Novas perspectivas na Gestão de Recursos Hídricos em Áreas Urbanas

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1 Novas perspectivas na Gestão de Recursos Hídricos em Áreas Urbanas Eduardo Mario Mendiondo Escola de Engenharia de São Carlos/USP ; Problemas e Pressupostos Estratégias Prospectivas Exemplos e Casos Fontes: Mendiondo, E M (2008) Challenging issues on urban biodiversity related to ecohydrology, Brazilian Journal of Biology, 68(4): Mendiondo, E M (2010) Reducing vulnerability to water related disasters of urban areas of humid tropics,in: J Parkinson et al, UNESCO IHP V, Paris, Chapter 6:

2 Síntese de estratégias prospectivas de gestão de recursos hídricos urbanos 1. Balanço hídrico virtual e pegada hidrológica urbana 2. Vulnerabilidade e de adaptação progressiva da pegada hidrológica para mudanças globais 3. Jogos de atores sob consórcios de usuários para controle de conflitos de bacias urbanas 4. Pagamento de serviços ambientais ligados a ecohidrologia urbana 5. Prêmios de seguros para transferir riscos de águas urbanas e dar maior resiliência contra desastres evitáveis,. 6. Cobrança simplificada pelo uso de águas urbanas. 7. Gestão descentralizada de novas tecnologias em escala de lote urbano.

3 Impactos Diretos 23/02/2010

4 Impactos Sociais 23/02/2010

5 Visualizacao de possíveis oportunidades para saltos de eficiência ( leapfrog ) para atender consumo crescente sob diferentes cenarios continentais de America do Sul 'Water compromise' (%) = Water Withdrawal / Q Year 2000 Year 2100 Year 2100 Global Orchestration TechnoGarden Adapting Mosaic Order from Strength Year 2100 Year GDP per capita (US$/inhab.) * * Mendiondo (2009)

6 Contextos : Comparações para cenários de longo prazo (iniciando em ano 2000 e até o ano 2100) do Produto Interno Bruto (per capita) versus o potencial de compartilhamento de aguas doces em America do Sul ** 2000 Como a pegada hidrologica pode auxiliar em gestao de riscos de consumo e de mercados de seguros para guiar companhias publicas e privadas para melhorar a eficiencia ( leapfrogging ) e alcancar sustentabilidade e solvencia no medio e longo prazo? Como as companhias podem se adaptar para cenarios reativos ( seguranca alimentar e energetica ) frente a cenarios pro ativos de tecnologias verdes? * * Mendiondo (2009)

7 Demandas culturales Amarrar el auto para que no se lo lleve la inundación

8 Demandas culturales flo o days Percepción del riesgo en la cuenca hidrográfica y la acción casera para el riesgo, local! from Giuntoli & Mendiondo (2008) Fuente: PPG UFSCar

9 Demandas culturales reactivas from Giuntoli & Mendiondo (2008)

10 Eixo Temático: Novo modelo do balanço hídrico virtual e pegada hidrológica urbana (cont.) PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: Pegada Hidrologica = Agua Real + Agua Virtual (bens e serviços consumidos em bacia urbana) Pegada Hídrica Brasileira: m 3 /hab.ano Cada R$ 1 (mercado doméstico) >130 litros. Nova geração de balanço hídrico: inclui a pegada hidrológica setorial, p.ex. urbana

11 Componentes da pegada hidrológica Pegada direta Pegada indireta Retiradas de agua Uso nao consuntivo estadisticas frequentes sobre uso d agua Pegada verde Pegada azul Pegada cinza Pegada verde Pegada azul Pegada cinza Consumo d agua Poluicao hidrica Adaptado de Hoekstra [2008]

12 Exemplo 1: Como a pegada hidrológica contribui para novos balanços e contabilidades de indicadores de Planos de Bacias (9.433) e o Saneamento (11.445) 1 a Geração (balanco hidrico tradicional) : P ETR + Escoamento 2 a Geração (ampliada) : P + Abast ETR + Q+ EsgSanit 3 a Geração (integrada) : P + Abast + AguaVirtual ETR + Q + EsgSanit + ResSolidos A economia do consumo relaciona se com o ciclo hidrologico e sua valoracao O uso racional pode ser realizado sobre qualquer componente do balanco 3G Lei de Saneamento /07: aguas urbanas P ETR Pegada hidrologica Abast (real) AguaVirtual (bens + servicos) ResSolidos EsgSanit Q

13 Mercado interno brasilero (setor de consumo) Revista Exame, Ed. 940, Ano 43, N.6, 8/4/2009, R$ 1 gasto no mercado domestico representa mais de 130 Litros de pegada hidrologica

