ANÁLISE EXPLORATÓRIA DOS FATORES DE ALTERAÇÃO DO REGIME HIDROLÓGICO PRÉ E PÓS BARRAGENS DE REGULARIZAÇÃO: EFEITO DO FENÔMENO ENSO

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1 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física ANÁLISE EXPLORATÓRIA DOS FATORES DE ALTERAÇÃO DO REGIME HIDROLÓGICO PRÉ E PÓS BARRAGENS DE REGULARIZAÇÃO: EFEITO DO FENÔMENO ENSO Christian Cunha Tharso Foletto Blasckesi Vinicius Dulac Luiz Fernando Silva de Godoi Stefânia Guedes de Godoi 1 Aline Soares Nunes Rafael Cabral Cruz 2 Curso de Gestão Ambiental Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA São Gabriel, RS, Brasil rafaelcabralcruz@gmail.com RESUMO Neste trabalho faz-se a análise exploratória das alterações no regime hidrológico do Rio Jacuí (Rio Grande do Sul, Brasil), em períodos pré e pós-implantação de barragens de regularização, através de análise dos principais fatores que apresentam potencial para explicar alterações no regime hidrológico em escala de bacia hidrográfica: mudanças climáticas, uso da terra e efeito das barragens. Estes três processos atuam de forma simultânea e têm efeitos aditivos e sinérgicos, sendo necessário compreender os impactos de cada um. Como os passos temporais das diversas séries temporais são diferentes, utilizou-se da análise de regressão com dados agregados ao maior passo temporal. Neste estudo, procura-se isolar os efeitos das séries do Índice de Oscilação Sul (IOS) para fins de compreender a influência cumulativa da mudança no uso da terra e da regularização das barragens. O fenômeno EL NIÑO atua gerando um aumento nos índices pluviométricos na região Sul do Brasil e o fenômeno LA NIÑA tem como resultado a redução dos índices precipitados. Neste estudo procura-se analisar se existem influências, causadas por El Niño e La Niña, sobre os dados das 1) Bolsista ITI CNPq. 2) Bolsista EXP CNPq. 1

2 Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais séries de cotas das estações fluviométricas (Dona Francisca), (Rio Pardo) e (São Jerônimo), situadas à jusante das barragens de regularização Fandango e UHE Passo Real, localizadas no Rio Jacuí, Rio Grande do Sul, Brasil. Utilizando-se estatísticas mensais, os dados de cotas obtidos junto à Agencia Nacional de Águas (ANA) e Índices de Oscilação Sul (IOS), obtidos do Climate Prediction Center (CPC/NOAA), foram analisados através da interpretação de gráficos dos períodos pré e pós implantação das barragens, considerando-se a mesma intensidade dos eventos climáticos. Os períodos utilizados foram: Eclusa Fandango (PRÉ: , PÓS: ); UHE Passo Real (PRÉ: , PÓS: ). Os resultados mostram que para um evento climático de mesma intensidade as cotas dos períodos pré e pós são de diferentes valores, com igual tendência do pós ser maior que o pré. Ou seja, para mesmo regime pluviométrico, o período pós resulta em maiores cotas médias, o que caracteriza efeito de regularização. Palavras-chave: Barragens; ENSO; regime hidrológico INTRODUÇÃO A variabilidade do regime hidrológico é controlada por diversos elementos, que formam a bacia hidrográfica ou fatores que nela ocorrem, tais como: condições climáticas (precipitação, evapotranspiração, radiação solar, efeito estufa e alteração no microclima), geologia, geomorfologia, solos, cobertura vegetal, uso do solo e ações antrópicas (TUCCI, 2002). Dentre os principais responsáveis pelos efeitos e alterações no regime fluvial em nível de bacia hidrográfica estão as barragens de regularização, o uso da terra e as mudanças climáticas. Estes processos atuam de forma simultânea e têm efeitos aditivos e sinérgicos, afetando a variabilidade hidrológica de forma mais ou menos intensa tanto devido a características específicas do processo e de sua ocorrência como a situação ambiental da bacia. O uso da terra atua em função do nível de compactação do solo causado pelo manejo agrícola que pode promover uma menor infiltração das águas provenientes das precipitações, ocasionado uma maior velocidade do escoamento superficial, onde as águas chegam mais facilmente em direção a calha de rios. Já as mudanças climáticas ocasionam uma maior ou menor entrada de água na Bacia (PASQUINI & DEPETRIS, 2010). A implantação de barragens de regularização geralmente substitui a variabilidade sazonal e interanual do regime hidrológico por um regime controlado, com altas vazões durante os períodos de seca e cheias parcialmente ou completamente amortecidas (PETRY, 2001). 2

