Crise hídrica na bacia hidrográfica do manancial Serra Azul (Minas Gerais) Water scarcity on the catchment of Serra Azul reservoir (Minas Gerais)

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1 Crise hídrica na bacia hidrográfica do manancial Serra Azul (Minas Gerais) Janis Lawren da Costa Santos 1 *& Talita Silva 2 Resumo Nos últimos três anos, Minas Gerais tem vivido um cenário crítico de escassez hídrica em várias de suas porções hidrográficas. O reservatório Serra Azul, responsável pelo abastecimento de 20% da população da Região Metropolitana de Belo Horizonte, vem sendo afetado por essa forte estiagem e apresenta a pior situação entre os demais mananciais da RMBH, sendo o objeto deste estudo. Foi realizado um diagnóstico da situação atual dos recursos hídricos na bacia e analisada a disponibilidade hídrica deste reservatório nos próximos meses, através de um balanço hídrico que levou em conta as restrições de uso impostas pela Portaria IGAM nº 014/2015. A análise das outorgas indicou que o principal uso é abastecimento humano, e a análise dos cadastros de uso insignificante indicou que o uso predominante é irrigação. Observou-se, através dos dados de precipitação, que houve na bacia períodos mais e menos chuvosos, mas que o ano de 2014 apresentou a pior situação dos últimos 27 anos. Através do balanço hídrico considerando valores médios históricos das variáveis hidrológicas foi constatado que já no mês de setembro de 2015, o reservatório Serra Azul poderá esgotar sua capacidade, fato que resultará em prejuízos ao abastecimento público da RMBH. Palavras-Chave Gestão de recursos hídricos; Minas Gerais; abastecimento humano Water scarcity on the catchment of Serra Azul reservoir (Minas Gerais) Abstract In the past three years, the State of Minas Gerais has been faced a critical water scarcity scenario. Serra Azul reservoir is responsible for supplying drinking water for 20% of the inhabitants of the Metropolitan Region of Belo Horizonte city (RMBH) and has been affected by this severe drought. Among the other water sources of RMBH, it is the worst case and has been selected for this study. The water resources condition on Serra Azul catchment area was assessed and drinking water supply is by far the most significant water use in the catchment. A water balance of the reservoir was performed taking into account mean monthly values for hydrological variables obtained from historical series and Government restriction on water use was the driest year in 27 years and the water balance showed that Serra Azul reservoir will collapse on September Keywords Water resources management; Minas Gerais; drinking water supply INTRODUÇÃO As definições de "escassez hídrica" e de "seca" são frequentemente discutidas na literatura. Segundo UNESCO (2002), a escassez hídrica é um desequilíbrio temporário que pode ser induzido por ações antrópicas, por causas naturais ou pode ser resultado da ação de ambos. A seca é um desequilíbrio natural temporário da disponibilidade de água, devido à ocorrência de precipitações inferiores às médias. Apresenta frequência, duração e gravidade incertas, resultando na diminuição da disponibilidade dos recursos hídricos e na redução da capacidade de transporte pelos ecossistemas. A seca gera grandes impactos econômicos, ambientais e sociais que alcançam uma área além dos limites da área afetada pela seca física. Enquanto os efeitos primários ou diretos da seca são 1 Afiliação: Universidade Federal de Minas Gerais, Engenharia Ambiental, janislawren@hotmail.com. 2 Afiliação: Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos Hídricos, talita.silva@ehr.ufmg.br XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 geralmente biofísicos e regionais, os efeitos secundários ou indiretos podem ter implicações nacionais e até mesmo globais (Neal e Moran, 2009). Nos últimos três anos, a região Sudeste do Brasil, em especial, os