14 Exemplo 2: Certificacao e Rotulacao de Produtos d econsumo Agua virtual embutida em Working Group ISO/TC207/SC 5 (WG 8) Water Footprint com impactos do consumo Lixo de 5 dias Café da manha : 7,60

15 Eixo Temático: Novo modelo do balanço hídrico virtual e pegada hidrológica urbana (cont.) Estratégias Prospectivas: Como estabelecer a nova geração de balanço hídrico urbano, ampliando o balanço tradicional, que inclua água virtual e gestão comunitária urbana? Como estes novos modelos de previsão retratam aspectos quanti qualitativos de águas urbanas e se relacionam com elementos da Lei /07? Como os modelos de previsão de pegada hidrológica analisam FONTES (pluvial, superficial, subterranea) com natureza da agua p.ex. green, blue, e grey blackwater?

16 Eixo Temático: Vulnerabilidade e adaptação da pegada hidrológica para mudanças globais PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: Com estimativas iniciais, modelam se o comportamento e o manejo das componentes de abastecimento, drenagem pluvial, esgotamento sanitário e resíduos sólidos.

17 Emerging South American flood insurance market (ca. US$ 80 billion/year) from scenarios during period * * FPC : Flood Poverty Cycles flo o days * * Mendiondo (2005).

18 0,2 Possiveis historias individuais de pegada hidrologica* Relative frequency 0,1 Brazilian Water Footprint 0, Individual water footprint (m3/cap.year) Prospective storylines (100% = 2009WF) individual water footprint* Year * Eng Ambiental USP Sao Carlos (2009)

19 49º00' 21º45' Baixo Jacaré-Guaçu Cenário tendencial de demandas: Ano º45' 48º00' Rio Tietê/Rio Claro Baixo/Médio Jacaré-Pepira Médio Jacaré-Guaçu 22º00' 47º45' Alto Jacaré-Guaçu Rio Bauru Rio Jaú Alto Jacaré-Pepira 22º15' 47º45' Rio Tietê/Rio Lençóis 22º30' 48º15' 2010 O : Oferta hídrica D : demanda hídrica tempo 22º45' 49º00' 22º45' 48º30' **Mendiondo (2008) N

20 49º00' 21º45' Baixo Jacaré-Guaçu Water Availability and Withdrawal (m 3 /s) 21º45' 48º00' Rio Tietê/Rio Claro Baixo/Médio Jacaré-Pepira Médio Jacaré-Guaçu 22º00' 47º45' Alto Jacaré-Guaçu Rio Bauru Rio Jaú Alto Jacaré-Pepira 22º15' 47º45' 15 m 3 /s 22º45' 49º00' Rio Tietê/Rio Lençóis 22º45' 48º30' 22º30' 48º15' O : Oferta hídrica D : demanda hídrica O D O D O D N 0 m 3 /s tempo

21 49º00' 21º45' Baixo Jacaré-Guaçu Virtual Water Fluxes in 2050* * 21º45' 48º00' Rio Tietê/Rio Claro Baixo/Médio Jacaré-Pepira Médio Jacaré-Guaçu 22º00' 47º45' Alto Jacaré-Guaçu Rio Bauru Rio Jaú Alto Jacaré-Pepira 22º15' 47º45' 22º45' 49º00' Rio Tietê/Rio Lençóis 22º45' 48º30' 22º30' 48º15' Virtual Water Flux (from): Farm Industry Non consuntive N ** Mendiondo (2008)

22 Eixo Temático: Vulnerabilidade e adaptação da pegada hidrológica para mudanças globais (cont.) Estratégias Prospectivas: Como gerenciar as águas urbanas como forma de adaptação e diminuição de vulnerabilidade das cidades às mudanças globais? Como as mudanças da evapotranspiração, de drenagem e de precipitação podem ser compensadas ao se adaptar os elementos da pegada hidrológica visando a diminuição da vulnerabilidade hídrica geral? Como os impactos das mudanças dessas taxas serão mitigados com ações condizentes com o Plano Nacional de Mudança do Clima PNMC(Decreto Presid /2007)?

23 Eixo Temático: Jogos de atores sob consórcios de usuários para resolução de conflitos em bacias urbanas PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: A lei 9.433/97 permite a criação comitês e consórcios de usuários de bacias. No entanto, em áreas urbanas, com alta concentração de usuários, inexistem previsões nem há políticas de incentivo àformação e manutenção de associações de usuários.

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25 Parques lineares propostos e aceitos pela comunidade da varzea urbana

26 Eixo Temático: Jogos de atores sob consórcios de usuários para resolução de conflitos em bacias urbanas (cont.) Estratégias Prospectivas: De que maneira os modelos de jogos de atores são úteis como ferramentas para antever cenários de possíveis conflitos sob escassez hídrica de qualidade e/ou quantidade? Como modelar possíveis cenários de conformação de políticas de longo prazo, sob contextos de globalização ou de isolamento, e contrastadas com ações pró ativas ou reativas das instituições com competência no meio urbano?

