Palavras-Chave monitoramento hidrológico, eventos extremos, Sistema de Alerta de Cheias

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1 MONITORAMENTO HIDROLÓGICO QUANTITATIVO NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO: IMPORTÂNCIA, HISTÓRICO E MODERNIZAÇÃO Juliana Martins Bahiense 1 * ; José Edson Falcão de Farias Júnior 2 ; Larissa Ferreira da Costa 3 ; Leonardo Tristão Charge1 4 Resumo O monitoramento hidrológico adequado das bacias hidrográficas é imprescindível para o sucesso da gestão dos recursos hídricos, tanto nas ações relacionadas à prevenção e controle de inundações quanto na avaliação da disponibilidade hídrica na região. Dessa forma, contar com uma rede de estações pluviométricas, fluviométricas e meteorológicas bem distribuída espacialmente e operando continuamente é de extrema importância para os órgãos gestores de recursos hídricos. Este artigo procura mostrar o histórico e a situação atual da rede de monitoramento quantitativa do Instituto Estadual do Ambiente do Rio de Janeiro (INEA-RJ), bem como destacar sua relevância para a gestão das águas no estado. Apresenta, ainda, as ações de modernização das estações ocorridas recentemente e uma proposta de ampliação da rede, baseada no Plano Estadual de Recursos Hídricos do estado (PERHI-RJ), além dos desafios para sua implementação. Palavras-Chave monitoramento hidrológico, eventos extremos, Sistema de Alerta de Cheias QUANTITATIVE HYDROLOGICAL MONITORING IN RIO DE JANEIRO STATE: IMPORTANCE, HISTORY, MODERNIZATION AND NETWORK EXPANSION PROPOSAL Abstract The proper watershed hydrological monitoring is essential to the water resources management success, in actions related to floods prevention and control as well in the water availability evaluation in the region. Thus, relying on a well spatially distributed and continuously operating network composed by rainfall, streamflow and meteorological stations is extremely important to the water resources management institutions. This article presents the historic and the current situation of quantitative monitoring network of the INEA, in Rio de Janeiro state, as well as highlighting its relevance to water management. It also presents the recently taken actions to the stations modernization and a proposal to network expansion, based on the State Water Resources Plan (PERHI-RJ) and the challenges for its implementation. Keywords hydrological monitoring, extreme events, Flooding Alert System 1 Engenheira Ambiental, MSc. em Recursos Hídricos, Engenheira da Coordenadoria de Planejamento e Projetos Estratégicos do INEA julianamba.inea@gmail.com 2 Engenheiro Civil, MSc. em Recursos Hídricos, Coordenador de Planejamento e Projetos Estratégicos do INEA edsonfalcao.inea@gmail.com 3 Engenheira Civil, MSc. em Recursos Hídricos, Engenheira da Coordenadoria de Planejamento e Projetos Estratégicos do INEA larissafcosta.inea@gmail.com. 4 Engenheiro Ambiental, Engenheiro da Coordenadoria de Planejamento e Projetos Estratégicos do INEA leotristao.inea@gmail.com. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO O Estado do Rio de Janeiro vem sofrendo com as consequências dos recorrentes eventos hidrológicos extremos, dentre os quais destacam-se as inundações e os períodos de estiagem mais severos. São inúmeras as perdas materiais, econômicas e de vidas humanas decorrentes destes fenômenos, de forma que os instrumentos que permitem a redução destes danos se tornam de fundamental importância, tanto na previsão e prevenção dos mesmos como nas medidas mitigadoras dos seus efeitos. A Lei 3.239, de 2 de agosto de 1999, instituiu a Política Estadual de Recursos Hídricos do Rio de Janeiro, que tem como um de seus objetivos promover a prevenção e a defesa contra eventos hidrológicos críticos, de origem natural ou decorrentes do uso inadequado dos recursos naturais. Uma das principais ferramentas capazes de auxiliar nessa prevenção é o monitoramento hidrometeorológico das bacias hidrográficas. Através do monitoramento hidrometeorológico, realizado por uma rede de estações implantadas ao longo das bacias, é possível obter informações que permitem o conhecimento do regime de chuvas e do