20 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

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1 IMPLANTAÇÃO DE RESERVATÓRIOS PARA FINS DE REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES CONSIDERANDO A MINIMIZAÇÃO DE IMPACTOS POR INUNDAÇÃO E DE PROBLEMAS RELACIONADOS COM SEDIMENTOS USO DE SIG Dejanyne Paiva Zamprogno (1) Engenheira Civil pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Mestranda em Engenharia Ambiental na UFES. Maria Helena Alves Engenheiro Civil pela UFRJ, Mestre em Engenharia Civil (Hidrologia e Recursos Hídricos) pela COPPE/UFRJ. Professora Substituta do Departamento de Hidráulica e Saneamento da UFES. Klinger de Resende Dutra Engenheiro Agrônomo pela UFES, Mestre em Engenharia Ambiental pela UFES. Ricardo Augusto Pereira Rezende Engenheiro Agrônomo pela Escola Superior de Agricultura de Lavras (MG), Mestre em Engenharia Ambiental pela UFES. Antônio Sérgio Ferreira Mendonça Engenheiro Civil pela UFES, Mestre em Engenharia Civil (Hidrologia e Recursos Hídricos) pela COPPE/UFRJ, Doutor em Engenharia de Recursos Hídricos pela Colorado State University - EUA. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental / UFES. Edmilson Costa Teixeira Engenheiro Civil pela UFBA, Mestre em Hidráulica e Saneamento pela EESC-USP, Doutor em Engenharia de Recursos Hídricos pela Universidade de Bradford - Inglaterra. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental / UFES. Endereço (1) : Grupo de Estudos e Ações em Recursos Hídricos (GEARH) - DHS - CT - UFES - Caixa Postal Vitória - ES - CEP: Brasil - Tel/Fax: (027) dejanyne@npd.ufes.br RESUMO Apesar da construção de reservatórios de regularização de vazões ter como finalidade propiciar condições favoráveis para o desenvolvimento sócio-econômico de uma região, sua implantação caracteriza-se como uma ação altamente degradadora, por provocar inúmeras conseqüências negativas aos meios biótico, antrópico e físico. O presente artigo apresenta uma ferramenta que visa auxiliar e dinamizar o planejamento de reservatórios de regularização de vazões, sistematizada através do uso de ferramentas de Sistemas de Informações Geográficas. PALAVRAS-CHAVE: Reservação de Água, Impacto Ambiental, Assoreamento de Reservatório, Regularização de Vazões. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2351

2 INTRODUÇÃO O escoamento em rios apresenta uma variação sazonal que muitas vezes dificulta seu uso ao longo do ano. A variação temporal das vazões fluviais resulta no fato de ocorrerem excessos hídricos nos períodos úmidos e escassez nos períodos secos, o que leva à necessidade de promover reservas durante os períodos úmidos, para serem utilizados na complementação das demandas nos períodos secos, ou seja, regularizar vazões. A regularização de vazão através de reservatórios vem sendo utilizada para diversos fins, como: abastecimento de água, irrigação, produção de energia elétrica, navegação e diluição de despejos. Apesar desse tipo de obras hidráulicas ter como finalidade propiciar condições favoráveis para o desenvolvimento sócio-econômico de uma região, sua implantação caracteriza-se como uma ação altamente agressiva pela inundação de áreas, podendo provocar inúmeras conseqüências negativas aos meios biótico, antrópico e físico. Assim, justifica-se o desenvolvimento de ferramentas de auxílio a projetos dessa natureza, que forneçam, de forma ágil e confiável, elementos necessários à tomada de decisão quanto a locais mais favoráveis para a implantação de tais obras, sob o ponto de vista do desenvolvimento sustentável. Ou seja, elementos que permitam uma adequada análise custoefetividade, a qual subsidiará a priorização das possíveis alternativas de solução do problema. O presente artigo apresenta uma metodologia (Figura 1) em fase avançada de desenvolvimento, que visa auxiliar e dinamizar o planejamento de reservatórios de regularização de vazões, fazendo-se uso de ferramentas de Sistemas de Informações Geográficas (SIG). METODOLOGIA Definição da finalidade(s) e bacia para implantação do reservatório De acordo com a(s) finalidade(s) para implantação é que se determina os tipos de dados de entrada que devem ser levantados. Levantamento dos dados de entrada Em geral consiste na formação de uma base de dados geo-referenciados dos recursos naturais, do relevo e de outros aspectos ambientais (mapas de uso e ocupação do solo, de solos, etc.), os quais compõem um Sistema de Informações Geográficas (SIG) da bacia hidrográfica em estudo. A(s) finalidade(s) do reservatório vai (ão) influenciar na necessidade de se obter outros dados, como por exemplo: Se para abastecimento público, lazer, irrigação: deve-se obter dados dos parâmetros de qualidade de água, dados hidrológicos, demanda solicitada, etc; Se para controle de cheias: vazão de restrição, dados hidrológicos, capacidade de drenagem do solo, existência de obras hidráulicas na região, etc; Se para geração de energia: dados hidrológicos, planialtimetria, perfil longitudinal do rio, etc. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2352

