gestão e segurança hídrica: abordagem local€¦ · gestão de recursos hídricos 2 é uma...

Gestão e Segurança Hídrica: Abordagem local

Prof. Edson de Oliveira Vieira

Instituto de Ciências Agrárias/UFMG

Gestão de Recursos Hídricos

2

é uma atividade analítica e criativa

formulação de princípios e diretrizes

• documentos orientadores e normativos,

• estruturação de sistemas gerenciais e

• tomada de decisões

promover o inventário, uso, controle e

proteção dos recursos hídricos de forma

sustentável

Segurança Hídrica

3

ONU (2013)

existe quando há disponibilidade de água em quantidade e qualidade suficientes para o atendimento:

• às necessidades humanas, • à prática das atividades

econômicas, e;• à conservação dos

ecossistemas aquáticos,

Segurança Hídrica

4

ONU (2013)

acompanhada de um nível aceitável derisco relacionado a secas e cheias,devendo ser consideradas as suas quatrodimensões como balizadoras doplanejamento da oferta e do uso da águaem um país.

Dimensões da Segurança

Hídrica

5

Fonte ANA (2019)

Plano Nacional de Segurança

Hídrica

6

Plano Nacional de Segurança

Hídrica

7

Objetivo:

Estabelecer um planejamento integrado

e consistente de infraestrutura hídrica

com natureza estratégica e relevância

regional, até o horizonte de 2035, para

redução dos impactos de secas e cheias.

Desequilíbrio

Oferta x Demanda

8

• aumento populacional principalmente

nas áreas urbanas, e;

• o crescimento econômico, que geram

ampliação da demanda de água,

• mudanças climáticas e os seus efeitos

nos eventos hidrológicos extremos.

Desequilíbrio

Oferta x Demanda

9

Esses fatores de desequilíbrio de

balanço hídrico, associados à

ausência de planejamento e ações

institucionais coordenadas e de

investimentos em infraestrutura

hídrica e saneamento,

desencadeiam cenários de

Insegurança Hídrica e, no limite, a

instalação de crises, tais como as

que afetaram o Brasil nos últimos

sete anos.

Índice de Segurança Hídrica

10

Retratar as diferentes dimensões

da segurança hídrica, incorporando

o conceito de risco aos usos da

água.


11


12

Abordagem local: Índice de Sustentabilidade Hídrica

• São aqueles concebidos e geridosde forma a manter sua integridadeecológico, ambiental e hidrológico(Loucks, 1997)

14

LOUCKS, D. P. Quantifying trends in system sustainability. Hydrology Science Journal. vol . 42,n.4, 1997, p. 513-530.

Sustentabilidade dos Recursos Hídricos

• O índice de sustentabilidade(Sustainability Index - SI) derecursos hídricos é um dessesíndices que possibilita avaliar ecomparar diferentes métodos degestão e usos de água

• SI leva em consideração medidasde Confiabilidade, Vulnerabilidadee Resiliência do sistema.

15

Sustentabilidade dos Recursos Hídricos

Bacia • Seca

• ETp 2000 mm/ano

• Precip 830 mm/ano

16

Precipitação – Média Anual

0

200

400

600

800

1000

1200

Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago

Pre

cip

itaç

ão A

cum

ula

da

(mm

)

Ano Hidrológico

Média

Menor Acumulado 1939-1940

2013 - 2014

2014 - 2015

2015-2016

2016-2017

2017-2018

Plano da Bacia

No Plano de Recursos Hídricos da bacia do Verde Grande foram previstos 3 cenários de implementação de ações:

• Tendencial – cenário considerado com as ações de incremento de água já em andamento

• Normativo 1 – adução de água do rio São Francisco para a bacia do Rio Verde Grande em duas parte

• Normativo 2 – aumento da oferta hídrica com a implementação da terceira adutora que deriva água do rio São Francisco e construção de barragens

17

Objetivos

Avaliar a gestão e a segurança hídricana bacia do rio Verde Grande, MinasGerais:

1. Avaliar e comparar avulnerabilidade, confiabilidade eresiliência de ações deinfraestrutura apresentadas noPRHVG considerando três cenáriosde disponibilidade hídrica;

2. Calcular o Índice de Sustentabilidade(SI) dos Recursos Hídricos na BHVG;

18

Metodologia

• Caracterização da área de estudo

• VG é o maior tributário da margemdireita do rio São Francisco

• Parte de seu curso separa osestados da Bahia e Minas Gerais

19

Metodologia

• Caracterização da área de Estudo

• Área = 31.410 km²

• Curso Principal (VG) = 577 km

• 800.000 Habitantes em 2018,

• 8 Sub-bacias (Plano da Bacia)

20

21

Demanda de água por Sub-bacia

Geografia do Modelo

• 6 Pontos de Controle

• 3 no rio Verde Grande

• 1 no rio Gorutuba

• 1 no rio Mosquito

• 1 no rio Verde Pequeno

22

23

Million m³/year

Indicadores de Performance

1. Confiabilidade (Frequência do sucesso)

𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖 =𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝐷𝑡

𝑖 = 0

𝑛

𝐷𝑡𝑖 = ቐ

𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 − 𝑋𝑜𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖 , 𝐼𝑓 𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 > 𝑋𝑂𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖

0 , 𝐼𝑓 𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 = 𝑋𝑂𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖

Déficits

é a probabilidade de que o suprimento de

água disponível atenda à demanda de água

durante o período de simulação

𝐷𝑡𝑖 = Déficits𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑖 = á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎

𝑋𝑂𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎𝑖 = á𝑔𝑢𝑎 𝑜𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎

t = período de tempoi = usuário de água


1. Confiabilidade (Frequência do sucesso)

𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖 =𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝐷𝑡

𝑖 = 0

𝑛

2. Resiliência (Rapidez na recuperação)

𝑅𝑒𝑠𝑖 =𝑁𝑜. 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝐷𝑡

𝑖 = 0 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠 𝐷𝑡𝑖 > 0

𝑁𝑜. 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝐷𝑡𝑖 > 0 𝑜𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜𝑠

𝐷𝑡𝑖 = Déficits𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑖 = á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎



é uma capacidade do sistema para se adaptar

às condições variáveis ou é a probabilidade de

um sistema se recuperar do período de falha

𝐷𝑡𝑖 = ቐ

𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 − 𝑋𝑜𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖 , 𝐼𝑓 𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 > 𝑋𝑂𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖

0 , 𝐼𝑓 𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎,𝑡𝑖 = 𝑋𝑂𝑓𝑒𝑟𝑡𝑎,𝑡

𝑖

Déficits


26

3. Vulnerabilidade (Severidade do déficit)

𝑉𝑢𝑙𝑖 =

σ𝑡=0𝑡=𝑛𝐷𝑡

𝑖

𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝐷𝑡𝑖 > 0 𝑜𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜𝑠

𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑖

4. Máximo Deficit

𝑀𝑎𝑥 𝐷𝑒𝑓𝑖 =max 𝐷𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

𝑖

𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑖𝐷𝑡𝑖 = Déficits𝑋𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑖 = á𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎



Índice de Sustentabilidade

• Sustainability Index (SI) proposto por Sandoval-Solis et al. (2011) variação de Loucks’ SI (Loucks 1997)

• Valores variam de 0 – 1

• Existe um peso implícito devido ao índice dado para o indicador de pior performance

27

𝑆𝐼𝑖 = 𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖 ∗ 𝑅𝑒𝑠𝑖 ∗ 1 − 𝑉𝑢𝑙𝑖 ∗ 1 − 𝑀𝑎𝑥 𝐷𝑒𝑓𝑖ൗ1 4

𝑆𝐼𝑖 = ෑ

𝑚=1

𝑀

𝐶𝑚𝑖

1𝑀

𝐶𝑚𝑖 = Indicador de Performance

M = No. de indicadores de Performance

WEAP Software

• Dados de Entrada:• Uso de Solo

• Informações de cobert. solo

• Clima

• Precipitação

• Temperatura

• Umidade Relativa

• Velocidade do Vento

• Escoamento

• Dados de Reservatórios

28

WEAP Software

• Dados de demanda: (Usuários de água)

• População Urbana

• População Rural

• Pecuária

• Irrigação

• Indústria (AVG)

29

WEAP Software

• Período de análise:

• Time step - Mensal

• 2000 – 2014 – Histórico (Calibração e Validação)

• 2015 – 2030 – Cenários futuros

30

31

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

4500000

jan

/00

set/

01

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/03

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mai

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jan

/30

Águ

are

qu

erid

a(M

il m

³)

Irrig_AVG

Pecuaria_AVG

PopRural_AVG

PopUrban_AVG

HistóricoFuturo (Plano da Bacia)

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

jan

/00

jul/

01

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/03

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/24

jul/

25

jan

/27

jul/

28

jan

/30

Águ

aR

equ

erid

a(M

il m

³)

Histórico

Futuro (Plano da Bacia)

Água Demandada – MVG_TAÁgua Demandada - AVG

Demanda de água previsto no Plano da bacia do Verde Grande

Análises dos Cenários

• Referência (sem Ações)

• Tendencial

• Normativo 1

• Normativo 2

33

AÇÕES Nº

Ano

Início

Transposição do rio Congonhas 2m³/s 1 2018

Derivação de água do rio São Francisco 1.5m³/s 2 2020

Derivação de água do rio São Francisco 1.5 (3m³/s) 3 2025

Derivação de água do rio São Francisco 1.5 (4.5m³/s) 4 2028

Barragem Rio Verde 0.15m³/s 5 2025

Barragem Cocos 0.05m³/s 6 2025

Barragem Pedras 0.04m³/s 7 2028

Barragem Mamonas 0.05m³/s 8 2028

Barragem São Domingos 0.42m³/s 9 2028

CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

34

CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

Derivação de água do Rio São Francisco

35


CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

36

Jaiba

1

Jaiba 2

Jaiba 3


CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

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Barragens0.15 m³/s

0.04 m³/s

CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

38

0.45 m³/s

0.05 m³/s

0.05 m³/s

Barragens

CENÁRIOS 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Tendencial 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Normativo 1 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3