3 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física O planejamento da bacia envolve a definição e a projeção do uso da água, impactos ambientais, controle do sistema biológico existente, estabilidade na quantidade de água nas épocas de cheia ou seca (TUCCI, 2002). O Brasil, devido ao seu grande potencial energético, investe na construção de usinas hidrelétricas, porém conforme Manyari (2007) qualquer modificação em um rio poderá causar instabilidade ao sistema fluvial. Segundo Leal (2001), entre as causas diretas das mudanças que a bacia sofre estão a disponibilidade hídrica, as secas e as enchentes. Em vista disso, torna-se importante estudar e compreender não somente os efeitos da implantação de barragens sobre o regime hidrológico do rio, mas, também, como os efeitos cumulativos de uso da bacia e das mudanças climáticas estão interagindo e influenciando-o. Fenômenos naturais, como El Niño e La Nina, provocam alterações no regime hidrológico dos rios (SANSIGOLO, 2004). De acordo com Rocha et al (2010), o El Niño dura de 12 a 18 meses em média em intervalos de 2 a 7 anos com intensidades diferentes. A região sul é, talvez, a mais afetada. Em cada episódio do El Niño é observado um grande aumento de chuvas e do índice pluviométrico, principalmente nos meses de primavera, fim do outono e começo de inverno, podendo ocorrer um acréscimo de até 150% de precipitação em relação ao seu índice normal. Um fenômeno associado à intensidade ou enfraquecimento dos eventos El Niño e La Nina é o Índice de Oscilação Sul (IOS) (FERNANDES, 2008). Como os passos temporais das diversas séries temporais são diferentes, neste estudo, procura-se isolar os efeitos das séries do IOS para fins de compreender a influência cumulativa da mudança no uso da terra e da regularização das barragens e analisar se existem influências, causadas por El Niño e La Nina, sobre os dados das séries de cotas das estações fluviométricas selecionadas do rio Jacuí, localizado no estado do Rio Grande do Sul, região sul do Brasil. MATERIAIS E MÉTODOS O Rio Jacuí, o maior do interior do estado do Rio Grande do Sul, situado na região sul do Brasil (Figura 1), tem suas nascentes na região do Planalto Médio em uma altitude aproximada de 730 m, escoando primeiramente no sentido sul e posteriormente no sentido leste, pertencendo à bacia do Atlântico (FEPAM, 2009). A bacia hidrográfica do rio Jacuí tem área de km 2, com sua área de drenagem caracterizada pelo uso intensivo do solo para agricultura e pecuária. O comprimento total, aproximado, do Rio Jacuí é de 710 km. O seu trecho superior caracteriza-se 3

4 Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais também pelo aproveitamento energético, onde estão instaladas as Usinas Hidrelétricas (UHEs) Ernestina, Passo Real, Leonel Brizola, Itaúba e Dona Francisca. O rio Jacuí possui extensão navegável de 230 Km, proporcionada pela construção de três eclusas Fandango, Anel de Dom Marco e Amarópolis. A precipitação média anual na bacia é variável, atingindo mm anuais, no seu valor mais alto, e aproximadamente mm anuais no valor mais baixo (FEPAM, op.cit.). Figura 1: Mapa de Localização e Situação da Bacia Hidrográfica do Rio Jacuí em São Jerônimo, RS, Brasil. 4

5 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física A UHE Passo Real, Figura 2, localizada no Rio Jacuí, no município de Salto do Jacuí, foi inaugurada em março de 1973, possui duas unidades geradoras com potência efetiva de 158 MW. Figura 2: Usina Hidrelétrica Passo Real A Barragem-ponte do Fandango (Figura 3) está localizada no rio Jacuí, junto à cidade de Cachoeira do Sul, foi posta em operação em A barragem possui 170 m de extensão. Figura 3: Barragem-ponte do Fandango Metodologia Para determinar se existem influências, causadas por El Niño e La Nina, sobre o regime hidrológico nos períodos pré e pós-implantação da UHE Passo Real e da Eclusa de Navegação Fandango, na bacia do Rio Jacuí, foram obtidas as séries históricas de cotas das estações fluviométricas, localizadas a jusante das barragens, expressas na Tabela 1. Os dados de IOS foram obtidos junto ao Climate Prediction Center (CPC/NOAA, 2009). No entanto, somente foram obtidos dados de cota e IOS nas 5