comportamento hidrológico dos cursos d água. No estado do Rio de Janeiro, dentre as instituições responsáveis por esse monitoramento, destacam-se a Agência Nacional de Águas (ANA), no nível nacional, e o Instituto Estadual do Ambiente (INEA), no nível estadual. O INEA, órgão responsável pela operação do maior número de estações no estado, possui uma rede de monitoramento hidrológico dividida em dois enfoques. Inicialmente, as estações que compõem a chamada rede básica do INEA foram implantadas com objetivo de fornecer os dados básicos para os estudos relacionados à disponibilidade hídrica e eram mais concentradas na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Mais tarde, com a implantação do Sistema de Alerta de Cheias, a rede passou a ter também o objetivo de prevenção e controle de inundações. A rede quantitativa do INEA possui 117 estações em operação atualmente, considerando a rede básica e o Sistema de Alerta de Cheias. Deste total, 6 estações são fluviométricas, 29 pluviométricas, 80 pluviofluviométricas e 2 meteorológicas, fornecendo tanto dados de chuva quanto de nível d água. A importância desta rede quantitativa sob responsabilidade do INEA, bem como seu histórico, modernização e ampliação, é o objeto central deste artigo. IMPORTÂNCIA DO MONITORAMENTO HIDROLÓGICO O adequado gerenciamento dos recursos hídricos depende essencialmente do conhecimento do comportamento hidrológico das bacias hidrográficas (FIOREZE et al., 2008). Compreender como funciona o regime de chuvas e das vazões de uma bacia é fundamental para a eficácia desse processo, uma vez que possibilita a coleta de informações suficientes ao atendimento dos diversos usos possíveis das águas dos rios (GONTIJO JR., 2007). As redes de estações de monitoramento são responsáveis pelo levantamento de informações quantitativas relativas aos corpos d água que compõem uma bacia hidrográfica, a partir do registro de séries de dados cuja importância é proporcional à sua extensão temporal (PERHI-RJ, 2014). Seu objetivo fundamental é fornecer dados de precipitação, nível d água e vazão que possibilitem a análise das características hidrológicas da região. Os dados gerados pela rede de monitoramento são utilizados em estudos hidráulicos e hidrológicos para elaboração de projetos de obras hidráulicas, cálculos de disponibilidade hídrica, demarcações de Faixa Marginal de Proteção (FMP), dentre outros (PERHI-RJ, 2014). São de extrema importância, ainda, no auxílio à previsão de desastres ambientais. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Para gestão dos recursos hídricos, seja em nível federal ou estadual, é necessária a existência de uma rede de monitoramento hidrometeorológico e de qualidade da água, com distribuição espacial e temporal adequadas, de forma a produzir dados contínuos e confiáveis (PERHI-RJ, 2014). Uma rede de monitoramento hidrológico consolidada e eficiente pode ser fundamental para a redução de perdas e danos provocados por eventos hidrológicos extremos. O monitoramento das estações do Sistema de Alerta de Cheias, realizada pelo Inea, é possível estimar a possibilidade de transbordamento dos rios, possibilitando o envio de alertas, via mensagens SMS e , para agentes da Defesa Civil e para cidadãos cadastrados no sistema. Em conjunto com um plano de evacuação claro e eficiente, a população residente nas áreas com potencial risco de inundação pode se deslocar para locais seguros, previamente indicados, reduzindo significativamente o número de mortes. Este procedimento é de grande importância no caso de eventos de cheias como o ocorrido na Região Serrana do Rio de Janeiro em HISTÓRICO No Brasil as primeiras estações pluviométricas foram instaladas pelo Departamento Nacional de Obras Contra as Secas (DNOCS) e pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), no início do século passado (ANA, 2007). Posteriormente, foram instaladas também estações com medição de níveis de água e de vazões líquidas em alguns poucos rios, proporcionalmente ao surgimento das necessidades de aproveitamento das forças hidráulicas (DIAS, 2014). No estado do Rio de Janeiro, a demanda por dados para elaboração e implementação