Desafios Ambientais e de Sustentabilidade em Engenharia. Sustentabilidade do uso da água. Impactos das alterações climáticas na prática de engenharia

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1 Desafios Ambientais e de Sustentabilidade em Engenharia Sustentabilidade do uso da água. Impactos das alterações climáticas na prática de engenharia O caso da gestão da água Rodrigo Proença de Oliveira

2 Recursos hídricos versus população IST / Proença de Oliveira 2009/10 2

3 Captação de água IST / Proença de Oliveira 2009/10 3

4 Captação por utilização e origem IST / Proença de Oliveira 2009/10 4

5 Agricultura IST / Proença de Oliveira 2009/10 5

6 Variabilidade do escoamento (Desvio do Esc_p10% versus Esc_med) IST / Proença de Oliveira 2009/10 6

7 Stress hídrico em 2007 IST / Proença de Oliveira 2009/10 7

8 Escassez de água: física e económica IST / Proença de Oliveira 2009/10 8

9 Abastecimento de água IST / Proença de Oliveira 2009/10 9

10 Saneamento IST / Proença de Oliveira 2009/10 10

11 Perdas por fenómenos de cheia (% do GDP) IST / Proença de Oliveira 2009/10 11

12 Desafios futuros IST / Proença de Oliveira 2009/10 12

13 Explosão demográfica IST / Proença de Oliveira 2009/10 13

14 Aumento do rendimento Taxa anual de aumento do GDP per capita ( ) IST / Proença de Oliveira 2009/10 14

15 IST / Proença de Oliveira 2009/10 15

16 Transferências de água virtual IST / Proença de Oliveira 2009/10 16

17 Evolução das necessidades de água no Mediterrâneo IST / Proença de Oliveira 2009/10 17

18 Migração IST / Proença de Oliveira 2009/10 18

19 Alterações climáticas Variação do escoamento anual 2100 (%) IST / Proença de Oliveira 2009/10 19

20 Necessidades de produção de energia IST / Proença de Oliveira 2009/10 20

21 Biocombustíveis IST / Proença de Oliveira 2009/10 21

22 Necessidades de água para abastecer a população mundial com uma dieta de 3000 kcal/pc/dia IST / Proença de Oliveira 2009/10 22

23 Algumas pistas para ultrapassar este desafio IST / Proença de Oliveira 2009/10 23

24 Recursos hídricos disponíveis IST / Proença de Oliveira 2009/10 24

25 Reutilização de água IST / Proença de Oliveira 2009/10 25

26 Importância de origens não convencionais IST / Proença de Oliveira 2009/10 26

27 Cenários de Alterações Climáticas para Portugal IST / Proença de Oliveira 2009/10 27

28 Cenários climáticos Norte Fonte: SIAM IST / Proença de Oliveira 2009/10 28

29 Cenários climáticos Centro Fonte: SIAM IST / Proença de Oliveira 2009/10 29

30 Cenários climáticos Sul Fonte: SIAM IST / Proença de Oliveira 2009/10 30

31 Impactos nos recursos hídricos Gases com efeito de estufa Emissões de GEE Concentração de GEE Estimulo climático Temperatura do ar Saúde Biodiversidade Energia Industria Precipitação Nível médio do mar Turismo Agricultura Sócioeconomia Recursos hídricos Fenómenos extremos Cheias e Secas Quantidade de água Qualidade da água Energia Agricultura Florestas Zonas Costeiras Pescas Saúde Disponibilidades de água Necessidades de água Bio diversidade Turismo Outros sectores Balanço hídrico IST / Proença de Oliveira 2009/10 31

