentam estes ndices para a barragem do Joo Leite,
calculados como percentagem.
ndice de aproveitamento da barragem (Iap) - Joo Leite
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50 100 150 200 250 300 350 400
volume til (hm)
Grfico 6- ndice de aproveitamento do reservatrio (Iap) Joo Leite com srie sinttica deprecipitaes. Balano hdrico considerando precipitao e evaporao. Volume inicial = 100%.Cota mnima de operao = 725 m.
ndice de Extravasamento (Iex) - Joo Leite
0102030405060708090
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400
volume til (hm)
Grfico 7- ndice de extravasamento (Iex) da barragem no ribeiro Joo Leite com srie sinttica deprecipitaes. Balano hdrico considerando precipitao e evaporao. Volume inicial = 100%.Cota mnima de operao = 725 m.
CONCLUSES
A metodologia utilizada atendeu satisfatoriamente aos objetivos do presente estudo,
possibilitando o detalhamento da operao e o acompanhamento de todos os componentes do
balano hdrico em qualquer instante do perodo de simulao, permitindo a determinao da
capacidade necessria de armazenamento e das vazes regularizveis, a estimativa das perdas e dos
vertimentos, considerando um ndice de garantia de atendimento.
Vale ressaltar que dependendo da srie histrica de vazes existente, o volume inicial
interfere ou no interfere nos resultados. Uma srie hidrolgica que se inicia com um perodo de
altas vazes capaz de encher o reservatrio, anula o efeito do volume inicial.
Observou-se diferenas inferiores a 3,5%, aplicando a srie histrica mensal de precipitaes
e apenas as mdias mensais multi-anuais nas simulaes. Constata-se que na regio de estudo
tambm pode-se aplicar mdias mensais multi-anuais de precipitao nos estudos de regularizao
com boa aproximao.
Os resultados mostram a utilidade da chamada superfcie de garantia, das diversas curvas
caractersticas, como tambm dos novos ndices de aproveitamento e extravasamento para o suporte
a tomada de decises em relaes a implantao de reservatrios de regularizao. Esses funes
refletem bem a eficincia de um determinado reservatrio em relao a ativao de disponibilidades
hdricas, fornecendo tambm subsdios para a operao do reservatrio
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