BRASIL-PERU Modelación cuantitativa de los recursos hídricos

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1 AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS BRASIL-PERU Modelación cuantitativa de los recursos hídricos Lima, 29 de novembro de

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3 Características do Sistema Interligado Nacional (SIN) 2 Estrutura Básica de Referência para Oferta em 2002 PREDOMINANCIA HÍDRICA Capacidade instalada no final de 2002: MW Hidráulica* : MW (86,2%) Térmica** : MW (13,8%) * - Inclui somente a parcela de 50% de Itaipu. ** - Inclui térmicas do PPT, Emergenciais e Outras Usinas Térmicas. Bacia do Rio Paraíba do Sul MW (1,9% da Capacidade Total Hidráulica Instalada) Representa cerca de 3% da Energia Natural Afluente do Sudeste

4 GUARAREMA S.JOSÉ TAUBATÉ PINDA GUARÁ LORENA C.PAULISTA RESENDE r.piraí TRÊS RIOS r.piabanha ANTA JACAREÍ B.MANSA V.REDONDA BARRA DO PIRAÍ r.paraibuna r.paraibuna PARAIBUNA STA BRANCA JAGUARI JAGUARI r. Paratoi FUNIL FUNIL STA CECÍLIA r.paraíba do Sul I. I. POMBOS POMBOS r.paraitinga SCI ILH Us. de Recalque Us. Geradora r.da Vargem TOCOS r.piraí VIG SANTANA Us. Reversível Reservatório VIGÁRIO Túnel Canal Fluxo de água Cidades Rosário LAJES FTN/FTV Calha CEDAE PPS NLP PEREIRA PASSOS

5 rio Jaguari Sistema Hidráulico do Rio Paraíba do Sul Jaguari rio Paraibuna Paraibuna Santa Branca 28 MW Funil S. Cecília I. Pombos rio Paraíba do Sul rio Paraitinga 86 MW 59 MW Tócos rio Piraí 222 MW Santana 183 MW Vigário Ribeirão das Lajes Lajes Fontes 132 MW N.Peçanha 380 MW UEL em operação UHE em operação Pereira Passos 100 MW rio Guandu

6 MG Alimenta Elevatórias SP Funil RJ Sta Cecília Jaguari Sta. Branca Paraibuna Mapa Hidrográfico Bacia do Paraíba do Sul

7 Figura do Complexo do Sistema de Elevatórias Tocos Bomb. Sta. Cecília Sta. Cecília Vigário Lajes Santana Nilo Peçanha Pereira Passos Fontes

8 01/01/ /05/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /03/ /07/ /11/ /03/ /07/ /11/ /03/ /07/ /11/ /03/ /7/ /11/ /3/2003 ARMAZENAMENTO (% VU) Evolução do Armazenamento Equivalente 100,0 90,0 80,0 98,7 83,5 90,1 76,5 79,6 70,0 63,6 64,2 63,7 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 33,8 49,4 25,3 53,2 46,2 45,2 Curva Limite da Portaria DNAEE ,9 51,1 29,2 17,5 28/10/ ,5 14,7 36,0

9 VOLUME ÚTIL (%) Previsão da Evolução do Armazenamento Equivalente jan 31-jan 2-mar 1-abr 1-mai 31-mai 30-jun 30-jul 29-ago 28-set 28-out 27-nov 27-dez

10 83,5 33,8 25,3 46,2 53,2 45,2 37,9 29,2 17,5 63,6 49,4 64,2 98,7 90,1 76,5 79,6 63,7 51,1 45,5 14,7 36,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 01/01/ /05/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /04/ /08/ /12/ /03/ /07/ /11/ /03/ /07/ /11/ /03/ /07/ /11/ /03/ /07/ /11/2002 ARMAZENAMENTO (%) ARMAZENAMENTO EQUIVALENTE RIO PARAÍBA DO SUL 28/10/2002

11 01/01/ /01/ /01/ /01/ /12/ /01/ /01/ /12/ /12/ /12/ /12/2002 ARMAZENAMENTO (%) 100,0 90,0 ARMAZENAMENTO PARAIBUNA 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0

