CARACTERIZAÇÃO DO REGIME DE FLUXOS A JUSANTE DA USINA HIDRELÉTRICA PORTO PRIMAVERA NO RIO PARANÁ: ESTAÇÃO PORTO SÃO JOSÉ

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1 CARACTERIZAÇÃO DO REGIME DE FLUXOS A USANTE DA USINA HIDRELÉTRICA PORTO PRIMAVERA NO RIO PARANÁ: ESTAÇÃO PORTO SÃO OSÉ CHARACTERIZATION OF THE FLOW REGIME IN THE PARANÁ RIVER: PORTO SÃO OSÉ GAUGE Cristhiane Michiko Passos Okawa 1 Resumo: A construção de reservatórios para geração de energia elétrica altera o regime natural de fluxos do rio. Com a regularização de vazões, ocorre decréscimo dos picos de cheias e aumento das vazões médias mínimas, influenciando na conexão entre os ambientes lótico e lêntico. Neste trabalho, avaliou-se o aspecto quantitativo de alteração no regime de fluxos no período posterior ao início de operação da usina hidrelétrica de Porto Primavera em 1998, por comparação com períodos anteriores. Conclui-se que ocorreu aumento da freqüência, diminuição da duração e da intensidade dos picos de cheias e aumento das vazões médias mínimas. Concluiu-se que as vazões encontram-se fortemente regularizadas pela operação dos reservatórios em cascata, o que afeta a conservação do macrossistema fluvial com planície de inundação do alto rio Paraná. Palavras chave: Regime de fluxos. Regularização de vazões. Fluxos a jusante de barragens. Abstract: Construction of dams change the natural flow regime in a river. It generates a regulated flow, where higher flows decrease whereas lower flows increase. Then, the conexion between river and others environments is damaged. In this work, this change was avaluated in the period after Porto Primavera dam started operation in 1998, by comparision with anterior periods. For the highest flows, we observed increase of frequency and decrease of duration and of intensity and, for the lowest flows, increase of intensity. Concluding, flows are strongly regulated by reservoirs operation, wich affect the conservation of this ecosystem. 1 Professora Doutora da Universidade Estadual de Maringá DEC/CTC/UEM. cmpokawa@uem.br. Keywords: Flow regime. Regulated flows. Flows downstream dams.

2 São osé 1 INTRODUÇÃO Em macrossistemas fluviais com planície de inundação existe uma forte relação entre a dinâmica das características limnológicas, das comunidades aquáticas e dos pulsos hidrosedimentológicos. Por exemplo, nas lagoas permanentes da planície de inundação do alto rio Paraná, no período de águas baixas, são observados os maiores valores de oxigênio dissolvido, enquanto que no período de águas altas pode ocorrer estratificação térmica, conduzindo à condição anóxica nas camadas mais profundas da coluna d água nesses ambientes; no período de águas altas, os valores de alcalinidade e condutividade elétrica aumentam nas lagoas permanentes, não só devido à conexão com o rio Paraná, que é rico em sais totais, mas em resposta ao aumento da decomposição da matéria orgânica acumulada na planície, que libera grandes quantidades de nitrogênio e fósforo. Esta liberação de nutrientes torna-se ainda mais importante devido a existência de reservatórios em cascata a montante da planície, que retêm nutrientes e sedimentos, limitando a produtividade primária (Thomaz et al, 2004). Para peixes, o alagamento da planície do alto rio Paraná conduz a um vasto ambiente altamente produtivo, que promove condições favoráveis ao desenvolvimento inicial das formas jovens de espécies migradoras de longa distância; e a ausência de inundação pode elevar as taxas de mortalidade de peixes nos trechos sem contribuição da calha principal do rio (Agostinho et al., 2000; ulio unior, 2007). A manutenção da biodiversidade da área depende da integridade do ecótono terra-água representado pela planície de inundação, especialmente para espécies migratórias maiores de peixes (Agostinho et al., 2004). No macrossistema fluvial com planície de inundação do alto rio Paraná, os pulsos de inundação são a principal função de força; contudo, esta função de força tem sido alterada de forma