CARACTERÍSTICAS DO CONSUMO DE ÁGUA NA REGIÃO METROPOLITANA DE SÃO PAULO E OS IMPACTOS DO TEMPO E DO CLIMA

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1 CARACTERÍSTICAS DO CONSUMO DE ÁGUA NA REGIÃO METROPOLITANA DE SÃO PAULO E OS IMPACTOS DO TEMPO E DO CLIMA Cláudia Cristina dos Santos 1 Augusto José Pereira Filho 2 Wagner Ginez 3 RESUMO Este trabalho objetiva mostrar as características de consumo de água na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e a influência do tempo e do clima. Utilizaram-se as medições de vazões horárias de 2005 de três Estações de Tratamento de Água (ETA) denominadas de ABV, GUARAU e ALTO TIETÊ pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) e os respectivos dados de temperatura do ar, precipitação e umidade relativa medidos pela Estação Meteorológica do IAG USP. Analisaram-se totais mensais, médias de 5 dias mais frios contra 5 dias mais quentes, média horária dos dias de semana normal e média horária de dias de férias e feriados. Os resultados mostram que a temperatura, a precipitação e a umidade relativa influenciam o consumo de água. Por exemplo, em dias secos (úmidos) e quentes (frios) o consumo é maior (menor). O ciclo diuturno do consumo de água depende da região, ou seja, deve ser considerado na previsão de consumo. ASBTRACT This work shows the characteristics of water consumption in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and the impact of the weather and climate conditions. Hourly flow measurements of three water treatment plants, namely ABV, GRARAU and ALTO TIETÊ from 2005, obtained at the Water and Sanitation Company for the State of São Paulo (SABESP) were used together with air temperature, relative humidity and precipitation from the IAG USP weather station. It was analyzed monthly totals, 5-days means of the warmest and coldest days, average hourly consumption of normal days, holidays and summer vacation time. The results show that temperature, relative humidity and precipitation have and impact on water consumption. For instance, in dry (moist) and warm (cold) days, the consumption is higher (lower). The daily cycle of consumption depends on the region, and so it needs to be taken into account in the forecast. Palavras-Chave: consumo de água, São Paulo, tempo. 1 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Rua dos Astronautas, 1758, S. J. dos Campos, claudiac@dsr.inpe.br 2 Universidade de São Paulo, Rua do Matão, 1226, São Paulo, apereira@model.iag.usp.br 3 Companhia de Saneamento Básico de São Paulo, R. Costa Carvalho, 300, wgginez@sabesp.com.br