de estudos e projetos hidrológicos e hidráulicos, em sua maioria atrelados ao setor elétrico, também foi o que estimulou a instalação de estações hidrometeorológicas ao longo do tempo. Assim, simultaneamente aos esforços a nível federal, o estado acompanhou a evolução nacional no que se refere à instalação e operação da rede hidrometeorológica (DIAS, 2014). A antiga Superintendência de Urbanização e Saneamento (SURSAN) foi a responsável pelo início desse monitoramento no estado do Rio de Janeiro, na década de Já em 1975, com a criação da Fundação Superintendência Estadual de Rios e Lagoas (SERLA), as estações existentes ficaram sob responsabilidade desta instituição. Mais tarde, motivada pelo desenvolvimento de estudos hidrológicos e hidráulicos no rio Guandu, a Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável (SEMADS) instalou uma rede de estações nesta bacia (PERHI-RJ, 2014). Posteriormente, esta rede também passou a ser de responsabilidade da SERLA, que concentrou a operação de todas as estações existentes no estado. No entanto, com o passar dos anos muitas destas estações foram sendo desativadas. Em 1998, a SERLA firmou um contrato com uma empresa privada para a instalação e operação de cerca de 20 estações telemétricas no entorno da Baía de Guanabara, válido até Esta rede fazia parte do Programa de Despoluição da Baía de Guanabara (PDBG). Com o fim do contrato, a SERLA assumiu a operação destas estações até 2004, quando foi firmado um novo contrato, que durou até Ao longo desses anos, a rede de monitoramento passou por um processo de reestruturação, já que muitas estações estavam obsoletas ou haviam sido depredadas ou roubadas. As mudanças realizadas foram a transferência de algumas estações localizadas no entorno da Baía de Guanabara para outras regiões e a instalação de novas estações. A SERLA reassumiu a operação e manutenção da rede hidrometeorológica do Rio de Janeiro em 2006, função que exerceu até De 2008 a 2012, foi firmado um convênio com a Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), que assumiu as funções da antiga SERLA em relação a operação das estações do estado. Com o término do convênio com a CPRM, o INEA, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 que já exercia a função de órgão gestor dos recursos hídricos no estado desde sua instalação em 2009, assumiu a operação da rede, através do recebimento e armazenamento dos boletins pluviométricos e de leitura de régua. Paralelamente à estruturação da rede básica, iniciou-se em 2008 a implantação do Sistema de Alerta de Cheias, cujo objetivo principal é informar a defesa civil e a população, antecipadamente, as situações de risco de chuvas intensas e de cheias nos cursos d água. Inicialmente o sistema abrangia apenas a região da Baixada Fluminense, expandindo-se em 2010 para os municípios de Nova Friburgo e Macaé. Atualmente, o sistema abrange todo território Fluminense, com ênfase maior nos municípios de Petrópolis, Teresópolis e nas regiões norte e noroeste. A localização das estações é determinada a partir do mapeamento das áreas mais suscetíveis às inundações e os sensores são instalados em áreas adjacentes e no leito dos rios (PERHI-RJ, 2014). Entre 2012 e 2014, 22 estações telemétricas foram incorporadas à rede básica do INEA. Destas, 11 estações encontram-se localizadas na área de influência do Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro (COMPERJ), oriundas de um convênio deste com o INEA; uma 5 no município de Rio das Ostras, inicialmente instaladas no âmbito de um projeto para o controle de inundações na região, e outras 10 distribuídas nas demais regiões do estado. Para que o monitoramento hidrológico seja eficiente desde a coleta até o processamento dos dados, é essencial que seja feita manutenção e modernização periódicas das estações que compõem a rede. Com este objetivo, em 2014 o INEA firmou um contrato com uma empresa especializada para manutenção e operação das estações da rede básica, além da telemetrização de várias estações até então operadas de forma convencional. Dessa forma, durante o ano de 2014, 16 estações da rede básica do INEA passaram a operar por