considerável pela operação dos reservatórios situados a montante, produzindo uma série de mudanças na dinâmica fluvial a jusante dos reservatórios, como decréscimo dos picos de cheias e aumento das vazões médias mínimas observadas, mudanças na geometria do leito, erosão e mudanças na concentração de sedimentos em suspensão (Crispim, 2001; Rocha, 2002; Souza Filho et al., 2004; Silva, 2007; Arenas-Ibarra, 2008). O objetivo deste trabalho é caracterizar o regime de fluxos no rio Paraná, mostrando a variação temporal devida às barragens localizadas a montante da estação Porto São osé ÁREA DE ESTUDO A estação fluviométrica de Porto São osé está localizada a 232 m de altitude, na margem paranaense do rio, a jusante da foz do rio Paranapanema e a cerca de 35 km da barragem da usina hidrelétrica (UHE) Engenheiro Sérgio Motta, também conhecida como UHE Porto Primavera. A estação possui registro número , e apresenta uma série histórica de dados de vazões médias diárias e cotas com início de observação em 01/10/1963. A área de estudo é mostrada na Figura 1. O último trecho ainda não represado da planície de inundação do alto rio Paraná, que compreende a área desde a foz do rio Paranapanema até o início do reservatório de Itaipu, foi transformado em Área de Proteção Ambiental das Ilhas e Várzeas do Rio Paraná APA (Brasil, 1997). Tal fato ocorreu devido a sua importância como local representativo de um macrossistema fluvial com planície de inundação, com o intuito de preservar a elevada biodiversidade existente no local.

3 Okawa Figura 1. Área de estudo estação de Porto São osé no rio Paraná. A variação do nível da água do rio Paraná pode representar a conexão ou não de corpos lênticos com o sistema fluvial. Nas cheias do rio Paraná, a entrada de água na planície é feita, inicialmente, pela elevação do nível freático, até que haja ligação com os corpos lênticos, que ocorre quando a leitura da régua em Porto São osé atinge a cota de 3,5 m A partir da cota 4,6 m ocorre o início da inundação na área Curutuba/Ivinheima, proporcionada pela entrada de água pelas margens baixas dos canais fluviais e das lagoas. O alagamento das partes intermediárias da planície ocorre a partir do nível de 6,0 m e a cobertura das partes mais altas ocorre a partir do nível de 7,0 m (Rocha, 2002). 2 MATERIAIS E MÉTODOS A caracterização do regime de fluxos foi realizada pela manipulação dos dados de vazão média diária e cota, sendo calculadas as vazões médias, máximas e mínimas de longo termo e por períodos. Calculou-se a curva de permanência de vazões utilizando-se a série histórica de vazões médias diárias medida na estação fluviométrica de Porto São osé. Os registros de vazão média diária são classificados em ordem decrescente e a permanência de cada vazão é expressa como uma porcentagem do tempo em que a vazão considerada é igualada ou superada (Pinto et al., 1976). 3 RESULTADOS Na Tabela 1 são mostradas as vazões médias mensais e os desvios-padrão correspondentes calculados por período. Não foram considerados os anos de 1963 e 2008, por não apresentarem dados de janeiro a dezembro. As vazões médias anuais, vazões máximas anuais e vazões médias mínimas anuais para cada período são mostradas na Tabela 2, com as cotas correspondentes. 4

4 São osé Tabela 1. 1 Vazões médias mensais (m 3 /s) e desvios-padrão calculados por períodos a a a a 1981 (Período regulado pelos (Período regulado por (Período Natural) (Período Transicional) reservatórios a Mês/Período Porto Primavera) montante) Média Desvio- Desvio- Desvio- Desvio- Média Média Média padrão padrão padrão padrão aneiro Fevereiro Março Abril Maio unho ulho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Foi traçada a curva de permanência para o rio Paraná na estação de Porto São osé para o período de 1963 a 2008, conforme mostrado na figura 2. A vazão correspondente a 95% é, neste caso, m 3 /s, o que equivale a dizer que em 95% do tempo a vazão Q 95% = m 3 /s é igualada ou superada. Tabela 2. Vazões médias, máximas e mínimas