12 01/01/ /01/ /01/ /01/ /12/ /01/ /01/ /12/ /12/ /12/ /12/2002 ARMAZENAMENTO (%) 100,0 90,0 ARMAZENAMENTO JAGUARI 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0

13 ENERGIA NATURAL AFLUENTE DA BACIA DO RIO PARAÍBA DO SUL ÚLTIMOS ANOS MLT jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

14 Decreto n /1971 Portaria DNAEE n 022/1977 Decreto n /1978 Jusante de Paraibuna Qmín = 30 m 3 /s Jusante de Santa Branca Qmín = 40 m 3 /s Jusante de Jaguari Qmín = 10 m 3 /s Qmin=42 m 3 /s no período seco anual (junho a novembro) Jusante de Funil Qmín = 80 m 3 /s Afluência a Santa Cecília Qmín = 190 m 3 /s Jusante da estação elevatória de Santa Cecília Qmín = 90 m 3 /s Qmín = 90 m 3 /s Qmín = 90 m 3 /s Qmín = 71 m 3 /s (condições hidrológicas adversas) Bombeamento Santa Cecília Qmáx = 160 m 3 /s Qmín = 100 m 3 /s Qmín = 119 m 3 /s no caso de condições hidrológicas adversas (por inferência, )

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16 Vazão Média Afluente (m3/s) Figura 6. Vazão Média Anual Afluente ao Reservatório de Jaguari ANO média 0 Ano

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18 Totais Pluviométricos (mm) Totais Anuais Caçapava Anos Média Ano

19 Totais Pluviométricos (mm) 3000 Totais Anuais Ponte Alta 1 Anos Média ANO

20 Totais Pluviométricos (mm) Totais Anuais Santa Branca Anos Média Ano

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22 Precipitação na cabeceira do Paraíba do Sul

23 Precipitação na cabeceira do Paraíba do Sul

24 ARMAZENAMENTO - % VU Armazenamentos X Cenários Hidrológicos Vazão Objetivo em Sta Cecília = 190 m 3 /s Resolução ANA 30% Previsão 50% 25% Previsão 95% % 15% 10% Resolução ANA 5% 0% inicial ago/03 set/03 out/03 nov/03

25 ARMAZENAMENTO - % VU Armazenamentos X Vazões Objetivo Cenário - Série de % 25% Resolução ANA Vazão Objetivo 190 m³/s Vazão Objetivo 180 m³/s Vazão Objetivo 170 m³/s Vazão Objetivo 160 m³/s Vazão Objetivo 150 m³/s 20% 15% 10% Resolução ANA 5% 0% inicial ago/03 set/03 out/03 nov/03

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29 m³/s m³/s Vazão Firme: Paraibuna ( ) Vazão Firme: Jaguari ( ) Garantia (%) Garantia (%)

30 O Art. 1º da referida Resolução estabelece, em caráter emergencial, as seguintes regras de operação para o sistema hidráulico do rio Paraíba do Sul: I - a descarga mínima a jusante dos aproveitamentos deve respeitar os seguintes limites: a) Paraibuna 30 m 3 /s b) Santa Branca 40 m 3 /s c) Jaguari 10 m 3 /s d) Funil 80 m 3 /s e) Santa Cecília 71 m 3 /s (instantânea) f) Pereira Passos 120 m 3 /s (instantânea) II quando a vazão incremental entre Funil e Santa Cecília for maior que 110 m 3 /s, a vazão emergencial de 71m 3 /s a jusante de Santa Cecília deverá ser gradativamente aumentada até atingir o limite da vazão mínima normal de 90m 3 /s; III - o limite mínimo para a vazão média de bombeamento em Santa Cecília é de 119m 3 /s; VI - o deplecionamento dos reservatórios para atender o limite mínimo de 190 m³/s em Santa Cecília (71 m³/s para a jusante e 119 m³/s para bombeamento) deve observar a seguinte ordem de prioridade, procurando manter o limite de 10% do volume útil dos mesmos: a) 1º - Funil; b) 2º - Santa Branca; c) 3º - Paraibuna; d) 4º - Jaguari. O parágrafo único do Art. 1º reza que a ordem de prioridade de deplecionamento poderá ser revista, em função das afluências efetivamente verificadas, visando a evitar um acentuado desequilíbrio entre os armazenamentos dos reservatórios de Paraibuna e Jaguari.