Normativo 2 1 1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 - 6 1 - 6 1 - 6 1 - 9 1 - 9 1 - 9

39

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,000

1/0

1/2

00

0

01

/09

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00

01

/05

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01

01

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02

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02

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03

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04

01

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04

01

/05

/20

05

01

/01

/20

06

01

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/20

06

01

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07

01

/01

/20

08

01

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/20

08

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01

/01

/20

10

01

/09

/20

10

01

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11

01

/01

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12

01

/09

/20

12

01

/05

/20

13

01

/01

/20

14

01

/09

/20

14

Stre

amfl

ow

(m

³/s)

Observed (m3/s)

Predicted (m3/s)

ESTATISTICASMÉDIA, m³/ 7.83MedianA, m³/s 2.95Desvio Padrão, m³/s 10.44Correlação de Pearson 0.91Coeficiente de Determinação 0.82Índice de concordância (Willmott) 0.95Coeficiente Eficiência (Nash) 0.82

Calibração

40

ESTATISTICAMédia, m³/s 12.10Mediana, m³/s 6.15Desvio Padrão, m³/s 13.92Correlação de Pears 0.83Coeficiente de Determinação 0.70Índice of Concordância (Willmott) 0.90Coeficiente de Eficiência (Nash) 0.69

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

01

/01

/20

00

01

/10

/20

00

01

/07

/20

01

01

/04

/20

02

01

/01

/20

03

01

/10

/20

03

01

/07

/20

04

01

/04

/20

05

01

/01

/20

06

01

/10

/20

06

01

/07

/20

07

01

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08

01

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09

01

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09

01

/07

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10

01

/04

/20

11

01

/01

/20

12

01

/10

/20

12

01

/07

/20

13

01

/04

/20

14

Stre

amfl

ow

(m

³/s)

Observed (m3/s)

Predicted (m3/s)

Calibração

RESULTADOS

41

42

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

Baseline Tendencial Normative 1 Normative 2

AVG - VulnerabilidadeIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


AVG - Max Deficit Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


AVG - ResilienciaIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


AVG - Confiabilidade (Volume)Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

43

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


MVG_TB - Confiabilidade (Volume)Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


MVG_TB - VulnerabilidadeIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


MVG_TB - Max DeficitIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


MVG_TB - Resiliencia

Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

44

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0


BVP - Confiabilidade (Volume)Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


BVP - VulnerabilidadeIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


BVP - Max DeficitIrrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0


BVP - Resiliencia

Irrigation

livestock

RuralPop

UrbanPop

Referência

vs

Tendencial

19,3%

47,9%

31,2% 29,8%27,8%

1,0%

6,2%

25,3%

49,5%49,7%

33,7%

28,6%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Sust

ain

abili

ty In

dex

(%

)

Baseline

Trend Scenario

Índice de

Sustentabilidade

Referência

vs

Normativo 1

19,3%

47,9%

31,2% 29,8%27,8%

1,0%

6,2%

25,3%

53,5%55,2%

40,9%30,4%

29,0%

38,9%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

Sust

ain

abili

ty In

dex

(%

)

Baseline

Normative 1

Índice de

Sustentabilidade

Referência

vs

Normativo 2

19,3%

47,9%

31,2% 29,8%27,8%

1,0%

6,2%

25,3%

54,3% 55,2%

41,0%

31,5%30,2%

39,8%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

Sust

ain

abili

ty In

dex

(%

)

Baseline

Normative 2

Índice de

Sustentabilidade

48

Índice de Sustentabilidade da bacia do rio

Verde Grande

25,1%

28,6%

32,2%32,8%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

Referência Tendencial Normativo 1 Normative2

Conclusões

• O Índice de Sustentabilidade (SI) identificou as ações doPlano de Recursos Hídricos da Bacia do rio Verde Grande(PRHVG) que podem contribuir com a segurança hídrica comprevisão até 2030.

• O SI mostrou que a água disponível, apesar de apresentaralgumas melhorias para algumas atividades após a análisedos cenários, se mantém insustentável apresentando oparâmetro de Máxima Deficiência ainda alto.

49

Conclusões

• Considerando toda a bacia, não houve melhorias significativas no incremento de água com a implementação das ações propostas no PRHVG (Insegurança hídrica alta)

50

Obrigado

Edson de Oliveira VieiraInstituto de Ciências Agrárias

Universidade Federal de Minas [email protected]

gestão e segurança hídrica: abordagem local€¦ · gestão de recursos hídricos 2 é uma...

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