6 Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais mesmas janelas temporais, pré e pós-implantação das barragens para as estações Dona Francisca, Rio Pardo e São Jerônimo. Tabela 1 Estações fluviométricas do rio Jacuí utilizadas para o estudo Código Nome da Estação Dona Francisca Rio Pardo São Jerônimo Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA, 2009). Para efetuar as análises dos fatores de alteração hidrológica nos períodos pré e pósimplantação das barragens, os dados de cota de cada estação fluviométrica selecionada e de IOS foram organizados em tabelas no software Microsoft Excel Foi procedido o preenchimento de falhas da série de cotas para lacunas de até dois dias, através da interpolação linear. As janelas temporais utilizadas foram: Eclusa Fandango (Pré-implantação: , Pós-implantação: ); UHE Passo Real (Pré-implantação: , Pós-implantação: ). Com vistas a obter um padrão do comportamento do regime hidrológico pré e pósimplantação das barragens, utilizaram-se estatísticas mensais. Foi obtida uma equação regredindo as médias mensais das séries de cotas em relação à série de IOS. A análise da relação entre as cotas previstas dos períodos pré e pós-implantação das barragens para um evento climático de igual intensidade foi efetuada através da observação qualitativa dos gráficos. Deste modo, é possível verificar se há influência de El Niño e La Niña no regime de vazão do rio ou identificar qual fator realmente está provocando modificações no regime hidrológico nos períodos pré e pós-implantação das barragens no Rio Jacuí. Há pelo menos 20 regiões no mundo onde o clima é influenciado pelo ENSO. Nessas regiões está incluído o Brasil, especialmente as regiões Nordeste, Amazônia (na faixa tropical) e Sul. Nesta última região, durante o fenômeno El Niño, verifica-se incremento no volume de precipitação pluvial e, durante o fenômeno La Niña, ocorre déficit hídrico (CUNHA,1998). 6

7 C o ta (c m ) -5-4,5-4 -3,5-3 -2,5-2 -1,5-1 -0,5-0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 C ota (c m) -5-4,6-4,2-3,8-3,4-3 -2,6-2,2-1,8-1,4-1 -0,6-0,2 0,2 0,6 1 1,4 1,8 2,2 2,6 3 3,4 3,8 4,2 4,6 5 Cota (cm) VI Seminário Latino Americano de Geografia Física RESULTADOS Os Gráficos 1 a 5 apresentam a relação entre as cotas previstas dos períodos pré e pós-implantação das barragens para um evento climático de igual intensidade. Gráfico 1 Cotas previstas Pré-Pós implantação da Eclusa Fandango na Estação Fluviométrica Rio Pardo ( ) Cotas previstas Pré-Pós Eclusa Fandango na Estação Fluviométrica Rio Pardo ( ) P ré P ós IOS Gráfico 2 Cotas previstas Pré-Pós implantação da Eclusa Fandango na Estação Fluviométrica São Jerônimo ( ) C otas previs tas P ré-p ós E c lus a F andang o na E s taç ão F luviométric a S ão J erônimo ( ) P ré P ós IOS Gráfico 3 Cotas previstas Pré-Pós implantação da UHE Passo Real na Estação Fluviométrica Dona Francisca ( ) C o tas p rev is tas P ré-p ó s U H E P as s o R eal n a E s taç ão F lu v io m étric a D o n a F ran c is c a ( ) P ré P ós IO S 7