Estados de Minas Gerais e São Paulo, vivem uma situação de precipitações abaixo das médias históricas em várias bacias hidrográficas. A estiagem de 2014 resultou na pior seca dos últimos 70 anos de monitoramento nas bacias dos rios Pará, Paraopeba, Velhas, Carinhanha e Alto Rio Doce, e em uma das piores secas monitoradas na calha do São Francisco, Paracatu, Jequitinhonha, Mucuri, Médio e Baixo Rio Doce, Paranaíba e Grande (CPRM, 2015). A Região Metropolitana de Belo Horizonte (RMBH) também vem sendo impactada pela severa estiagem do ano de 2014, principalmente o setor de abastecimento urbano. Dentre os mananciais que abastecem a RMBH, o reservatório Serra Azul é o que se encontra em situação mais crítica, e atingiu em novembro de 2014, 5,2% do seu volume útil. Parte integrante do Sistema Integrado de Abastecimento da Bacia do Rio Paraopeba, o reservatório Serra Azul é operado pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA). Esse reservatório é formado pelo barramento do ribeirão Serra Azul (Figura 1 - Localização da bacia Serra Azul, outorgas e cadastros de utilização dos recursos hídricos.) no município de Juatuba (Minas Gerais) e possui capacidade para abastecer cerca de 20% da população de aproximadamente 5,8 milhões habitantes da RMBH. Figura 1 - Localização da bacia Serra Azul, outorgas e cadastros de utilização dos recursos hídricos. Diante da atual crise hídrica que atinge Minas gerais, o Conselho Estadual de Recursos Hídricos do Estado (CERH-MG) estabeleceu, através da Deliberação Normativa n⁰49/2015, diretrizes e critérios gerais para a definição de situação crítica de escassez hídrica e estado de restrição de uso de recursos hídricos superficiais nas porções hidrográficas do Estado (CERH-MG, 2015). Essa deliberação, define três níveis de alerta em relação à intensidade da escassez hídrica: (i) Estado de Atenção, (ii) Estado de Alerta e (iii) Estado de Restrição de uso, sendo esse último declarado quando a média das vazões diárias de 7 (sete) dias consecutivos for inferior à 70% da Q7,10 (vazão mínima média de sete dias de duração e período de retorno de 10 anos) ou quando o balanço hídrico indicar riscos superiores a 70% de não atendimento aos usos estabelecidos, até o final do período seco. Logo após a entrada em vigor da DN-CERH nº 49/2015, um requerimento intitulado Panorama Atual do Abastecimento de água em Minas Gerais nos municípios com concessões da COPASA foi apresentado pela COPASA ao Instituto Mineiro de Gestão das Águas (IGAM), e após a simulação de um balanço hídrico que indicou riscos acima de 70% de não atendimento aos usos estabelecidos no reservatório Serra Azul e a jusante (Estado de Restrição de Uso), foi declarada, por meio da Portaria do IGAM nº 014, de 08 de abril de 2015, situação crítica de escassez hídrica superficial no reservatório Serra Azul e em sua bacia de contribuição. Essa portaria impôs, para todas as captações XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 outorgadas na porção hidrográfica do reservatório Serra Azul, porcentagens de redução de captação da água distintas conforme a finalidade de uso. As captações de água para a finalidade de consumo humano, dessedentação animal ou abastecimento público deverão ser reduzidas em 20% do volume diário outorgado. Essa porcentagem de redução é de 25% para a finalidade de irrigação, de 30% para a finalidade de consumo industrial e agroindustrial e de 50% para as demais finalidades de uso (IGAM, 2015). Diante do risco iminente de desabastecimento de parte da população da RMBH, o estudo aqui descrito se propõe a realizar um diagnóstico da situação dos recursos hídricos na bacia de contribuição do reservatório Serra Azul e simular o estado de armazenamento do mesmo nos próximos meses levando em consideração as restrições de uso dos recursos hídricos impostas pela Portaria do IGAM n⁰14/2015. METODOLOGIA Local de estudo O ribeirão Serra Azul é afluente