3 Os dados geo-referenciados podem ser obtidos através de cartas do IBGE, levantamentos aerofotogramétricos, imagens de satélite, dentre outros. Figura 1: Síntese da Metodologia. Definir finalidade(s) do reservatório (abastecimento, controle de cheias, geração de energia, lazer,etc.) Levantar dados de entrada em função da finalidade do reservatório [séries históricas de vazões, mapas da região (solos, uso e ocupação do solo, planialtimetria, etc.)] Desenvolver estudos hidrológicos para definir vazão de regularização e volume de reservação Identificar locais possíveis para barramento do rio, que além de atenderem a vazão a ser regularizada, satisfaçam também a finalidade da sua construção. Para tais barramentos, estimar vida útil do reservatório. Para os reservatórios cuja as estimativas de vida útil atendem as especificações de projeto: Determinar a área de inundação correspondente a cada reservatório, em função do volume de água armazenada. Apresentar ordem de prioridade que subsidie tomadas de decisão quanto a implantação de um dado reservatório. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2353

4 Estudo Hidrológico No caso em questão, o estudo hidrológico define a vazão de regularização e o volume de reservação. Através do conhecimento da utilização do rio (irrigação, abastecimento público, geração de energia e outros), pode-se estimar a vazão a ser regularizada. Para o dimensionamento do reservatório deve-se conhecer as condições críticas de vazões, ou seja, as mais desfavoráveis. Como as séries históricas de vazões são geralmente curtas (menor que 40 anos) e devido a variabilidade temporal e aleatoriedade desses dados, pode-se recorrer a aplicação de Modelos Estocásticos com o intuito de gerar, através da série histórica, séries de vazões sintéticas, que permitem avaliar melhor a possibilidade das condições críticas num maior intervalo de tempo (Rezende, 1996). As séries sintéticas e a vazão de regularização determinadas, servem como dados de entrada no programa utilizado para dimensionar o reservatório. As vazões utilizadas no dimensionamento do volume de reservatórios devem reproduzir as condições mais críticas de ocorrerem, como as que levam o reservatório da condição mais vazio a cheio. O método dos Picos Seqüenciais é o utilizado na determinação do volume útil do reservatório, através de um programa computacional em linguagem Pascal. Dentre as razões para a adoção desse método, inclui-se a facilidade de aplicação computacional. O método oferece melhor estimativa do volume útil do reservatório quanto maior a série histórica e a série de vazões gerada. Identificação dos possíveis locais para barramento Uma vez determinada a vazão à ser regularizada e o volume útil do reservatório, faz-se uma investigação preliminar no Modelo Digital do Terreno, obtido através do mapa de curva de nível, com o uso de software/sig (exemplo: Grass, ArcView, ArcInfo), identificando áreas que apresentam trechos de rio de alta declividade, a jusante de regiões com estrangulamento e com várzeas alveolares. Para cada local, é marcada a menor seção da região de estrangulamento, sendo nela realizadas simulações de barramentos com diferentes alturas, com o auxílio do software/sig utilizado, para verificar em quais locais o volume útil do reservatório é satisfeito (Rezende, 1996), e se o local atende as finalidades do reservatório; por exemplo: Se para geração de energia: verificar se o relevo no local favorece a implantação do reservatório, onde a procura por locais de altas quedas é desejável; Se para finalidades onde a qualidade de água é um fator restritivo ao uso: pode-se, através do auxílio de ferramenta SIG, fazer cruzamento dos mapas de identificação dos possíveis locais para barramento com o mapa de uso e ocupação do solo, para identificar fontes de fornecimento de constituintes potencialmente poluidores da água do reservatório, como, por exemplo: áreas agrícolas de uso intensivo de agrotóxicos ou de alta criticidade de perda de solos; e áreas urbanas ou núcleos habitacionais rurais, que são contribuintes potenciais de efluentes sanitários ou industriais para a rede de drenagem. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2354