8 -5-4,6-4,2-3,8-3,4-3 -2,6-2,2-1,8-1,4-1 -0,6-0,2 0,2 0,6 1 1,4 1,8 2,2 2,6 3 3,4 3,8 4,2 4,6 5 C ota(c m) -5-4,7-4,4-4,1-3,8-3,5-3,2-2,9-2,6-2,3-2 -1,7-1,4-1,1-0,8-0,5-0,2 0,1 0,4 0,7 1 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 4 4,3 4,6 4,9 C ota(c m) Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais Gráfico 4 Cotas previstas Pré-Pós implantação da UHE Passo Real na Estação Fluviométrica Rio Pardo ( ) Cotas previstas Pré-Pós UHE Passo Real na Estação Fluviométrica Rio Pardo ( ) P ré P ós IOS Gráfico 5 Cotas previstas Pré-Pós implantação da UHE Passo Real na Estação Fluviométrica São Jerônimo ( ) C otas previs tas P ré-p ós UH E P as s o R eal na E s taç ão F luviométric a S ão J erônimo ( ) P ré P ós IOS Observando os Gráficos 1, 2, 3, 4 e 5 de relação entre IOS e Cotas médias verifica-se que para um evento climático de mesma intensidade as cotas dos períodos pré e pósimplantação das barragens são de diferentes valores, com igual tendência do pós ser maior que o pré em todas as estações analisadas. Os dados apontam que os fenômenos ENSO, que ocorrem tanto nos período préimplantação das barragens como no período pós-construção das barragens, possuem o mesmo comportamento, ocorrendo uma variação nos valores, mas mantendo a tendência de aumento no período pós, demonstrando que as respostas da bacia hidrográfica, manifestada nas séries de alturas linimétricas (cotas), às alterações de intensidades de chuvas provocadas pelos fenômenos El Niño e La Niña são regularizadas por outros fatores. As atividades humanas afetam o fluxo do rio de 8

9 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física muitas maneiras: diretamente, através de barragens ou, indiretamente, através do uso da terra (PASQUINI & DEPETRIS, 2010). CONCLUSÕES Com base nos resultados pode-se concluir que, para o mesmo regime pluviométrico, indicado pelos valores do IOS, o período pós-implantação das barragens resulta em maiores cotas médias, caracterizando efeito de regularização. Os resultados demonstram que esta regularização pode ser causada pelos efeitos, cumulativos ou não, da mudança no uso da terra ou pela implantação das barragens. A mudança no uso da terra pode aumentar o escoamento superficial em conseqüência da redução da infiltração e da interceptação e barragens que apresentam grande volume tendem a possuir volumes de espera que permitem retenção de água no período de chuvas e sua liberação nos períodos de seca. 9

10 Tema 3- Geodinâmicas: entre os processos naturais e socio-ambientais REFERÊNCIAS ANA Agência Nacional de Águas 2009, HidroWeb Sistemas de Informações Hidrológicas, [online] Acesso em: 16/ out/ Disponível em: CPC/NOAA Climate Prediction Center 2009, Southern Oscillation (ENSO), [online] Acesso em: 12/ nov/ Disponível em: CUNHA, G. R. 1998, Esperando La Niña, R. Plantio Direto, 46: FEPAM Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler 2009, Qualidade Ambiental: qualidade das águas da bacia hidrográfica do rio Jacuí, [online] Acesso em: 09/ jan/ Disponível em: FERNANDES, V., SPERLING, V. & MARQUES, J. R. 2008, Relação entre o Índice de Oscilação Sul (IOS) e a precipitação no Rio Grande do Sul, Anais do XVIII do Congresso de Iniciação Científica. Universidade Federal de Pelotas. Pelotas. LEAL, L. A. 2001, Estudo dos Efeitos e Alterações no Uso e Ocupação do Solo sobre as Séries Hidrológicas. Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas SP. 132p. (Dissertação). MANYARI, W. V. 2007, Impactos Ambientais a Jusante de Hidrelétricas: o caso da usina de Tucuruí, PA. Rio de Janeiro, RJ. [online] Acesso em: 09/ jan/ Disponível em: manyari2.pdf. PASQUINI, A.I. & DEPETRIS, P.J. 2010, ENSO-triggered exceptional flooding in the Paraná River: Where is the excess water coming from?, Journal of Hydrology, 383 (2010) , ELSEVIER. PETRY, A. C. 2001, Variação Espacial na Estrutura das Assembléias de Peixes da planície de inundação do Alto Rio Paraná, Brasil. Programa de Pós Graduação em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais, Universidade Estadual de Maringá, Maringá- PR. 49 p. (Dissertação) 10

11 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física ROCHA, E. J. P. da et al. (2010), Influência dos Fenômenos El niño e La niña na Precipitação do Estado do Amazonas, [online] Acesso em: 09/ jan/ Disponível em: pdf/microclima%20_daniel.pdf SANSIGOLO, C. A. et al. 2004, Relações entre as precipitações regionais no sul do Brasil e as temperaturas de superfície dos oceanos Atlântico e Pacífico, Revista Brasileira de Meteorologia, v.19, n.1, TUCCI, C. E. M. 2002, Regionalização de vazões. UFRGS, Porto Alegre. 11