do ribeirão Juatuba, inserido na sub-bacia do rio Paraopeba (Unidade de Planejamento e Gerenciamento dos Recursos Hídricos SF3 UPGRH SF3), que pertence à bacia do rio São Francisco. A bacia de contribuição do reservatório Serra Azul possui uma área de 262 km 2 e abrange parte dos municípios de Juatuba, Mateus Leme, Igarapé e Itaúna em Minas Gerais. Os principais cursos d água contribuintes do reservatório são o ribeirão Serra Azul e os córregos Diogo, Estiva, Potreiro, Pedreira, Jacu, Curralinho e Brejo (Figura 1 - Localização da bacia Serra Azul, outorgas e cadastros de utilização dos recursos hídricos.). A região na qual a bacia se localiza é caracterizada por uma estação quente e chuvosa entre os meses de novembro e março e uma estação seca e fria nos demais meses, principalmente entre junho e agosto. A temperatura média do ar varia entre 22⁰C (máxima) e 15⁰C (mínima). A umidade relativa média do ar é de 70% e a precipitação média anual é de 1476 mm (Neves, 2005). Um estudo de caracterização do uso do solo e da cobertura vegetal na bacia realizado com imagens de satélite de 2002 (Neves, 2005) revelou que 35,6% da área da bacia são ocupados por atividades ligadas à agropecuária ou solo exposto, 37,6% por vegetação esparsa; 24,6% por florestas densas, 1,2% por áreas degradadas e 1,0% por áreas urbanas. A atividade que envolve maiores recursos financeiros é a exploração mineral. Assim, a bacia vem sofrendo prejuízos ambientais devido ao grande número de empreendimentos deste setor (Carvalho, 2002). O reservatório possui uma área inundada de 91 km² e um volume útil de 82 milhões de m³. A barragem possui 640 m de extensão, 48 m de altura e a soleira de seu vertedouro está na cota 763,9 m. A tomada d água é feita através de uma torre em concreto armado, sendo que a vazão captada é de L/s. A capacidade de produção deste sistema é de 2.454,00 L/s, o que equivale a 32,6% da capacidade de produção do Sistema Integrado da Bacia do Rio Paraopeba. Deste total, 29,36% (595,47 L/s) é a produção destinada à cidade de Belo Horizonte (PBH, 2013). A distância entre o reservatório e Belo Horizonte é de aproximadamente 70 km. Dados hidrológicos Para a realização deste estudo, foram utilizados dados secundários disponibilizados pela Agência Nacional de Águas (ANA), através do Sistema de Informações Hidrológicas (Hidroweb). Para a análise da série histórica de precipitações na bacia do Serra Azul, utilizou-se o programa computacional Hidro 1.2.1, e os dados históricos de sete estações pluviométricas (Tabela 1 Estações Pluviométricas), todas de responsabilidade da ANA e operadas pela Companhia de Pesquisa em Recursos Minerais (CPRM). Foi considerado um período de análise de 27 anos (janeiro de 1988 a dezembro de 2014) e os cálculos foram feitos com base no ano civil (início em janeiro e término em dezembro). A análise de consistência dos dados pluviométricos consistiu em (1) verificar se as estações localizavam-se em uma área climaticamente homogênea; (2) identificar possíveis erros sistemáticos nas séries históricas através de curvas de dupla acumulação (Bertoni & Tucci, 2007) e; XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 (3) realizar o preenchimento de falhas nas precipitações médias mensais através do Método de Ponderação Regional (Tucci, 2002; Bertoni & Tucci, 2007). Tabela 1 Estações Pluviométricas Estação Código Município Latitude Longitude Fazenda Vista Alegre Mateus Leme 20 03' 05'' S 44 27' 06'' W Alto da Boa Vista Mateus Leme 20 06' 20'' S 44 24' 04'' W Fazenda Curralinho Mateus Leme 20 00' 27'' S 44 19' 52'' W Fazenda Coqueiros Itaúna 20 08' 14'' S 44 29' 00'' W Fazenda Laranjeiras Itaúna 20 06' 08'' S 44 29' 05'' W Jardim Mateus Leme 20 02' 42'' S 44 24' 28'' W Serra Azul Mateus Leme 20 05' 12'' S 44 24' 28'' W Os dados fluviométricos foram obtidos na estação fluviométrica Jardim (Tabela 2 Características da estação Fluviométrica) no período