32 Impactos das alterações climáticas nos recursos hídricos portugueses Impacto Cenário Causa Disponibilidades da água Necessidades da água Risco de cheias Qualidade das águas superficiais Qualidade das águas subterrâneas Redução da disponibilidade de água: superficial (escoamento); subterrânea (recarga); Aumento do risco de seca; Possível aumento das necessidades de água para rega; Aumento das necessidades de água para produção de energia; Aumento do risco, intensidade e frequência das cheias; Diminuição da qualidade da água Degradação da saúde dos ecossistemas fluviais Salinização dos aquíferos Diminuição dos valores anuais de precipitação; Aumento da variabilidade da precipitação; Aumento da assimetria regional de precipitação; Aumento da assimetria sazonal de precipitação; Aumento da evapotranspiração; Reforço da capacidade hidroelectrica; Aposta em biocombustíveis; Aumento da variabilidade do regime de precipitação; Aumento dos valores máximos da precipitação (Norte); Diminuição do escoamento; Aumento da temperatura da água; Aumento das cargas poluentes difusas. Subida do nível médio do mar; Aumento da evapotranspiração; Diminuição da recarga; IST / Proença de Oliveira 2009/10 32

33 Ciclo urbano da água: Serviços da agua IST / Proença de Oliveira 2009/10 33

34 Impactos no abastecimento de água Disponibilidade de água: Diminuição de volumes anuais de escoamento e recarga; Aumento da sazonalidade do escoamento; Incremento da situações de conflicto com outros usos da água. Degradação da qualidade da água superficial e subterrânea ; Sistema de tratamento: Redução da eficácia, nomeadamente da fase de desinfecção microbiológica; Riscos associados à infra-estruturas: Aumento do risco de inundação costeira ou fluvial das infra-estruturas; Alteração das condições de operação das infra-estruturas de captação, nomeadamente decorrentes da alteração do regime de variação hidrométrica e piezométrica. IST / Proença de Oliveira 2009/10 34

35 Impactos na drenagem e tratamento de águas residuais Drenagem de sistemas pluviais ou unitários: Incremento das necessidades de drenagem de situações de pluviosidade intensa; Alteração das condições de descarga dos sistemas costeiros que descarregam no mar; Diminuição da eficácia da auto-limpeza em resultado do aumento da duração dos períodos secos ou de caudal reduzido; Sistemas de tratamento: Aumento das necessidades de tratamento em curtos periodos tempo; Aumento da variabilidade da concentração de contaminantes; Descarga no meio receptor Aumento do risco de descargas não controladas; Incremento das restrições e/ou critérios de rejeição no meio hídrico; Riscos associados à infra-estruturas: Aumento do risco de inundação costeira ou fluvial das infra-estruturas. IST / Proença de Oliveira 2009/10 35

36 Resposta às alterações climáticas Emissões de gases com efeito de estufa MITIGAÇÃO Concentração de gases com efeito de estufa ADAPTAÇÃO Estimulo climático ADAPTAÇÃO Vulnerabilidade Exposição Sensibilidade Capacidade de adaptação Adaptação: Autónoma vs planeada; Local, regional ou nacional; Individual, organização, Estado. IST / Proença de Oliveira 2009/10 36

37 Mitigação Think global! Act local! Reduzir as emissões Reduzir as emissões dos transportes; Reduzir de perdas energéticas nos edifícios; Promover a utilização de fontes de energia renovável; Valorizar os resíduos ou os dejectos animais como fonte de energia; redução de emissões. Promover o sequestro de carbono. PNAC: Plano Nacional para as Alterações Climáticas IST / Proença de Oliveira 2009/10 37

38 Emissões excedem pior cenário IST / Proença de Oliveira 2009/10 38

39 Estratégias de adaptação Estratégia Explicação Exemplo Suportar custos Não fazer nada Viver com o aumento do risco de cheia Reduzir a exposição Reduzir a exposição Reduzir a exposição Mudar de localização Deslocar a actividade Evitar danos, adoptando medidas de redução da vulnerabilidade Suspender actividade não sustentáveis na nova realidade climática Mover frota pesqueira para o Norte Construir infra-estruturas de protecção Promover turismo de meia-estação num local de turismo de praia Promover capacidade de adaptação Promover capacidade de adaptação Distribuir os custos por diferentes áreas ou grupos populacionais Aumentar a resiliência dos sistemas Seguros de cheias ou de culturas Reduzir stresses de origem não climática IST / Proença de Oliveira 2009/10 39