5 Avaliação da vida útil do reservatório Para os barramentos selecionados, é estimada a vida útil dos reservatórios correspondentes, através da quantificação do aporte de sedimentos (Y) aos reservatórios, para um dado período de tempo pré-estabelecido. A efeito de exemplificação, a determinação de Y pode ser feita através da Relação Aporte de Sedimentos (RAS), equações (1) e (2), utilizando-se dados sobre a área (A b ) da bacia de contribuição e o valor estimado da perda relativa de solo (A). A obtenção do parâmetro A pode ser feita através da Equação Universal de Perda de Solo, equação (3). RAS (%) = 1/A b 0.2 equação (1) onde o valor de A b é dado em milhas quadradas. RAS (%) = (Y/A)*100 equação (2) onde os valores de Y e A são dados em toneladas por ano. A= R*K*L*S*C*P equação (3) onde: A é a estimativa média anual de perda de solo (t/ha/ano); R é o fator erosividade da chuva (t.m/ha.mm/h); K é o fator erodibilidade do solo (t/ha/(t.m/ha.mm/h)); L é o comprimento da rampa (fator adimensional); S é o fator topográfico que expressa declividade do terreno ou grau de declive (fator adimensional); C é o fator que expressa uso e manejo do solo e cultura (fator adimensional); P é o fator de práticas conservacionistas do solo (fator adimensional). As obtenções de A e RAS são sistematizadas segundo a metodologia seguida por Dutra (1997), onde várias de suas etapas são executadas por meio do software GRASS. Determinação de Áreas Inundadas Com auxílio do software utilizado para implantação do SIG s (no caso, ArcView), são feitos cruzamentos de mapas de área dos espelhos d água dos reservatórios com o mapa de uso e ocupação do solo, obtendo-se as parcelas de áreas inundadas, ou seja, florestas, cafezais, pastagens, área urbana, solo nu, dentre outros usos. Critérios de priorização de locais para implantação de reservatórios Para a priorização dos possíveis locais de implantação de reservatórios de regularização de vazões, é efetuada análise envolvendo, de forma conjunta, os vários critérios de priorização, ponderando-se os seguintes aspectos: Melhor atendimento às finalidades a que se destina o reservatório; 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2355

6 A vida útil do reservatório; Minimização de impactos por inundação de áreas. Enquanto os dois primeiros aspectos são mais diretamente tratados, e de forma menos subjetiva, o último aspecto requer o emprego de técnicas bastante complexas de valoração de recursos ambientais (Lanna, 1994), merecendo atenção especial em prol do não comprometimento do modelo de priorização. CONSIDERAÇÕES FINAIS Para desenvolvimento e avaliação do desempenho do modelo, está-se utilizando uma área piloto (sub-bacia do rio Santa Maria da Vitória), localizada na região centro-oeste do estado do Espírito Santo, entre as coordenadas U.T.M (N) (E) (S) (W), zona 4, de acordo com cartas do IBGE. A área desta sub-bacia é de 616 Km². O rio Santa Maria da Vitória é um dos dois principais mananciais de abastecimento de água da região da Grande Vitória, sendo responsável pelo abastecimento de aproximadamente 40% da população. Com o objetivo de minimizar a subjetividade da priorização dos reservatórios, referida acima, será proposto um índice de avaliação de desempenho global de uma dada alternativa, que levará em consideração, dentre outros, a vazão de regularização, a vida útil do reservatório, impactos por inundação de áreas e as finalidades do reservatório. Nesta primeira fase de desenvolvimento do modelo, está-se dando ênfase à sua concepção e sistematização das operações em ambiente SIG. Numa segunda fase, estar-se-á buscando o refinamento dos métodos de determinação dos diversos fatores intervenientes para o cumprimento dos objetivos de regularização de vazões e de desenvolvimento sustentável ambiental. AGRACEDIMENTOS Financiadora de Estudos e Projetos FINEP (financiamento dos Projetos da UFES no RECOPE/REHIDRO); Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente, dos Recursos Hídricos e da Amazônia Legal, SRH/MMA (apoio dado ao Grupo de Estudos e Ações em Recursos Hídricos, GEARH/UFES) e ao CNPq, pela concessão de bolsa de estudos ao primeiro autor do trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. DUTRA, K. R., Estimativa de Perda de Solo por Erosão Superficial em Bacia Hidrográfica Utilizando Sistemas de Informações Geográficas-SIG. Vitória: UFES (Dissertação de Mestrado em Engenharia Ambiental). 2. LANNA, A..E.L., Gerenciamento de Bacia Hidrográfica: Aspectos Conceituais e Metodológicos; IBAMA/DIRPED/DEDIC/DITEC; REZENDE, R. A. P., Aplicação de SIG e Modelagem Estocástica no Estudo de Localização de Reservatório para Regularização de Vazão. Vitória: UFES (Dissertação de Mestrado em Engenharia Ambiental). 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2356