27 Eixo Temático: Pagamento de serviços ambientais ligados à ecohidrologia urbana PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: Metade dos brasileiros urbanos vive em áreas irregulares sujeitas a deslizamentos de morros e encostas ou inundações das várzeas. Pouco conhecem do potencial ecohidrológico local e da necessidade de investimentos/manutenção de serviços urbanos para conviver nesse meio. Custo médio do brasileiro urbano da falta de investimento e manutenção de serviços de infraestrura: R$ a /hab.ano Valorde serviços ambientais de bacias urbanas ~ US$ 28 milhão/km 2. Custo de revitalização da ecohidrologia urbana ~ US$ 2,5 milhão/km 2.

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29 Dimensão Transversal das Várzeas Urbanas

30 Ciclo bioquímico Dimensão Longitudinal das Várzeas Urbanas Ciclo de biodiversidade Ciclo econômico Ciclo da drenagem

31 Eixo Temático: Pagamento de serviços ambientais ligados à ecohidrologia urbana (cont.) Estratégias Prospectivas: Como propor modelos simplificados de cobrança pelo uso de águas urbanas a partir do princípio de pagamento de serviços ambientais? Como a ecohidrologia contribui para qualidade e quantidade de agua das várzeas urbanas com modelos integrados entre critérios sociais, economicos, hidráulicos, ecológicos e biogeoquímicos? Como propor critérios que relacionem a tolerância ecotoxicológica de bentos com hidrogramas de vazões, incluindo as cargas poluidoras, com os custos marginais de programas de recuperação de biodiversidade urbana? Como prever o crescimento do custo de potabilizar e desintoxicar águas de mananciais e reservatórios urbanos cujas bacias de drenagem em áreas peri urbanas encontram se sob efeitos urbanização progressiva e sob alteraçõesde médio e longo prazo das componenteshidrológicas?

32 Eixo Temático: Prêmios de seguros para transferir riscos de águas urbanas e dar maior resiliencia contra desastres evitáveis PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: Se os serviços ambientais urbanos continuarão sob riscos crescentes, uma nova geração de modelos de seguros, com base em estabelecimentos de cenários e otimização de prêmios, torna se viável de ser adaptada às áreas urbanas sob diferentes biomas brasileiros. No entanto, isto ocorre desde que entendidos os conceitos de solvência e eficiência de investimento de longo prazo, com foco em empresas publicas, privadas ou mistas.

33 Exemplo : opcoes de fundos setoriais de seguros para riscos de longo prazo em Planos de Bacia Hidrografica conforme (1) premios, (2) solvencia de fundos (ordenadas) e (3) vida util de programa regional Solvency

34 Prejuizos acumulados (nominais) segundo Modelo de Plano de Recursos Hídricos de Longo Prazo conforme diferentes policitas de desenvolvimento regional da bacia hidrografica

35 Eixo Temático: Prêmios de seguros para transferir riscos de águas urbanas e dar maior resiliencia contra desastres evitáveis (cont.) Estratégias Prospectivas: Como melhorar os modelos de riscos urbanos com uma melhor quantificação de atributos de vulnerabilidade e de exposição, associados com o de ameaça/ magnitude de impactos urbanos a partir de modelos de mudança global? Como obter modelagem de prêmios ótimos de seguros para a gestão de riscos de águas urbanas que sirvam de subsídios a programas modelos, p.ex. Viver Seguro, e organizações associadas, p.ex. ANS, CNSeg, FenSeg, FenaPrevi, FenaSaude, FenaCap, FenaCor, FunenSeg, Previrb e Susep? Como modelar o comportamento de fundos de seguros a partir de características de urbanização crescente e vulnerabilidade progressiva em comunidades continuamente mais expostas aos impactos do ciclo hidrológico urbano?

36 Eixo Temático: Cobrança simplificada pelo uso de águas urbanas PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: Componentes de drenagem pluvial, esgotamento sanitário e resíduos sólidos podem ser facilmente modelados sob um contexto de alocação de incentivos usuário pagador versus usuário produtor de águas urbanas. Modelos existentes na literatura são adaptados para encontrar o grau de compensação, financeira ou equivalente, pela manutenção ou melhoramento dessas componentes na escala de lote urbano

37 Cenarios de IPTU (2025 a 2100)

38 Área de Estudo # # Southern part of Piauí Small potential water resources in Piauí Small potential water resources in Ceará Large potential water resources in Piauí Large potential water resources in Ceará Teresina Fortaleza and Pecém Coastal region N W E S Kilometers