40 Exemplos de adaptação Redução da exposição: A redução das necessidades de água para valores mais baixos da curva de distribuição da disponilidade; A deslocalização de pessoas e bens de zonas com risco de inundação significativos; A construção de infra-estruturas de protecção de zonas em risco. A deslocalização ou suspensão de actividades não sustentáveis na nova realidade climática. Promoção da capacidade de adaptação: A generalização de seguros para compensação de danos devidos ao aumento da variabilidade climática (e.g. seguros de colheitas ou seguros de danos de cheias); A redução de pressões de origem não climática sobre os ecossistemas aquáticos, proporcionando um buffer adicional para pressões resultantes das alterações climáticas; IST / Proença de Oliveira 2009/10 40

41 Possíveis medidas de adaptação Reduzir a procura de água Medidas Techn. Econ. Leg. I&Com Redução de perdas nos sistemas de adução e de distribuição; Redução do consumo de água; Reutilização da água e compatibilização do uso da água com a sua qualidade; Compatilização geográfica da procura da água com a oferta da água. Assegurar abastecimento de água Medidas Techn. Econ. Leg. I&Com Melhor aproveitamento da capacidade de regularização e de adução instalada; Melhor aproveitamento dos recursos hídricos subterrâneos; Promoção a recarga de aquíferos, incluindo através de recarga artificial; Protecção das massas de água para redução da sua contaminação; Aumento da capacidade de armazenamento e de regularização de escoamento; Transferência de água entre bacias ou sub-bacias; Dessalinação da água do mar ou de águas salobras; IST / Proença de Oliveira 2009/10 41

42 Possíveis medidas de adaptação Protecção contra cheiras Measures Techn. Econ. Leg. II&Com Deslocação de bens e pessoas das zonas com elevado risco de cheia Melhoria dos sistema de vigilância e alerta Reforços das infra-estruturas de defesa Incremento do volume de encaixe para atenuação de cheias Promoção da qualidade da água e ecossistemas Reduzir stress de origem não climática, nomeadamente decorrente da descargas de poluentes Measures Tecn. Econ. Leg. II&Com Controlo da erosão e da poluição difusa Redução das captações superficiais para manutenção de um regime escoamento adequado Assgurar conectividade entre massas de água IST / Proença de Oliveira 2009/10 42

43 Desafio da adaptação Dificuldades: Incerteza associada aos cenários climáticos, sobretudo no que se refere a eventos raros e extremos; Valorização monetária dos custos dos impactos; Avaliação dos custos indirectos; Consideração dos impactos irreversíveis; Uso de taxas de desconto para horizontes de projecto muito longos. IST / Proença de Oliveira 2009/10 43

44 Impactos das medidas de adaptação à subida do nível médio do mar Cenário SRES A2 Fonte: EC JRC Peseta IST / Proença de Oliveira 2009/10 44

45 Desafios da adaptação Avaliação dos custos de inacção versus de adaptação; Calendarização da estratégia de adaptação Risco Não adaptar Nível de risco aceitável Adaptação progressiva Adaptação por precaução Decisão Tempo IST / Proença de Oliveira 2009/10 45

46 Princípios da adaptação Antecipar: Planear com os dados disponíveis; Actuar com níveis de incerteza significativos; Adoptar uma metodologia clara e uma visão estratégica: Pensar a longo prazo; Abordar todos os aspectos das alterações climáticas; Identificar prioridades; Envolver todos os interessados; Distribuir responsabilidade e monitorizar resultados; Utilizar a melhor informação possível: Rever regularmente o plano de adaptação; Ser flexível: Diminuir a vulnerabilidade e promover a resiliência; Promover capacidade de análise e de decisão; Evitar decisões que restrinjam opções futuras. IST / Proença de Oliveira 2009/10 46