anuais valores médios e cotas correspondentes, por período. Período Vazões Cota máximas Vazões médias Cota Cota Vazões mínimas correspond anuais anuais correspondente correspondente às anuais ente às valores valores médios às vazões vazões máximas valores médios vazões médios no no período médias anuais anuais (m) período (m 3 no período (m 3 /s) mínimas /s) (m) anuais (m) (m 3 /s) 1964 a 1971 (Período , , ,92 Natural) 1972 a 1981 (Período , , ,72 Transicional) 1982 a 1998 (Período regulado pelos reservatórios a montante) , , , a 2007 (Período regulado por Porto Primavera) , , ,89 O traçado da curva de permanência é fortemente influenciado pelo intervalo de tempo considerado no traçado. Na Figura 2, considerou-se todo o período de dados existente; no entanto, o traçado da curva de permanência por períodos também nos fornece informações interessantes. A curva de permanência

5 São osé por períodos é mostrada na Figura 3. As vazões com significado geomorfológico são as referentes aos níveis fluviométricos de 3,5 m, 4,6 m, 6,0 m e 7,0 m, ou seja, as vazões de 9.200, , e m 3 /s, respectivamente. Os valores de permanência correspondentes a estas vazões, para todo o período e por períodos, são mostrados na tabela Vazão média diária (m 3 /s) de tempo (%) Figura 2. Curva de permanência de vazões para todo o período de observações. Vazão média diária (m 3 /s) do tempo (%) 1963 a a a a 2008 período total Figura 3. Curva de permanência de vazões por períodos.

6 São osé Tabela 3. Vazão com significado geomorfológico e porcentagem de tempo de ocorrência de acordo com a curva de permanência traçada para cada período e para o período total. Nível Fluviom. (m) Vazão (m 3 /s) 1963 a a a a 2008 período total 3, ,0 28,5 32,5 14,0 28,5 4, ,8 15,0 16,0 4,8 13,0 6, ,0 5,0 6,9 1,8 4,0 7, ,0 1,5 2,8 0 1,5 4 DISCUSSÃO De acordo com a Tabela 1, para o período de 1999 a 2007, analisando os dados das vazões médias mensais para a época de águas altas (novembro a abril), nota-se que as mesmas têm diminuído neste intervalo de tempo com relação a todo o período anterior, exceto para os meses de novembro e abril, nos quais as vazões foram um pouco maiores do que as do Período Natural. Salienta-se que, durante o período de construção das grandes barragens, houve constatação de aumento de precipitações médias (após 1970 até 1998), o que acarreta vazões observadas maiores devido a esse aumento na precipitação. Além do aumento na precipitação média, outras alterações no ciclo hidrológico ocorreram na região no período posterior a 1970, tais como diminuição da evapotranspiração provocada pela retirada da mata nativa e aumento da infiltração da chuva, facilitada pelas técnicas de manejo do solo adotadas (MÜLLER et al., 1998). Apesar do efeito de regularização das vazões ocasionado pela operação do reservatório da usina hidrelétrica de Porto Primavera, com vazões mais baixas no período de águas altas, ainda não existem estudos que verifiquem se o aumento da precipitação média na região foi transitório, e se existiriam outras causas desta diminuição das vazões. Nota-se ainda que, para a época de águas baixas (maio a outubro), as vazões médias mensais aumentaram neste último período com relação aos dois primeiros (Natural e Transicional), ou seja, as vazões médias mínimas não atingem mais os menores valores como antes. Com relação ao desvio-padrão, nota-se que a dispersão dos dados com relação à média é maior no terceiro período e reduz-se drasticamente no último período, o que também é um indicativo de forte regularização de vazões após o início da operação de Porto Primavera. Na Tabela 2, percebe-se que, no período regulado pela UHE de Porto Primavera, todas as médias das vazões (média, máxima e mínima) foram inferiores aos dois períodos imediatamente anteriores. As oscilações no nível d água variaram de 0,92 m a 5,94 m para o Período Natural (5,02 m de diferença na oscilação); de 1,72 m a 6,64 m para o Período Transicional (4,92 m de diferença na oscilação); de 1,96 m a 6,23 m