telemetria, transmitindo dados de chuva e níveis d agua diariamente, a cada 15 minutos, via celular ou satélite. Foram restaurados, substituídos e/ou instalados novos equipamentos no local das estações, de acordo com suas necessidades, bem como recuperados os acessos às mesmas. Algumas estações que continuam operando de forma convencional também passaram por manutenção, buscando garantir uma operação mais segura e eficiente. SITUAÇÃO ATUAL DA REDE A rede básica do INEA, no que se refere ao monitoramento quantitativo, possui atualmente estações fluviométricas, pluviométricas e meteorológicas operadas de forma convencional, automática ou telemétrica, além de estações meteorológicas. Suas principais características encontram-se resumidas nos seguintes tópicos: Estação Pluviométrica Convencional: os dados de chuva são obtidos através de pluviômetros e/ou pluviógrafos. Estas estações necessitam de pessoas responsáveis pela leitura diária do pluviômetro, às 7 horas da manhã. Elas coletam e anotam em uma caderneta de campo os dados gerados pelo equipamento, que são mensalmente recolhidos e levados para o INEA. No caso dos pluviógrafos, a cada leitura é efetuada a troca do gráfico de registro de chuva. Estação Fluviométrica Convencional: os níveis d água são obtidos por meio da observação de réguas linimétricas. Os leitores de campo realizam a leitura dos dados duas vezes ao dia, às 7 e às 17 horas, anotando-os em cadernetas de campo. Estes dados também são coletados mensalmente pelo INEA. 5 No ano de 2014 foram instaladas 2 estações telemétricas em Rio das Ostras, porém uma delas foi furtada em fevereiro de XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Estação Meteorológica: os dados de chuva, temperatura, direção e velocidade do vento, pressão atmosférica, unidade relativa e radiação solar são registrados pelo equipamento com intervalos de 15 minutos e enviados em tempo real via celular ou satélite, ao banco de dados do INEA. Estação Automática: os dados de chuva e de nível d água são registrados pelo equipamento com intervalos de 15 minutos. Estes dados ficam armazenados em datalog e precisam ser coletados no local da estação pela equipe de campo. Estação Telemétrica: os dados de chuva e de nível d água são registrados pelo equipamento com intervalos de 15 minutos. No entanto, estes dados registrados por meio de datalog são enviados, em tempo real via celular ou satélite, ao banco de dados do INEA. O Sistema de Alerta de Cheias do INEA é composto por estações pluviométricas, que medem a intensidade das chuvas nas cabeceiras dos rios, e fluviométricas, que medem os níveis dos cursos d água, todas operando de forma telemétrica. Os dados são transmitidos via celular, a cada 15 minutos, ou satélite, a.cada 1hora. A manutenção destas estações é feita, no mínimo, mensalmente por técnico especializado, de modo a identificar problemas nas estações que interfiram no desempenho e, consequentemente, na transmissão e no recebimento dos dados (DIAS, 2014). O INEA possui um Centro de Controle Operacional (CCO), onde técnicos fazem o acompanhamento das condições do tempo e dos rios todos os dias, durante 24 horas. A Tabela 1 mostra o número de estações em operação que compõem a rede de monitoramento quantitativa atual do INEA. Tabela 1 Total de estações que compõem a rede do INEA em operação atualmente Estações INEA Tipo de Estação Estações operando Fluviométrica 4 Convencional Pluviométrica 1 Pluviofluviométricas 1 Fluviométrica - Rede Básica Automática Pluviométrica - Pluviofluviométrica 1 Telemétrica Fluviométrica Pluviométrica 12 Pluviofluviométrica 26 Sistema de Fluviométrica 2 Alerta de Telemétrica Pluviométrica 18 Cheias Pluviofluviométrica 52 Como pode ser visto na Tabela 1, 117 estações compõem a rede quantitativa sob responsabilidade do INEA, sendo 45 pertencentes à Rede Básica e 72 ao Sistema de Alerta de Cheias. Vale ressaltar que a maior parte das estações é operada de forma telemétrica e classificada como pluviofluviométrica, ou seja, possibilita tanto a obtenção de dados pluviométricos quanto de dados fluviométricos. Além das estações operadas pelo INEA, é importante destacar a rede de estações da ANA localizadas no território fluminense. A ANA possui mais de 100 estações pluviométricas, fluviométricas ou pluviofluviométricas, instaladas no estado do Rio de Janeiro. Na Figura 1 pode ser visto o mapa com a distribuição espacial das estações em operação que compõem as redes do INEA e da ANA no estado. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Figura 1 Distribuição espacial das estações em operação do INEA e da ANA localizadas no estado do Rio de Janeiro Segundo análise do PERHI-RJ a respeito da distribuição espacial da rede de monitoramento existente atualmente no Rio de Janeiro, a distribuição de estações hidrometeorológicas na bacia do rio Paraíba do Sul é satisfatória. Este fato é observado nas Regiões Hidrográficas Médio Paraíba do Sul (RH-III), Piabanha (RH-IV), Dois Rios (RH-VII) e Baixo Paraíba do Sul e Itabapoana (RH-IX). A RH-V, Baía de Guanabara, aparece como a região com a maior densidade de estações hidrometeorológicas do estado, como pode ser observado no mapa da Erro! Fonte de referência não encontrada.. Por outro lado, a rede de monitoramento na região litorânea apresenta uma densidade de estações inadequada, apresentando diversas áreas importantes e estratégicas sem monitoramento. O mesmo ocorre na RH-II, Guandu, cujo número de estações de quantidade instaladas foi apontado como insatisfatório, já que a região hidrográfica conta com apenas 3 estações fluviométricas pertencentes ao INEA, duas da rede básica e uma do Sistema de Alerta de Cheias. A RH-VI, Lagos São João, também apresenta poucas estações de monitoramento localizadas em sua área de abrangência. A Região Hidrográfica Baía de Ilha Grande (RH-I) possui uma e a RH-VIII, Macaé e Rio das Ostras, possui 10 estações pertencentes ao Sistema de Alerta do INEA. Todas elas registram dados de níveis d água, porém não há a realização de campanhas de medição de descargas nestes locais. OTIMIZAÇÃO E AMPLIAÇÃO DA REDE O Plano Estadual de Recursos Hídricos do Rio de Janeiro (PERHI-RJ), concluído no início de 2014, contém o inventário de estações fluviométricas e pluviométricas do estado. O objetivo foi XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 reunir e relacionar todas as informações da rede de monitoramento estadual, de forma a obter um panorama da situação atual que ajudasse na elaboração de uma proposta de ampliação e modernização da rede. Esta proposta considera cenários de curto, médio e longo prazo, a serem implantados nos próximos 5, 10 e 15 anos, respectivamente. A Tabela 2 mostra o total de estações a serem instaladas, segundo a proposta do PERHI-RJ. 6 Tabela 2 Total de estações a serem instaladas, segundo recomendação do PERHI-RJ Tipo de estação Cenário de planejamento Curto prazo Médio prazo Longo prazo Fluviométrica com medição de descarga Fluviométrica Pluviométrica Na definição da quantidade e da localização das novas estações, foram tidas como prioritárias as regiões mais susceptíveis a eventos extremos e onde há lacunas espaciais da rede existente, inclusive da rede operada por outras instituições. Foram avaliados também aspectos como a proteção de mananciais, a existência de captações importantes para abastecimento humano, a integração com a rede de qualidade da água e a necessidade de instalação de estações fluviométricas e de qualidade da água nos cursos d água federais, nas divisas dos estados com o Rio de Janeiro, de forma a possibilitar a avaliação contínua das condições de fronteira. No cenário de longo prazo, foi considerado o compromisso de que todos os resultados do monitoramento da qualidade da água estejam associados às vazões correspondentes, preferencialmente geradas em estações fluviométricas de referência. Para a proposta de implantação de novas estações, foi observada a existência de estações de responsabilidade da ANA ou de alguma outra instituição localizadas próximas ao local que se deseja monitorar, buscando uma integração com outras redes a fim de otimizar os custos de operação e manutenção. Um aspecto fundamental para garantir a confiabilidade das informações obtidas através das redes de monitoramento hidrometeorológico é, além da necessidade de ampliação e modernização das mesmas, garantir a continuidade da sua operação. Esta continuidade muitas vezes não é possível devido à carência de recursos do poder público. Neste sentido, já existem experiências exitosas no Brasil que, através de parcerias público-privadas (PPP s) e com Comitês de Bacia, obtiveram o aporte de recursos econômicos necessários para garantir a operação das redes de monitoramento estaduais de forma ininterrupta. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Desde o início do monitoramento hidrometeorológico no estado, na década de 1970, o Rio de Janeiro contou com uma rede de estações pluviométricas e fluviométricas razoável, tanto em quantidade quanto em distribuição espacial. No entanto, a operação desta rede não se deu de forma contínua, com muitas estações sendo desativadas ao longo do tempo. Buscando solucionar essa questão, o INEA vem trabalhando nos últimos anos para recuperar os dados antigos, obtidos através das estações hoje desativadas, e garantir a adequada operação da rede atual, bem como sua modernização e ampliação. 6 O mapa com a localização destas estações pode ser visto nos anexos do Plano Estadual de Recursos Hídricos do Estado do Rio de Janeiro, disponível no site XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 Recentemente, a rede de monitoramento hidrometeorológico do INEA passou por uma modernização, com manutenção e telemetrização de diversas estações, e expansão, ampliando o número de estações tanto na rede básica quanto no Sistema de Alerta de Cheias. Este processo de modernização e expansão vem sendo feito visando à integração das redes de quantidade e de qualidade da água, que é uma das metas e um grande desafio para a gestão dos recursos hídricos no estado. Outro aspecto relevante a ser destacado é a importância da integração da rede do INEA com as redes da ANA e dos demais agentes operadores das estações hidrometeorológicas existentes em território fluminense. Para tal, é essencial a estruturação de um sistema de informações capaz de armazenar e disponibilizar as informações obtidas com todos os usuários. Os dados gerados por este sistema devem ser disponibilizados, também, para toda a população, de forma clara e de fácil acesso. No entanto, o principal desafio encontrado pelo órgão gestor em relação ao sistema de monitoramento é a criação de mecanismos econômicos que viabilizem a operação e a manutenção da rede, de forma a reduzir a dependência de aporte financeiro do Estado. Deve-se, portanto, considerar alternativas para o custeio da operação das estações, de forma a garantir a estruturação de uma base de dados contínua e consistente, permitindo o efetivo conhecimento do comportamento hidrológico das bacias hidrográficas do estado. REFERÊNCIAS ANA (2007). Evolução da Rede Hidrometeorológica Nacional. V. 1, n. 1, Brasília, DF Brasil. Abril de DIAS, F. S. (2014). Definição de Rede Adaptativa de Monitoramento Hidrometeorológico com Suporte de Sensoriamento Remoto na Bacia do Dois Rios RJ. Dissertação de Mestrado, COPPE/UFRJ. FIOREZE, A. P.; OLIVEIRA, L. F. C.; FRANCO, A. P. B. (2008). Avaliação do desempenho de equações de regionalização de vazões na bacia hidrográfica do Ribeirão Santa Bárbara, Goiás, Brasil. Revista Água & Ambiente. Interdisciplinary Journal of Applied Science, v. 3, n. 2, pp GONTIJO JR, W. C. (2007). Avaliação e redimensionamento de redes para o monitoramento fluviométrico utilizando o método Sharp e o conceito de entropia. Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, UnB. PERHI-RJ (2014). Plano Estadual de Recursos Hídricos do Estado do Rio de Janeiro. RT-02 Avaliação da Rede Qualiquantitativa para Gestão das Águas no Estado do Rio de Janeiro e Proposição de Pontos de Controle em Bacias Estratégicas. Fundação COPPETEC, Laboratório de Hidrologia e Estudos de Meio Ambiente. Março de RIO DE JANEIRO (1999). Lei Estadual nº de 02 de agosto de Institui a Política Estadual de Recursos Hídricos; cria o Sistema Estadual de Gerenciamento de Recursos Hídricos; regulamenta a Constituição Estadual, em seu artigo 261, parágrafo 1º, inciso VII; e dá outras providências. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8