2 INTRODUÇÃO - A disponibilidade de água em quantidade e qualidade representa um dos principais desafios em áreas urbanas brasileiras, principalmente nas grandes metrópoles. A crescente demanda de água e o risco de desabastecimento estão associados ao aumento da população urbana. Muitas metrópoles brasileiras têm crescido desordenadamente; áreas vegetadas são removidas e solos são impermeabilizados. Consequentemente, há alterações hidrológicas (Setti et al. 2001) e meteorológicas tais como o aumento da temperatura do ar e riscos de enchentes (Pereira Filho, 1999). Estes fatores também influenciam o consumo de água (Pereira Filho et al., 2004a). Diferenças climáticas, geológicas, topográficas e outras existem entre regiões e podem alterar a sua quantidade e qualidade (Giansanti, 1993). O planejamento do uso da água se faz necessário por causa da demanda populacional crescente e disponibilidade de recurso na natureza. A produção de água é variável no tempo e no espaço. A operação dos sistemas de abastecimento e distribuição de água é um dos componentes principais do consumo de água. A operação destes sistemas requer ajustes freqüentes em resposta a variação da demanda, a fim de minimizar os custos da distribuição (Zahed Filho,1990). A variação da demanda está relacionada como o período do dia, dia da semana, mês e a estação do ano. Além disso, o consumo varia nos fins de semana e feriados, de acordo com as atividades domésticas e industriais regulares dos consumidores. Estas variações podem ser afetadas pelas condições meteorológicas, feriados e atividades domésticas e industriais (Mukhopadyay et. al. 2001). O tempo influência os seres vivos. Num dia de altas temperaturas, o consumo de água tende a aumentar, assim como depois de uma tempestade associada a enchentes (Pereira Filho et al. 2004a). Após um período contínuo de chuvas, com a diminuição da nebulosidade, a população utiliza mais água para suas atividades domésticas. O consumo de água depende também de variações climáticas, perfil populacional, entre outras. O tempo e consumo de água estão relacionados (Pereira Filho et al., 2004; Zhou et al. 2000; Maidment e Miaou, 1986). Desta forma, neste trabalho pretende-se mostrar as características do consumo de água na RMSP e os impactos do tempo e do clima. METODOLOGIA - A população da RMSP é abastecida de água tratada por oito estações de tratamento de água (ETA) da SABESP (Ginez e Pereira Filho, 2003). As ETA, instaladas nos municípios vizinhos da Cidade de São Paulo, produzem uma vazão de 64 m 3 s -1. Cada sistema esta próximo à respectiva estação de tratamento de água e possui uma área de atendimento proporcional à sua produção. O sistema adutor da SABESP distribui 99% da água tratada na RMSP (Ginez e Pereira Filho, 2003). A Figura 1 mostra a localização de cada sistema adutor da RMSP.

3 Figura 1: Sistema adutor da RMSP e áreas de abrangência por sistemas produtores. Cores indicam o sistema de produção (tons claros) e rede de adução (tons escuros). Contornos (branco) indicam limites municipais. Contribuição (%) por sistema adutor para o total de 64,2 m 3 s -1 indicado na legenda (Fonte: Ginez e Pereira Filho, 2003). Neste trabalho serão utilizados os sistemas adutores do GUARAU (Cantareira), ABV (Guarapiranga) e ALTO TIETÊ. Utilizaram-se os dados de consumo de cada um destes sistemas do ano de Os respectivos dados diários da Estação Meteorológica do IAG de temperatura do ar (C), umidade relativa (%), precipitação (mm) foram utilizados nas comparações entre consumo e condições do tempo e de clima. Foram comparadas as variáveis meteorológicas e o consumo total dos três sistemas; média dos cinco dias mais frios com os cinco dias mais quentes; média horária dos dias da semana e média horária de férias e feriado. RESULTADOS - A Fig. 2 mostra a evolução mensal do consumo total médio e total de precipitação, temperatura e umidade relativa média. Nota-se um aumento de consumo no mês de agosto devido à baixa umidade relativa. Observa-se também que chuvas intensas ou de longa duração tende a diminuir o consumo. Por outro lado, chuvas intensas tendem a ocasionar enchentes e elevar o consumo para limpeza de áreas afetadas. Logo após eventos de chuva prolongada, o consumo tende a aumentar em virtude da limpeza doméstica, particularmente de vestuário. Nota-se que o consumo aumenta (diminui) com o aumento (diminuição) da temperatura, exceto nos mês de janeiro e agosto em razão das férias e baixa umidade do ar, respectivamente. Por último, o consumo de água mensal tende a diminuir com o aumento da umidade relativa e precipitação e diminuição da temperatura.

4 Figura 2: Evolução temporal do consumo de água dos três sistemas adutores e do total de precipitação (topo), da temperatura (meio) e da umidade relativa (baixo). A linha azul se refere ao consumo total em todos os gráficos. Eixo das ordenadas da direita corresponde a variável meteorológica e, o da esquerda, ao consumo total. A Fig. 3 mostra a evolução horária do consumo para diferentes dias da semana da ETA ALTO TIETÊ. Notam-se dois picos de consumo durante o dia por volta das 1200 HL e 1600 HL, com