para o Período Regulado pelo Efeito Cascata dos Reservatórios (4,27 m de diferença na oscilação) e de 1,89 m a 5,43 m para o Período Regulado pela Usina Hidrelétrica de Porto Primavera (3,54 m de diferença na oscilação). Salienta-se que a maior diferença na oscilação dos níveis encontra-se no Período Natural. Além das modificações nos picos de descargas máximas (intensidade, duração e freqüência), a regularização fez com que as vazões mínimas observadas não sejam mais tão baixas, o que pode implicar em conseqüências ecológicas. Esta redução na vazão, bem como as oscilações no nível d água no último período, podem ser explicadas pela regularização promovida pelos reservatórios a montante (decréscimo nos picos de descarga e incremento nas descargas mínimas); para quantificar a causalidade, deve-se proceder estudos hidrológicos quanto ao comportamento da precipitação média sobre a área de estudo no período posterior a 1998, para verificar se houve reversão de tendência de aumento, bem como estudos quanto ao comportamento da evaporação no reservatório. No entanto, como o reservatório deveria funcionar a fio d água, havendo reversão da tendência de aumento da precipitação média, ou seja, registro de precipitações significativamente mais baixas no período, e aumento na evaporação devido à formação do lago, os valores de vazões mínimas observados deveriam ser bem menores do que os dois períodos anteriores, e não maiores. Portanto, conclui-se que após, o início de operação do reservatório de Porto Primavera, as vazões encontram-se fortemente regularizadas pelos reservatórios a montante. Analisando a Tabela 3, percebe-se que a última coluna que corresponde à curva que representa o período total apresenta valores parecidos ao período

7 São osé de 1972 a 1981, já que a curva de permanência total é parecida com a curva de permanência deste período. No entanto, o traçado da curva de permanência para todo o período pode provocar equívocos em sua interpretação, pois analisando o último período, percebe-se que as vazões mais altas praticamente não mais ocorrem, sendo que o nível de 7,0 m não foi atingido. Além disso, a vazão de m 3 /s, correspondente a 3,5 m, é igualada ou superada apenas 14% do tempo, ou seja, em 86% do tempo o nível encontra-se abaixo de 3,5 m. Salienta-se que o período analisado, de 1999 a 2007, é de apenas 9 anos, sendo recomendados intervalos de tempo maiores. Além disso, os níveis com significado geomorfológico foram determinados por Rocha em 2002, ou seja, quando a geometria da seção transversal estava em transição, sendo necessário novo levantamento para determinar os níveis atuais. A dificuldade da realização deste novo levantamento está justamente na regularização da vazão, já que as vazões mais elevadas (as que superam os níveis de 6,0 m e 7,0 m) praticamente não mais ocorrem. 5 CONCLUSÕES É necessária a verificação dos valores dos níveis com significado geomorfológico, que foram determinados por Rocha em 2002, quando a geometria da seção transversal estava ainda em transição. As vazões encontram-se fortemente regularizadas pelos reservatórios a montante, no período de 1999 a 2008, ocorrendo aumento da freqüência, diminuição da duração e decréscimo da intensidade dos picos de cheias, e aumento das vazões médias mínimas, principalmente após o início de operação da usina hidrelétrica de Porto Primavera. Para verificar a influência do reservatório de Porto Primavera sobre o regime de fluxos é necessário obter a série histórica da vazão de entrada no reservatório, para comparação com a vazão a jusante e comprovação ou não de que o funcionamento da barragem seja a fio d água. Sabe-se que a qualidade ambiental de um rio é fortemente dependente do regime hidrológico, incluindo a magnitude das vazões mínimas e das vazões máximas, a época de ocorrência, a duração e a freqüência das estiagens e das cheias (Neiff, 1990; Richter, 1996; Poff et al., 1997). Além disso, a área de estudo deste trabalho representa o último trecho ainda não represado