de 1979 a Esta estação é de responsabilidade da ANA e operada pela CPRM, localizada no ribeirão Serra Azul, a montante do reservatório. Tabela 2 Características da estação Fluviométrica Estação Código Curso d'água Município Latitude Longitude Jardim Ribeirão Serra Azul Área de drenagem (km²) Mateus Leme 20 02' 51" S 44 24' 32" W 112,4 Os dados de evaporação foram obtidos na estação Pluviométrica Alto da Boa Vista, que possui um tanque evaporimétrico Classe A dentre seus instrumentos de medição. A análise de consistência de parte dos dados (1988 a 2002) já havia sido realizada por Neves (2005), sendo que buscou-se tratar o restante (2003 a 2014) segundo a metodologia indicada por essa autora. Neves (2005) apontou que os valores de evaporação indicados pelo micrômetro instalado no tanque estavam bastante exagerados, indicando evaporações diárias da ordem de 60 a 100 mm. Os erros observados nessas medidas se devem à vários fatores, como transbordamentos, principalmente em períodos chuvosos, medições de evaporações negativas, falta de anotações de quantidade de águas retiradas para evitar o transbordamento, entre outros. Houve então, grande dificuldade no manuseio desses dados durante todo o período analisado. Neves (2005) observou que a maioria dos valores de evaporação diária eram inferiores a 10 mm e que a média mensal girava em torno de 140 mm. Sendo assim, para seu estudo, a autora desconsiderou as leituras superiores a 15 mm. Na análise dos anos de 2003 a 2014, observouse que as leituras em alguns meses foram também exageradas, sendo observada uma frequência maior de leituras diárias acima de 15 mm. Para esses meses, então, procurou-se analisar a leitura mínima observada nos dias do mês considerado e a partir dela decidir os valores a serem utilizados para o cálculo da evaporação mensal. Após o tratamento dos dados, o valor médio mensal de evaporação obtido para todo o período estudado foi, então, multiplicado por um coeficiente de tanque igual a 0,70. De acordo com Tucci e Beltrame (1993), o fator que relaciona a evaporação de um reservatório e do tanque classe A oscila entre 0,6 e 0,8, sendo 0,7 o valor mais utilizado na região sudeste do Brasil. Os dados referentes aos níveis d água e aos volumes alcançados no reservatório Serra Azul foram disponibilizados pela COPASA através de seu sítio eletrônico ( XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Cota (m) Demandas pelo uso dos recursos hídricos na bacia Os dados referentes às outorgas de direito de uso dos recursos e ao cadastro de usos insignificantes foram obtidos junto ao IGAM, após solicitação por escrito. Para a análise dos dados referentes às outorgas e cadastros de usuários, foi elaborado um mapa com auxílio do programa Arcgis, contendo todas as outorgas concedidas e os cadastros de usuários efetivados na bacia de contribuição do Reservatório Serra Azul (Figura 1 - Localização da bacia Serra Azul, outorgas e cadastros de utilização dos recursos hídricos.). Foram verificados, também, quais as principais finalidades de uso dos recursos hídricos na bacia do Ribeirão Serra Azul e quais as vazões demandadas por estes usos. Balanço hídrico do reservatório O estudo do balanço hídrico é baseado no princípio de conservação da massa (equação da continuidade). É uma das ferramentas da hidrologia que permite a avaliação quantitativa dos recursos hídricos e de suas variações ao longo do tempo, e pode ser aplicada a corpos d água ou a bacias hidrográficas. No presente estudo, foi feita a simulação de um balanço hídrico mensal do reservatório Serra Azul, a partir de julho de 2015, através da Equação 1. V/ t = Q entrada + P E I D Q saída (1) V/ t = variação mensal do volume (m³/mês) Qentrada = vazão afluente ao reservatório (m³/mês) P = volume médio mensal precipitado (m³/mês) E = volume médio mensal evaporado (m³/mês) I = infiltração (m³/mês) D = vazão outorgada retirada do reservatório (m³/mês) Qsaída = vazão que sai do reservatório em direção a jusante da barragem (m³/mês) A partir da série histórica de precipitação e evaporação foram calculados valores médios mensais para essas duas variáveis. As vazões médias mensais da estação de Jardim foram majoradas pela razão entre a área da bacia do reservatório e a área de drenagem da estação e, utilizadas como vazões de entrada. Para o cálculo do volume precipitado e do volume evaporado em cada mês, foi construída a curva cota área volume para o reservatório (Figura 2 Curva cota-área-volume. Fonte: Elaborado a partir de Fernandes (2012). Volume (m³) Área (m²) Volume (m³) Área (m²) Figura 2 Curva cota-área-volume. Fonte: Elaborado a partir de Fernandes (2012). O volume infiltrado foi tomado como desprezível, já que a infiltração que ocorre através do solo presente no fundo do reservatório e de suas ombreiras é muito pequena se comparada às demais variáveis hidrológicas consideradas no cálculo do balanço hídrico. A demanda considerada foi 80% do valor outorgado pela COPASA, tendo em vista a Portaria IGAM nº 014/2015, que retringe o uso da água na bacia contribuinte do reservatório Serra Azul. Foi considerada uma vazão de saída de 70% XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Precipitação total anual (mm) da Q7,10 na saída do reservatório. A Q7,10 na seção do barramento foi estimada a partir do valor da Q7,10 calculada em CPRM (2015) para a estação fluviométrica Jardim (Q7,10 = 0,15 m³/s). Obteve-se uma estimativa da Q7,10 no reservatório dividindo-se essa vazão pela área de drenagem da estação Jardim (112,4 km²), e multiplicando o resultado pela área de contribuição do reservatório (262 km²). RESULTADOS E DISCUSSÃO Após a análise de consistência dos dados pluviométricos, calculou-se as precipitações anuais em cada uma das estações durante o período analisado (Figura 3 Precipitação anual nas estações pluviométricas em estudo no período de 1988 a 2014.). A média das precipitações anuais observadas é 1437 mm. Nota-se que ao longo de 27 anos de monitoramento, ocorreram anos mais chuvosos, como os anos de 1992 (Ano 5, Panual = 1824 mm) e 2008 (Ano 21, Panual = 1776 mm) e anos menos chuvosos, como o ano 1990 (Ano 3, Panual = 1060 mm) e 2007 (Ano 20, Panual = 1005 mm). No entanto, é no ano de 2014 que ocorre a mais baixa precipitação anual registrada nessa série (média das estações = 721 mm). Essa variação observada nos totais precipitados anualmente é decorrente do caráter aleatório das variáveis do ciclo hidrológico. De fato, às regularidades eventualmente explicáveis que influenciam o regime chuvoso de uma dada região (e.g. estações do ano), superpõem-se componentes aleatórias, de modo que não é possível estabelecer relações funcionais e unívocas entre as variáveis que influenciam os processos hidrológicos (Naghettini & Pinto, 2007). As características relevantes de um período de estiagem em uma bacia hidrográfica, por exemplo, apresentam forte aleatoriedade, visto que nem todos os fatores causais e/ou influentes desse fenômeno podem ser explicitados e determinados de forma precisa. Essa aleatoriedade característica dos recursos hídricos, associada à sua mobilidade e à sua distribuição heterogênea, no tempo e no espaço, são fatores que condicionam sua disponibilidade e que devem ser levados em consideração para uma gestão eficiente dos recursos hídricos (Barth et al., 1987) Alto da Boa Vista Fazenda Coqueiros Fazenda Curralinho Fazenda Laranjeiras Tempo (ano) Fazenda Vista Alegre Jardim Serra Azul Figura 3 Precipitação anual nas estações pluviométricas em estudo no período de 1988 a A análise das outorgas revelou que a soma das vazões outorgadas equivale a 2.980,7 L.s -1, sendo L.s -1 correspondentes à captação da COPASA no reservatório Serra Azul. As outorgas destinadas à irrigação correspondem a 28,7 L.s -1, para a aquicultura e irrigação são 7,0 L.s -1 e para o uso industrial