31 %Volume Útil %Volume Útil Reservatório Paraibuna Reservatório Santa Branca Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez meses 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez meses

32 %Volume Útil %Volume Útil Reservatório Jaguari Reservatório Funil Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez meses meses

33 %Volume Útil %Volume Útil %Volume Útil %Volume Útil Reservatório Paraibuna Reservatório Santa Branca Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez meses meses Reservatório Jaguari Reservatório Funil Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez meses meses

34 PROJETO DE INTEGRAÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO COM BACIAS HIDROGRÁFICAS DO NORDESTE SETENTRIONAL

35 PROJETO DE INTEGRAÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO COM BACIAS HIDROGRÁFICAS DO NORDESTE SETENTRIONAL

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37 Transposição do Rio São Francisco SOBRADINHO Q máx. = m³/s Q méd. = m³/s Eixo Norte Q min. = m³/s Q máx. = m³/s Q méd. = m³/s Eixo Leste Q min. = m³/s TRANSPOSIÇÃO SÃO FRANCISCO Demanda na Bacia Q máx. = m³/s Q méd. = m³/s

38 EIXO NORTE Qmáx=15.80 m³/s Qmin=0.70 m³/s Qmáx=43.80 m³/s Qmin=0.00 m³/s Qmáx=43.80 m³/s Qmin=2.16 m³/s Qmáx=86.60 m³/s Qmin=16.11 m³/s

39 Gestão dos Recursos Hídricos das Bacias Hidrográficas dos Rios Poti e Longá PLANEJAMENTO DA INFRA-ESTRUTURA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO POTI (versão para discussão)

40 ANTECEDENTES Compartilhamento de alguns rios entre os Estados do Ceará e do Piauí; BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO PARNAÍBA Presença de grandes reservatórios e novos barramentos; Necessidade de articulação entre os Estados e a ANA para a gestão compartilhada dos recursos hídricos;

41 RIO POTI

42 ÁREA CONTROLADA CASTELO = km 2 (34%) ÁREA NÃO CONTROLADA = km 2

43 Qtrans =? 4 m 3 /s 320,86 hm 3 Inhuçu 99,50 hm 3 Barra Velha CAPACIDADES DOS RESERVATÓRIOS 134,70 hm 3 Lontras 10,00 hm 3 Sucesso Cupim 4,55 hm 3 Jaburu II 116,00 hm 3 Castelo Fronteiras Carnaubal 87,69 hm 3? hm hm 3? hm 3 743,96 hm 3 Realejo Flor do Campo 111,30 hm 3 31,55 hm 3 3,25 hm 3 Colina

44 Vazões regularizadas Q100 para os açudes projetados na bacia do rio Poti. AÇUDE Inhuçu Lontras Frontei ras Castelo TOTAL CAPACIDADE (hm3) 320,86 134,70 743, , ,52 1,95 1,05 5,40 12,95 21,35 1,95 5,40 14,10 21,45 1,05 5,40 14,90 21,35 VAZÕES (m3/s) 5,40 16,15 21,55 1,95 1,05 18,60 21,60 1,95 19,20 21,15 1,05 20,60 21,65 21,80 21,80

45 BACIAS INCREMENTAIS A=908 km 2 D=131,66 mm Lontras Inhuçu A=1.426 km 2 D=122,70 mm A=285 km 2 D=62,3 mm Sucesso A=852 km 2 D=39,1 mm Barra Velha Cupim A=231 km 2 D=37,7 mm Jaburu II A=908 km 2 D=37,4 mm Carnaubal Castelo Fronteiras A=1.427 km 2 D=52,5 mm A=6.792 km 2 D=54,00 mm A=5.023 km 2 D=48,4 mm Realejo Flor do Campo A=299 km 2 D=37,8 mm A=210 km 2 Colina D=17,01 mm A=370 km 2 ÁREAS DE DRENAGENS E DEFLÚVIOS AFLUENTES MÉDIOS ANUAIS D=36,1 mm