47 Holanda: Room for the river: Constatação O território protegido pelos diques é cada vez mais urbanizado e por infra-estruturas e serviços de valor crescente; Durante as cheias de 1993 e 1995, o Reno foi contido no seu leito, mas ; Em caso de rotura dos diques, as consequências seriam catastróficas; O actual modelo de ocupação do território não é viável; Aumentar e reforçar os diques não é solução; É preciso quebrar a tendência. IST / Proença de Oliveira 2009/10 47

48 Room for the river: O risco é insustentável IST / Proença de Oliveira 2009/10 48

49 Room for the river: Solução Dar espaço ao rio Reno; Objectivos: Reduzir o risco de cheias; Melhorar a qualidade da água. Metas: Até 2015: Assegurar uma capacidade de escoamento de m3/s; Até 2020: Reduzir os níveis máximos de cheia em 70 cm. IST / Proença de Oliveira 2009/10 49

50 Room for the river: Medidas Medidas Remoção de obstáculos; Rebaixar o leito de cheia; Afastamento de diques; Alargamento do leito de tempo seco; Melhoria do dique (casos pontuais); Rebaixamento do canal; Remoção dos polders. Custo: 2.1 biliões de euros; Estão previstas medidas adicionais para as próximas décadas que proporcionão mais espaço ao rio. IST / Proença de Oliveira 2009/10 50

51 Room for the river: Medidas IST / Proença de Oliveira 2009/10 51

52 Room for the river: Plano base: 2015 IST / Proença de Oliveira 2009/10 52

53 Hydrometropole Fonte: Pavel Kabat, Wageningen Univ. IST / Proença de Oliveira 2009/10 53

54 Hydrometropole Fonte: Pavel Kabat, Wageningen Univ. IST / Proença de Oliveira 2009/10 54

55 UK: DEFRA: Project Appraisal Guidance Orientações que são revistas periodicamente: 2003, 2004 e Out.2006 Os valores apresentados são diferenciados: Allowances: associados a um grau de incerteza baixo (e.g subida do nível médio do mar); Indicative sensitive ranges: associados a um grau de incerteza elevado (e.g. precipitação máxima, caudal máximo,altura da onda) DEFRA: Project appraisal guidance: procedural guidance for operating authorities (Out. 2006) IST / Proença de Oliveira 2009/10 55

56 Swedish design floods guidelines The Swedish design flood guidelines: a edição de 1990 foi revista em 2007; 4 cenários ( ): Regime de precipitação; Regime de queda de neve e degelo; Model Change in max. Precip. Change in seq. volume RCAO-H/A2 +19% +3% RCAO-H/B2 +4% +5% RCAO-E/A2 +26% +35% RCAO-E/B2 +17% +35% IST / Proença de Oliveira 2009/10 56

57 Australia Possiveis impactos: Aumento do consumo de energia; Deterioração mais rápida de infraestruturas (e.g. pavimentos); Maior frequência de falhas de operacionalidade de infra- estruturas; Maior risco de fogos; Maior risco de erosão costeiras;.. Acções: Para cada tipo de impacto são apresentadas possiveis medidas de adaptação e indicações de como avaliar os seus custos. IST / Proença de Oliveira 2009/10 57

58 Australia: infra-estruturas e planeamento IST / Proença de Oliveira 2009/10 58

59 Australia: Risco de erosão costeira IST / Proença de Oliveira 2009/10 59

60 Australia: Risco de incendios Aumento em 0,5 m das zonas livres (sem vegetação) ao longo das estradas; Selecção de espécies de árvores com menor risco de incêndio para as zonas urbanas; Melhoria da infra-estrutura de disponibilização de água para combate a incêndios; IST / Proença de Oliveira 2009/10 60

61 Actividade neste domínio IST / Proença de Oliveira 2009/10 61

62 Clima Just because something doesn't do what you planned it to do doesn't mean it's useless. Alimentos Energia Thomas A. Edison Água In preparing for battle I have always found that plans are useless, but planning is indispensable. Dwight D. Eisenhower