são 5,0 L.s -1. Os cadastros de usos insignificantes (captação de vazões inferiores a 1,0 L.s -1 ) totalizam 60 L.s -1, sendo 43,2 L.s -1 destinados à irrigação. De acordo com legislação mineira sobre os recursos hídricos, em seções de rio onde a vazão foi regularizada por barramento, a máxima vazão outorgável é a vazão regularizada (SEMAD-IGAM, 2012). Estima-se que com um volume útil de aproximadamente 91 milhões de m 3, o reservatório de Serra Azul regularize uma vazão de cerca de 3,34 m 3.s -1 (Martinez e Nascimento Filho, 2003). Desse modo, a situação das outorgas na bacia em estudo está em conformidade com a legislação. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 O balanço hídrico futuro realizado para o reservatório, considerando os valores médios históricos para as variáveis do balanço hídrico indicou que mesmo com a restrição de uso imposta pela Portaria IGAM nº 014/2015, o reservatório poderá esgotar sua capacidade já no mês de setembro de 2015 (Tabela 3 Balanço hídrico do reservatório Serra Azul.). É importante ressaltar que algumas das variáveis podem ter valores diferentes dos considerados neste trabalho, resultando em um balanço hídrico diferenciado. É provável, por exemplo, que as vazões captadas no reservatório tenham sido menores do que as vazões outorgadas, devido à realização de campanhas de conscientização que objetivaram a redução do consumo de água potável por parte população da RMBH. Além disso, não se pode afirmar, também, que a vazão liberada para jusante tenha sido a estipulada pela legislação mineira. Tabela 3 Balanço hídrico do reservatório Serra Azul. Mês Q entrada P E D Q saída Área Cota V Volume (m³/mês) (m³/mês) (m³/mês) (m³/mês) (m³/mês) (m²) (m) (m³) (m³) jun/15 INÍCIO , jul/ , ago/ , set/ , CONCLUSÃO A água é um recurso de essencial importância para a manutenção da vida no planeta. A quantidade disponível e a qualidade adequada deste recurso são fundamentais para o desenvolvimento econômico, assim como para a qualidade de vida das populações. Esse artigo realizou um diagnóstico sobre a situação dos recursos hídricos na bacia hidrográfica do reservatório Serra Azul. Devido à severa estiagem ocorrida no ano de 2014, cuja precipitação anual foi a mais baixa dos últimos 27 anos, o reservatório está em vias de esgotar seu volume útil, apesar das ações emergenciais já tomadas pelas entidades responsáveis pela gestão dos recursos hídricos em Minas Gerais. Sabendo da importância que esse manancial representa no abastecimento da RMBH, torna-se urgente tomar medidas adicionais de redução do uso de suas águas, assim como estabelecer um plano de contingência e sensibilizar a população de forma mais efetiva, preparando-a para enfrentar a crise. AGRADECIMENTOS As autoras agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG pelo auxílio financeiro que possibilitou o desenvolvimento desse trabalho. REFERÊNCIAS BARTH, F. T.; Pompeu, C. T.; Fill, H. D.; Tucci, C.E. M.; Kelman, J.; Braga Jr., B. P. F. Modelos para Gerenciamento de Recursos Hídricos. São Paulo: ABRH, 1987, 526 p. BERTONI J. C.; TUCCI, C. E. M. Precipitação. In: Tucci, C. E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre: UFRGS, p CARVALHO, R. F Avaliação do uso e ocupação do solo na bacia do ribeirão Serra Azul e as consequências no reservatório de abastecimento da COPASA - MG f. Dissertação (Mestrado em Geografia) Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, COMPANHIA DE PESQUISA DE RECURSOS MINERAIS - CPRM. Acompanhamento da estiagem na região Sudeste do Brasil. Boletim nº 07 maio Disponível em: < Acesso em: 21 maio COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS COPASA. Site institucional que apresenta produtos e serviços oferecidos pela COPASA e informações sobre os mananciais sob sua responsabilidade. Disponível em: XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

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