5 maior pico aos sábados. A região abastecida pela referida ETA é denominada de cidade dormitório onde a população tende a aumentar nos fins de semana. O consumo é menor aos domingos. O consumo horário da ETA ALTO TIETÊ não tem um ciclo diurno e noturno bem definido como nas outra duas (não mostrado). Figura 3: Evolução temporal do consumo de água médio horário para os dias da semana da ETA ALTO TIETÊ. Dias da semana esta indicado pela cor das linhas na legenda acima. Os consumos em dias de feriado e férias de 2005 da ETA GUARAU (Cantareira) podem ser vistos na Fig. 4. Esta indica que o consumo de água de feriados é menor do que nas férias. Sugere-se que as características populacionais na região da referida ETA determine este comportamento. Os horários de pico dos feriados e férias da ETA GUARAU coincidem, além de apresentarem um ciclo diuturno bem mais definido em relação a ETA ALTO TIETÊ. Figura 4: Evolução temporal do consumo de água médio horário em dias de férias (linha vermelha) e feriado (linha azul) para a ETA GUARAU. A Fig. 5 mostra o efeito da temperatura média do ar no consumo de água médio na região da ETA ABV entre 06 e 10 de janeiro (quente), e 06 e10 de julho (frio) de O consumo diminui em dias frios e aumenta em dias quentes. Nota-se que o pico de consumo em dias quentes ocorreu por

6 volta das 1300 HL e, nos dias frios, por volta das 1600 HL. A diferença é mais acentuada no período noturno. A ETA ABV também não apresenta um ciclo diuturno com grande amplitude. Figura 5: Evolução temporal do consumo de água médio horário para 5 dias quentes (linha vermelha) e 5 dias frios (linha azul) na região da ETA ABV. CONCLUSÃO - A região da ETA e perfil da população determinam à evolução temporal do consumo, que também é influenciado pelas condições do tempo e do clima. As variáveis meteorológicas são importantes indicadores do consumo de água diário e sazonal. Por outro lado, o dia da semana, feriados, férias, horário, dias quentes e frios devem ser considerados num sistema de previsão de consumo. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a SABESP pelo fornecimento dos dados de consumo do período analisado e, a Estação Meteorológica do IAG USP, pelos dados meteorológicos. O segundo autor agradece ao CNPq (300456/2005-0) e a FAPESP (01/ ) pelo suporte as pesquisas realizadas pelo Laboratório de Hidrometeorologia do IAG USP. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Giansanti, A.E., 1993: Água como um bem econômico. São Paulo, 431p. Tese de Doutorado. EPUSP. Ginez, W. G.; Pereira Filho, A.J., 2003: Sistema de controle da produção e adução d água na região metropolitana de São Paulo: presente e futuro. In: XV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, Curitiba, PR. Maidment, D. R.; Miaou, S.P.,1986: Daily water use in nine cities. Water Resources Research, 22 (6), Mukhopadhyay, A.; Akber, A.; Al-awadi, E., 2001: Analysis of freshwater consumption patterns in the private residences of Kwait. Urban Water, 3, Pereira filho, A. J., L. C. T. Rodrigues e W. Ginez, 2004a: Impacto das condições meteorológicas no consumo de água na Região Metropolitana de São Paulo. 1 o Seminário de Planejamento Urbano e Desastres Naturais, XIII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Fortaleza, CE. Setti, A.A.; lima, J.E.F.W.; Chaves, A.G.M.; Pereira, I.C., 2001: Introdução ao gerenciamento de recursos hídricos. Brasília, Agência Nacional de Energia Elétrica; Agência Nacional de Águas,. Zahed Filho, K., 1990: Previsão de demanda de consumo em tempo real no desenvolvimento operacional de sistemas de distribuição de água. São Paulo,. 135p. Tese de Doutorado. EPUSP. Zhou, S.L.; McMahon, T.A.; Walton, A.; Lewis, J., 2000: Forecasting daily urban water demand: a case study of Melbourne. Journal of Hydrology, 236,