46 BACIAS INCREMENTAIS VA=131,66 hm 3 2VA=263,32 hm 3 Lontras Inhuçu VA=63,56 hm 3 2VA=127,12 hm 3 VA=17,76 hm 3 2VA=35,51 hm 3 Sucesso VA=33,31 hm 3 2VA=66,62 hm 3 Barra Velha Cupim VA=8,71 hm 3 2VA=17,42 hm 3 Jaburu II VA=33,96 hm 3 2VA=67,92 hm 3 Castelo VA=366,77 hm 3 2VA=733,54 hm 3 Fronteiras VA=243,11 hm 3 2VA=486,22 hm 3 Realejo Carnaubal VA=74,92 hm 3 2VA=149,84 hm 3 Flor do Campo VA=11,30 hm 3 2VA=22,60 hm 3 VOLUMES AFLUENTES MÉDIOS ANUAIS VA=16,86 hm 3 2VA=33,72 hm 3 Colina VA=13,36 hm 3 2VA=26,72 hm 3

47 VOLUMES AFLUENTES MÉDIOS ANUAIS DAS BACIAS INCREMENTAIS CASTELO VA=805,10 hm 3 2VA=1.610,20 hm 3

48 VOLUMES AFLUENTES MÉDIOS ANUAIS DAS BACIAS INCREMENTAIS VA=195,22 hm 3 2VA=390,44 hm 3 CASTELO FRONTEIRAS VA=366,77 hm 3 2VA=733,54 hm 3 VA=243,11 hm 3 2VA=486,22 hm 3 TOTAL VA=805,10 hm 3 2VA=1.610,20 hm 3

49 VOLUMES AFLUENTES MÉDIOS ANUAIS DAS BACIAS INCREMENTAIS CASTELO FRONTEIRAS VA=366,77 hm 3 2VA=733,54 hm 3 VA=243,11 hm 3 2VA=486,22 hm 3 TOTAL VA=609,88 hm 3 2VA=1.219,76 hm 3

50 FRONTEIRAS VAZÃO MÉDIA ANUAL NATURAL = 453,25 m 3 /s VOLUME ÚTIL ARMAZENÁVEL (2 x VA) = 906,50 hm 3 VOLUME ÚTIL AÇUDES MONTANTE = 436,67 hm 3 VOLUME ÚTIL FRONTEIRAS = 906,50 hm 3 436,67 hm 3 = 469,83 hm 3 VAZÃO MÉDIA ANUAL NATURAL INCREMENTAL= 243,11 m 3 /s VOLUME ÚTIL FRONTEIRAS (2 x VA) = 486,22 hm 3

51 CASTELO VAZÃO MÉDIA ANUAL NATURAL = 1.018,02 m 3 /s VOLUME ÚTIL ARMAZENÁVEL (2 x VA) = 2.036,04 hm 3 VOLUME ÚTIL AÇUDES MONTANTE = 436,67 hm ,83 hm ,21 hm 3 VOLUME ÚTIL AÇUDES MONTANTE = 1.325,71 hm 3 VOLUME ÚTIL CASTELO = 2.036,04 hm ,71 hm 3 = 710,33 hm 3 VAZÃO MÉDIA ANUAL NATURAL INCREMENTAL= 366,77 m 3 /s VOLUME ÚTIL MÍNIMO CASTELO (2 x VA) = 733,54 hm 3