39 Impacto do aumento do preço (%/ano) da água de uso doméstico no consumo previsto RS : Cenário de Referência ; IS : Cenário de Intervenção Milhoes m3/ano PI CE Fortaleza* 1996/ :ISA(+2,5%/a) 2025:RSA 6%/ano 2025:ISA(+11%/a) 2025:ISB(+2,5%/a) 2025:RSB 6%/ano 2025:ISB(+11%/a) * Fonte: E. M. Mendiondo, Workshop SEPLAN/SRH/WAVES,13/14 março 2001, Fortaleza (www.usf.unikassel.de/waves)

40 Consumo de água para Irrigação em 1996 e 98* [mm/yr] em Piauí e Ceará Uso total de água em 1996/98 [mm/yr] em Piauí e Ceará

41 Custos de Operação e Manutenção de Serviços para Atender Demandas Setoriais de Água em Bacias do Semi-Árido* para Cenários sob Mudanças Climáticas * Fonte: E. M. Mendiondo & Valdés (2002) Sustainable Development Strategies for Water Systems, In: II Int. Conf. New Trends in Environmental and Safety, Capri, Italy

42 Custos de Consumo d Água em Bacias do Ceará Custos totais de todos os setores que consomem água em Ceará, incluída a capacidade de reservatórios Exemplos: cenários para tomadores de decisão de 11 bacias Ano 1996 / 1998 Ano 2025: Globalização Ano 2025: Descentralização. U$D/y. (escala) 30 milhões U$ 0 (*) Mendiondo (2002, adapted from WAVES, in prep.)

43 Regionalização de custos de Operação e Manutenção, específicos para oferta hídrica 11 bacias do semi-árido (Ceará) * Fonte: E. M. Mendiondo & Valdés (2002) Sustainable Development Strategies for Water Systems, In: II Int. Conf. New Trends in Environmental and Safety, Capri, Italy

44 Eixo Temático: Cobrança simplificada pelo uso de águas urbanas (cont.) Estratégias Prospectivas: Como modelar subsídios cruzados para viabilizar os seguros específicos dentro, e não em separado, da carga impositiva usual do usuáriocontribuinte, com a cobrança pelo uso de águas urbanas? Como modelos de impostos, de natureza flexível e dinâmica, p.ex. IPTU hidrológico ou similares, podem ser aperfeiçoados com base em melhorias e dispositivos de uso racional de água em lotes urbanos?

45 Eixo Temático: Cobrança simplificada pelo uso de águas urbanas (cont.) PROBLEMAS e PRESSUPOSTOS: O (re ) aproveitamento de águas urbanas reveste mais utilidade e eficiência quando realizado em escalas de lote, porém não é universal! Embora as tecnologias de desinfecção sejam conhecidas, novos sistemas automáticos de desinfecção e potabilização podem ser utilizados, p.ex. uso de LED UV em tanques de reservação de água pluvial ou em microdigestores anaeróbios domiciliares. Estas tecnologias promissoras, com alta remoção de carga de coliformes em poucos segundos, terão os custos marginais progressivamente diminuídos no futuro conforme acomodação de mercado.

46 O ciclo hidrologico (e o padrao de consumo associado) influencia as curvas de permanência ncia de vazoes e de cargas associadas usadas para as outorgas

47

48 Estimativas de aumento progressivo do custo de tratamento de agua (em vezes) para manter enquadramento de qualidade de agua a jusante de bacias sob mudancas climaticas ate 2100, para diferentes tecnologias de remocao e para padrao constante de consumo de bens e servicos (Mendiondo, 2009)

49 Estimativas de aumento progressivo do custo de tratamento de agua (em vezes) para manter enquadramento de qualidade de agua a jusante de bacias sob cambios de uso do solo ate 2100, para diferentes cenarios globais e para padrao constante de consumo de bens e servicos. (Mendiondo, 2009)

50 Eixo Temático: Cobrança simplificada pelo uso de águas urbanas (cont.) Estratégias Prospectivas: Como a eficiência de novas tecnologias de remoção e desinfecção de água podem ser modeladas em escalas espaciais reduzidas (p.ex. lote urbano? Como montar um sistema integrado que gerencie on line os processos de remoção a partir de variáveis testemunha, com indicadores físicos, e mais fáceis e baratos de detectar, como condutividade elétrica e turbidez? Como melhorar a eficiência de captação, remoção, e armazenamento* para pós uso integrados a sistemas de previsão meteorológica e climatológica, p.ex. doses variáveis e critérios seletivos* conforme estados antecedentes de umidade, previsão de chuvas e lâminas totais esperadas? Como estabelecer uma rede de protocolos de sistemas de alertas

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