da planície de inundação do alto rio Paraná, e é uma Área de Proteção Ambiental, sendo extremamente importante a conservação deste macrossistema fluvial com planície de inundação com sua elevada biodiversidade. Portanto, sugere-se fortemente que a manutenção de pulsos de inundação na área de estudo deva ser considerada uma prioridade na gestão do recurso hídrico. REFERÊNCIAS AGOSTINHO, A. A.; THOMAZ, S. M.; MINTE-VERA, C. V.; WINEMILLER, K. O. Biodiversity in the high Paraná River floodplain. In: GOPAL, B.; UNK, W..; DAVIS,.A. (ed). Biodiversity in wetlands: assessment, function and conservation. Leiden, The Netherlands: Backhuys Publishers, P AGOSTINHO, A. A.; THOMAZ, S. M.; GOMES, L. C. Threats for biodiversity in the floodplain of the Upper Paraná River: effects of hydrological regulation by dams. Ecohydrology Hydrobiology, 4 (3): , ARENAS-IBARRA,.A. Alterações na hidrologia da planície de inundação do altio rio Paraná ( ): influência dos reservatórios a montante. Maringá: UEM, p. Tese (Doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais) Universidade Estadual de Maringá, BRASIL. Decreto de 30 de setembro de Dispõe sobre a criação da Área de Proteção Ambiental das Ilhas e Várzeas do rio Paraná, nos Estados do Paraná e Mato Grosso do Sul, e dá outras providências. Diário Oficial [da República Federativa do Brasil], Brasília, n 189, 1 de outubro de Seção 1. CRISPIM,. Q. Alterações na hidrologia do canal após a construção do reservatório Engenheiro Sérgio Motta (Represa de Porto Primavera) Rio Paraná. Maringá: UEM, p. Dissertação (Mestrado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais) Universidade Estadual de Maringá, ULIO UNIOR, H.F., LATINI,.D., AGOSTINHO, A.A., GOMES, L.C., SUZUKI, H.I., BAILLY, D., GIMENES, M.F., KIRCHHEIM, P.D., BIFI, A.G., ALCARAZ, H.S.V Comunidade de peixes. Disponível em Acessado em 25 nov MÜLLER, I.I., KRÜGER, C.M., KAVISKI, E. Análise de estacionariedade de séries hidrológicas na bacia incremental de Itaipu. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 3: 51 71, PINTO, N. L. S., HOLTZ, A. C. T, MARTINS,. A., GOMIDE, F. L. S. Hidrologia Básica. Rio de aneiro : Editora Edgard Blücher Ltda., 1976.

8 Okawa SILVA, S.A. Mecanismos de transmissão de fluxos de água e sedimentos em dois grandes rios aluviais impactados pela atividade humana: o Araguaia e o Paraná. Maringá: UEM, p. Tese (Doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais) Universidade Estadual de Maringá, RICHTER, B.D., BAUMGARTNER,.V., POWELL,., BRAUN, D.P. A method for assessing hydrologic alterarion within ecosystems. Conservation Biology, 10: , ROCHA, P.C. Dinâmica dos canais no sistema rioplanície fluvial do alto rio Paraná, nas proximidades de Porto Rico-PR. Maringá: UEM, p. Tese (Doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais) Universidade Estadual de Maringá, RODRIGUES, L. C. Variação interanual da comunidade fitoplanctônica em ambientes da planície de inundação do alto rio Paraná: influência do regime hidrossedimentológico. Maringá: UEM, p. Tese (Doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais) Universidade Estadual de Maringá, SOUZA FILHO, E.E, ROCHA, P.C., COMUNELLO, E., STEVAUX,.C. Effects of the Porto Primavera dam on physical environment of the downstream floodplain. In: THOMAZ, S. M., AGOSTINHO, A. A., HAHN, N. S. (ed), The Upper Paraná river floodplain: physical aspects, ecology and conservation. Netherlands: Backhuys Publishers, P THOMAZ, S.M., PAGIORO, T.A., BINI, L.M., ROBERTO, M.C., ROCHA, R.R.A. Limnological characterization of the aquatic environments and the influence of hydrometric levels. In: THOMAZ, S. M., AGOSTINHO, A. A., HAHN, N. S. (ed), The Upper Paraná river floodplain: physical aspects, ecology and conservation. Netherlands: Backhuys Publishers, P TRAIN, S., RODRIGUES, L. C. Phytoplankton assemblages. In: THOMAZ, S. M., AGOSTINHO, A. A., HAHN, N. S. (ed), The Upper Paraná river floodplain: physical aspects, ecology and conservation. Netherlands: Backhuys Publishers, P