52 CRITÉRIO: 2VA 320,86 hm 3 Inhuçu 99,50 hm 3 Barra Velha CAPACIDADES DOS RESERVATÓRIOS 134,70 hm 3 Lontras 10,00 hm 3 Sucesso Cupim 4,55 hm 3 Jaburu II 116,00 hm 3 Castelo Fronteiras Carnaubal 87,69 hm 3 C=772,15 hm 3 VM=38,61 hm 3 (5%) VU=733,54 hm 3 C=511,58 hm 3 VM=25,36 hm 3 (5%) VU=486,22 hm 3 Realejo Flor do Campo 111,30 hm 3 31,55 hm 3 3,25 hm 3 Colina

53 RESUMO DO PLANEJAMENTO AÇUDE FRONTEIRAS VOLUME ÚTIL: 486 hm 3 VAZÃO REGULARIZADA: 4,50 m 3 /s AÇUDE CASTELO VOLUME ÚTIL: 733 hm 3 VAZÃO REGULARIZADA: 8,40 m 3 /s AÇUDE INHUNÇU VOLUME ÚTIL: 320 hm 3 VAZÃO REGULARIZADA: 1,95 m 3 /s AÇUDE LONTRAS VOLUME ÚTIL: 135 hm 3 VAZÃO REGULARIZADA: 1,05 m 3 /s Inhuçu Barra Velha Lontras Sucesso Cupim Jaburu II Carnaubal Castelo Fronteiras Realejo Flor do Campo Colina

54 Vazões regularizadas Q100 para os açudes projetados na bacia do rio Poti. AÇUDE Inhuçu Lontras Frontei ras Castelo TOTAL CAPACIDADE (hm3) 320,86 134,70 511,00 772, ,56 1,95 1,05 4,50 8,40 15,90 1,05 4,50 10,20 15,75 VAZÕES (m3/s) 4,50 11,60 16,10 1,95 13,50 15,45 15,50 15,50

55 PRÓXIMO PASSO: DEFINIÇÃO DAS VAZÕES DE PERENIZAÇÃO Q 100 =1,95 m 3 /s Inhuçu Q 100 =0,19 m 3 /s Sucesso Q 100 =1,05 m 3 /s Lontras Barra Velha Q 100 =0,36 m 3 /s Cupim Q 100 =0,11 m 3 /s Jaburu II Q 100 =1,09 m 3 /s Castelo Q 100 =8,4 m 3 /s Fronteiras Q 100 =4,50 m 3 /s Realejo Q 100 =0,21 m 3 /s Carnaubal Q 100 =1,10 m 3 /s Flor do Campo Q 100 =0,19 m 3 /s Colina Q 100 =0,07 m 3 /s

56 CASTELO VAZÃO MÉDIA ANUAL NATURAL INCREMENTAL= 366,77 m 3 /s VOLUME ÚTIL MÍNIMO CASTELO (3 x VA) = 1.100,31 hm 3 C = hm 3 VM = 58 hm 3 (5%) VU = hm 3

57 VAZÃO REGULARIZADA DO SISTEMA (m3/s) CURVA DE REGULARIZAÇÃO DOS NOVOS RESERVATÓRIOS 22 21, , , , , , , , , , , , CAPACIDADE TOTAL (hm3)

58 vazão reg 100% (m³/s) CURVA DE REGULARIZAÇÃO DO SISTEMA INHUNÇU + LONTRAS + FRONTEIRAS + CASTELO Castelo VU = 773 m 3 /s Castelo VU = 917 m 3 /s Castelo VU = m 3 /s volume útil total (hm³) Inhunçu VU = 297 m 3 /s Lontras VU = 122 m 3 /s Fronteiras VU = 486 m 3 /s

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65 Regularização dos grandes sistemas De reservatórios do Brasil

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75 Gracias! Marcos Airton de Sousa Freitas Superintendência de Usos Múltiplos e Eventos Críticos masfreitas@ana.gov.br (+55) (61)

76 AcquaNet Alocação da Água em Sistemas Complexos de Recursos Hídricos

77 O problema da alocação de água Caracterizado por: Incertezas de diversas naturezas Interações complexas no ciclo hidrológico e no sistema construído pelo Homem Conflitos entre usos, usuários, setores de atividades, etc Investimentos de grande porte Necessidade de planejamento a longo prazo Sistemas de RHs são dinâmicos Impactos ambientais, sociais e econômicos Participação de grupos heterogêneos no processo decisório Em uma só palavra: Complexidade

78 Arcabouço Conceitual Sistemas de Gerenciamento de Recursos Hídricos Base Institucional Direitos de uso (prioridades) Agências Capacitação Processos decisórios Sistema de financiamento Participação pública Base legal Base Técnica Sistemas de informação Sistemas de suporte a decisões Treinamento Pesquisas Estudos técnicos Redes de monitoramento Instrumentos Analíticos (Modelos Matemáticos)

79 Modelos de Rede de Fluxo Representa o sistema como uma sucessão de nós e elos Elos: trechos de rios, canais, dutos, etc Nós: reservatórios, demandas, confluências, etc Sistemas grandes (milhares de nós e elos) Sistemas complexos Distribui a água de acordo com prioridades (preferências) estabelecidas pelo usuário Utiliza algoritmos matemáticos extremamente eficientes para maximizar as preferências dos usuários Facilita a utilização de interfaces gráficas poderosas e amigáveis Facilita a integração com outras ferramentas tais como SSD, GIS, Bancos de dados, etc

80 Modelos de Rede de Fluxo Podem ser generalizados para simular a maioria dos elementos presentes em um sistema Demandas consuntivas e de "passagem" Produção de energia elétrica Operação de reservatórios Perdas por evaporação em reservatórios Perdas por infiltração em canais e reservatórios Relações entre águas subterrâneas e superficiais Vazões de retorno de irrigação e outros usos Importação e exportação de água

81 Modsim É um modelo de rede de fluxo desenvolvido na Colorado State University pelo prof. J. Labadie e outros a partir de ModsimP32, ModsimLS, AcquaNet Versões desenvolvidas pela EPUSP a partir do Modsim original.

82 AcquaNet Entrada Topologia do sistema Vazões mensais Evaporacão Demandas Características das estruturas Prioridades das demandas e dos níveis dos reservatórios Resultados Distribuição da água por toda a rede Níveis dos reservatórios Deficits Confiabilidade do suprimento de água Análise de riscos Subsídios para o estabelecimento de políticas de evaporação

83 O sistema de prioridades Escala de 1 a 99 Maior prioridade= 1 Menor prioridade= 99 O modelo atende as demandas na ordem das prioridades Conceito de volume meta Custo no elo Custos e Prioridades (são uma coisa só) C= 10P 1000 para P=1: C= -990 para P=99: C= -10

84 Atendimento de prioridades Capacidade Vinicial= D= 40 P= D= 10 P= 2 D=50 P= 50

85 Atendimento de prioridades Capacidade Vinicial= D= 40 P=13 D= 10 P= 2 D=50 P= 50

86 Atendimento de prioridades Capacidade Vinicial= D= 40 P=13 É O necessário que fazer estabelecer com uma o excesso escala de de 20? prioridades para os reservatórios D= 10 P= 2 D=50 P= 50

87 Conceito de Volume Meta Capacidade Vmeta= 150 Vinicial= 120 Neste exemplo o excesso de 20 ficará armazenado P= D= 40 P=13 D= 10 P= 2 D=50 P= 50

88 Conceito de Volume Meta Capacidade Vmeta= 150 Vinicial= 120 E agora? O reservatório armazenará 70 P= D= 40 P=13 D= 10 P= 2 D=50 P= 50

89 Custo no Elo [Li, Ls, Custo] [0, 100, 0] [0, 100, 0] 10?? D= 10? [0, 100, 0]? [0, 100, 0]

90 Custo no Elo [Li, Ls, Custo] [0, 100, 10] [0, 100, 0] D= 10 [0, 100, 0] [0, 100, 0]

91 Custo no Elo [Li, Ls, Custo] 10 [0, 100, 10] [0, 100, 0] D= 10 [0, 100, 0] [0, 3, 0]

92 AcquaNet can be downloaded from: