MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE

SECRETARIA DE RECURSOS HÍDRICOS Diretoria de Programa de Implementação da Gestão dos Recursos Hídricos

Gerência de Implementação dos Instrumentos da Política

SISAGUA

SISTEMAS DE APOIO AO GERENCIAMENTO DE USUÁRIOS DA ÁGUA

���� SISTEMA DE CONTROLE DE OUTORGAS - SISCO

� SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS DE OUTORGAS - SIGEO

���� SISTEMA QUALI-QUANTITATIVO DE ANÁLISE DE OUTORGAS - SQAO

Brasília – DF, Dezembro de 2000.

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CONCEPÇÃO E ELABORAÇÃO DOS SISTEMAS Luciano Meneses Cardoso da Silva Eng.º Civil, M.Sc. Recursos Hídricos Paulo Roberto Roballo Ungaretti Eng.º Civil, Especialista em Recursos Hídricos Roberto Alves Monteiro Eng.º Civil, Especialista em Engenharia Sanitária e Ambiental ANÁLISE E PROGRAMAÇÃO DOS SISTEMAS Henrique José da Costa Moreira

Eng.º Agrônomo, Especialista em Análise de Sistemas Luciano Medeiros J. Aires

Graduando em Processamento de Dados COLABORAÇÃO Luziel Arruda Miguel Ahy Eng.º Sanitarista, M.Sc. Recursos Hídricos Marco Alexandro Silva André

Eng.º Agrônomo, Especialista em Recursos Hídricos Jorge Henrique Prodanoff Eng.º Civil, M.Sc. Recursos Hídricos Og Arão Vieira Rubert Eng.º Agrícola, M.Sc. Engenharia Agrícola

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 4 Justificativa 4 PROCEDIMENTOS ADMINISTRATIVOS 7 Solicitação de Outorga 7 Avaliação Técnica 9 SISTEMA DE CONTROLE DE OUTORGAS – SISCO 10 Introdução 10 Desenvolvimento do Sistema 10 Funcionamento do SISCO 11 Grupo de Módulos I (inclusão e alteração de dados) 13 Grupo de Módulos II (saída de dados) 21 SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS E OUTORGAS – SIGEO 30 Introdução 30 Desenvolvimento do Sistema 30 Exemplo de aplicação 34 Desenvolvimentos futuros 37 SISTEMAS QUALI-QUANTITATIVO DE ANÁLISE DE OUTORGAS – SQAO 38 Funcionamento do SQAO 39 Módulo Cadastro 40 Módulo Processamento 47 Módulo Relatórios 51 Desenvolvimento do Sistema 61 Balanço Quantitativo 61 Balanço Qualitativo 62 Parâmetro DBO 65 Parâmetro Microrganismos Patogênicos 68 Parâmetro Oxigênio Dissolvido 69 Parâmetro Temperatura 71 Parâmetros Conservativos 76 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 77 ANEXOS Instrução Normartiva SRH/MMA nº 004/200 Formulários de solicitação de Outorga Resolução CNRH sobre diretrizes para a Outorga

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INTRODUÇÃO

A Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente-SRH/MMA vem desenvolvendo atividades relacionadas à aplicação dos instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos-PNRH, instituída pela Lei n.º 9.433, de 8 de janeiro de 1997.

Entre os instrumentos da PNRH, a outorga de direito de uso se destaca como um dos mais importantes e vem tendo como objetivos assegurar o controle quantitativo e qualitativo da água bem como o efetivo exercício dos direitos de acesso.

Enquanto conservou a competência da análise e da definição técnica dos pleitos de outorga em mananciais de domínio da União, a SRH, por intermédio do Núcleo de Outorga, elaborou um arcabouço técnico e administrativo para o apoio de suas atividades.

Nesse sentido, estão apresentados a seguir os procedimentos técnico-administrativos e sistemas computacionais de apoio à outorga de direito de uso de recursos hídricos elaborados pelo citado Núcleo da Gerência de Implementação dos Instrumentos da Política da SRH.

A primeira parte do texto se refere aos procedimentos administrativos e gerenciais relativos à tramitação dos pleitos de outorga encaminhados à SRH. Na segunda parte estão os Sistemas de Apoio ao Gerenciamento de Usuários da Água – SISAGUA, suas finalidades, principais funções e características de cada um dos três sistemas que o compõe: SISCO, SIGEO e SQAO.

Os sistemas já estão sendo utilizados, contudo ainda há rotinas adicionais sendo desenvolvidas com o objetivo de aprimorar o nível das análises técnicas, o padrão de inserção e visualização de informações e resultados.

Complementa esta publicação cópia da Instrução Normativa SRH/MMA n.º 004, de 21/6/2000, que orienta, sob o aspecto administrativo, os trabalhos da Gerência, bem como cópia da Resolução do Conselho Nacional de Recursos Hídricos, que estabelece as diretrizes nacionais para a implementação do instrumento outorga.

Também estão disponíveis, no anexo, os formulários utilizados para solicitação de outorga, os quais serviram de ponto de partida para elaboração dos sistemas computacionais objeto do presente trabalho.

Portanto, o objetivo desta publicação é apresentar ferramentas técnicas e procedimentos administrativos para subsidiar o processo de análise dos pleitos de outorga de direito de uso de recursos hídricos nos órgãos gestores de recursos hídricos da União, dos estados e do Distrito Federal. Justificativa

A água é aproveitada para diversos fins, como: abastecimento humano, dessedentação animal, irrigação, indústria, geração de energia elétrica, preservação ambiental, paisagismo, lazer, navegação, etc. Porém, muitas vezes esses usos podem ser concorrentes e geram conflitos entre setores usuários ou mesmo impactos ambientais.

Nesse sentido, a gestão dos recursos hídricos é necessidade premente e tem o objetivo de buscar ajustar as demandas econômicas e sociais por água em níveis e sincronias sustentáveis, de modo a permitir a convivência, sem conflitos, dos usos atuais e futuros da água.

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A outorga de direito de uso dos recursos hídricos é um dos instrumentos da Política Nacional de

Recursos Hídricos-PNRH, a qual foi instituída pela Lei n.º 9.433, de 8 de janeiro de 1997, e tem o objetivo de disciplinar o acesso dos usuários à água, levando em consideração aspectos de quantidade e qualidade. A outorga é, portanto, o instrumento que permite a determinado usuário realizar interferências num manancial, por exemplo: captação de água, lançamento de efluentes, construção de obras, serviços de limpeza de margem e desassoreamento, entre outros.

Para que os órgãos gestores possam analisar os pleitos de outorga, de forma segura e eficaz, é necessário:

- Ter conhecimento da disponibilidade hídrica do manancial (bacia hidrográfica); - Saber das demandas atuais e futuras da bacia (estimativas de demanda para elaboração de cenários

de utilização), a fim de que sejam realizados os balanços hídricos necessários e avaliadas, quanto à aceitabilidade, as interferências quantitativas e qualitativas pretendidas e/ou existentes;

- Considerar as diretrizes para outorga (critérios de outorga, enquadramento, restrições de uso, etc)

- Adotar sistemática técnica e administrativa para processamento das informações e avaliação dos

pleitos de outorga.

Com pleno conhecimento das demandas, da disponibilidade hídrica do manancial nos diversos trechos e dos interesses sociais, econômicos e ambientais da bacia hidrográfica, o passo seguinte é a sistematização dos procedimentos de distribuição da oferta hídrica entre as demandas e a avaliação dos impactos gerados a partir de determinado cenário de utilização da água.

Muitas vezes, a complexidade da bacia hidrográfica impossibilita um cálculo expedito das interferências, uma vez que podem estar presentes centenas ou até milhares de usuários, cada um com uma demanda específica e potencial de impacto diferente, tanto em termos qualitativos como quantitativos.

Por isso,a elaboração dos sistemas computacionais com o objetivo de dar apoio à gestão de recursos hídricos se mostra fundamental, pois os sistemas possibilitam avanços significativos no entendimento do comportamento hidrológico da bacia, assim como sua alteração por ocorrências naturais ou interferências antrópicas. Além disso, esses sistemas podem auxiliar na solução de conflitos atuais ou potenciais, a partir de determinados critérios de utilização da água.

O controle administrativo dos usuários da água, no âmbito dos órgãos gestores de recursos hídricos, é outro tema importante da gestão e que requer tratamento específico, pois o objeto de controle (pleitos de outorga) deve ser submetido a um processo de análise não-cartorial, necessitando, na maioria das vezes, avaliações técnicas complexas.

Nesse sentido, foram desenvolvidos procedimentos administrativos e técnicos, os quais estão implementados em sistemas computacionais de suporte à decisão à análise de outorgas.

Tais sistemas realizam o controle administrativo, análises técnicas e o processamento/visualização espacial dos pleitos de outorga e são apresentados a seguir:

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Sistema de Controle de Outorgas – SISCO Para o controle administrativo. Sistema de Informações Georreferenciadas de Outorgas - SIGEO Para a visualização/processamento espacial dos pleitos de outorga. Sistema Quali-Quantitativo de Análise de Outorgas – SQAO Para a análise técnica dos aspectos quantitativos e qualitativos dos usos da água.

Os três sistemas mencionados (SISCO, SIGEO e SQAO) compõem o Sistema de Apoio ao

Gerenciamento de Usuários da Água – SISAGUA. A figura 1 apresenta, em forma de diagrama, a articulação dos três sistemas que o integram.

Figura 1. Diagrama do SISAGUA.

Os sistemas SISCO e SQAO estão sendo desenvolvidos em linguagem de programação Delphi,

escolhida por ser poderosa ferramenta, capaz de integrar outras linguagens, tais como: Pascal, Assembler, C, Java, Java Script, Html, e também de interagir com vários bancos de dados, como: Paradox, Dbase e SQL Server. Atualmente, a base de dados utilizada é Paradox, com saídas em DBase.

Além das vantagens mencionadas, há uma tendência mundial para utilização do Delphi como

linguagem de programação, o que oferece certa garantia quanto à atualização do ambiente de desenvolvimento.

Para a operação desses sistemas, são necessários requisitos mínimos de Hardware: microcomputador Pentium de 200 Mhz, 32 Mb de RAM, 100 Mb disponível no HD, 8 Mb de memória do vídeo e sistema operacional Windows 98.

Os itens a seguir referem-se ao detalhamento dos procedimentos administrativos e de cada um dos sistemas computacionais citados.

SISCO : Sistema de Controle de OutorgasSIGEO : Sistema de Informações Georreferenciadas de OutorgasSQAO : Sistem a Qualiquantitativo de Análise de Outorgas

Sistemas de Apoio ao Gerenciamento de Usuários da ÁguaSISAGUA

Espacial

SIGEO

Administrativo

SISCO

Técnico

SQAO

SISCO : Sistema de Controle de OutorgasSIGEO : Sistema de Informações Georreferenciadas de OutorgasSQAO : Sistem a Qualiquantitativo de Análise de Outorgas

Sistemas de Apoio ao Gerenciamento de Usuários da ÁguaSISAGUA

Espacial

SIGEO

Administrativo

SISCO

Técnico

SQAO

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PROCEDIMENTOS ADMINISTRATIVOS

Os procedimentos administrativos adotados na Gerência de Implementação dos Instrumentos da Política são orientados pela Instrução Normativa SRH/MMA n.º 004, de 21/6/2000, publicada em 3/7/2000 no Diário Oficial da União.

O início do processo acontece quando o usuário de recursos hídricos encaminha à SRH/MMA os formulários de outorga preenchidos e acompanhados da documentação solicitada (Fig. 2).

Figura 2. Fluxograma do processo de outorga.

Posteriormente, é feita uma avaliação preliminar do material enviado e, após, a documentação é

encaminhada ao Setor de Protocolo para abertura de processo administrativo. Formalizado o processo, realiza-se nova avaliação da documentação. Havendo insuficiência de dados ou inconsistência nas

A u tu a çã od o P r o cesso

G eren teP ro to co lo

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A rq u iv o

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informações, o usuário é notificado e passa a dispor de prazo para complementar ou corrigir as informações, prazo esse que, se descumprido, poderá ocasionar o arquivamento do processo.

Se, ao contrário, o processo estiver completo, será submetido a uma avaliação técnica, outra jurídica e uma do empreendimento, com a emissão dos respectivos pareceres.

Se os três pareceres forem favoráveis, o pleito é deferido e encaminhado para assinatura da portaria de outorga pelo Secretário de Recursos Hídricos e publicação no Diário Oficial da União.

Se uma das avaliações for contrária, o usuário é contatado para refazer sua solicitação sob novas condições legais e/ou de utilização da água. A desistência ou o indeferimento do pleito implicará arquivamento do processo.

A figura 2 apresenta o fluxograma do processo de outorga anteriormente descrito.

Como pode ser verificada na figura 2, toda a tramitação do processo é controlada pelo SISCO, o qual será detalhado adiante. Solicitação de Outorga

Com o objetivo de sistematizar a solicitação de outorga, foi necessário detalhar o que está sendo pedido pelo usuário em três grupos de informações, contendo, cada um, conjunto de alternativas que contemplam diversas situações apresentadas a seguir.

Categoria de outorga:

• Outorga de direito de uso de recursos hídricos – para os casos de novas outorgas; • Alteração de outorga de direito de uso de recursos hídricos – altera as condições de uma outorga

emitida; • Renovação de outorga de direito de uso de recursos hídricos – para os casos de vencimento da

outorga; • Transferência/cessão de outorga de direito de uso de recursos hídricos – para os casos de

transferência do empreendimento a terceiros, nas mesmas condições de utilização da água da outorga original.

Modalidade de outorga:

• Derivação ou captação de água; • Lançamento de efluentes; • Obras hidráulicas – para os casos de construção de barragens, canalizações, diques, etc.; • Execução de serviços – para os casos de serviços de desassoreamento, limpeza de margens, etc.; • Travessia – para os casos de construção de pontes, dutos, túneis, etc.; • Outros.

Finalidade do uso:

• Irrigação; • Indústria; • Aqüicultura; • Criação de animais para fins comerciais;

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• Saneamento; • Outros.

Nos formulários de solicitação de outorga esses itens são apresentados como opções a serem

selecionadas pelo usuário. Avaliação técnica

A análise técnica é apoiada pelos sistemas SIGEO e SQAO, detalhados posteriormente.

As informações mínimas necessárias para realização da avaliação técnica (disponibilidade hídrica) do pleito de outorga estão apresentadas abaixo:

− Identificação do uso (irrigação, saneamento, lazer, geração de energia, etc.); − Localização do pleito (bacia, coordenadas, manancial, município, UF); − Demanda sazonal do pleito para captação de água e/ou lançamento de efluentes; − Características físico-químicas dos efluentes (confirmadas junto ao órgão de controle ambiental); − Dados hidrometeorológicos e estudos hidrológicos; − Demandas existentes em toda a bacia hidrográfica (a montante e a jusante do aproveitamento); − Reservatórios existentes.

Obs.: Na existência de Plano de Recursos Hídricos da bacia hidrográfica, as análises técnicas deverão seguir as suas diretrizes.

A avaliação técnica consiste na verificação da disponibilidade hídrica do manancial, isto é, se a vazão que está sendo solicitada pode ser atendida pelo manancial, tanto em termos quantitativos quanto qualitativos.

A avaliação do empreendimento verifica se o que está sendo solicitado em termos de vazão de captação e de lançamento, bem como as características físico-químicas e biológicas dos efluentes, estão compatíveis com o tipo e com o porte do empreendimento. Nesse sentido, é solicitada a apresentação do projeto de utilização dos recursos hídricos, onde deverão constar informações referentes à concepção do empreendimento como, por exemplo: descrição geral da atividade, fluxograma do processo, índices de utilização da água, eficiência do tratamento de efluentes, etc.

A avaliação jurídica analisa a documentação enviada e a adequação do pedido às leis de recursos hídricos. Para essa análise é necessária a identificação do usuário (cópia do CNPJ ou CPF) e dados relativos ao empreendimento como: cópia do documento de posse da terra e o licenciamento ambiental de sua atividade, quando couber.

Há situações em que é necessária a realização de vistorias técnicas ao local do pleito para verificação das informações prestadas e, principalmente, para avaliação da demanda potencial da região.

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SISTEMA DE CONTROLE DE OUTORGAS – SISCO Introdução

Diante da necessidade de suporte ao controle administrativo dos processos de outorga e também de gerenciar as informações referentes aos pleitos, o Núcleo de Outorga elaborou o Sistema de Controle de Outorgas – SISCO.

O SISCO possui módulos de entrada de dados, de andamentos processuais, elaboração de relatórios, cadastro de rios, controle de vistorias técnicas, de portarias e atos administrativos relativos à outorga, dentre outros. O sistema permite ainda a inclusão de usuários potenciais ou que estão em fase de implantação, cujas outorgas devem ser emitidas parceladamente, além daqueles usuários que se encontram em situação irregular.

A estrutura do SISCO também está adaptada para inclusão do controle de pleitos de outorga de

águas subterrâneas, com o objetivo de suprir as necessidades dos órgãos gestores de recursos hídricos dos estados e do Distrito Federal, os quais possuem domínio legal sobre essas águas. Alguns estados têm examinado a possibilidade de implantar o SISCO para controle de suas rotinas de trabalho. Por exemplo: Rio de Janeiro, Espírito Santo, Amapá, São Paulo, Tocantins, Distrito Federal, Bahia e Alagoas.

Desenvolvimento do Sistema

O Sistema foi desenvolvido a partir dos formulários de solicitação de outorga da SRH/MMA, constantes da Instrução Normativa SRH/MMA n.º 004, de 21/6/2000 (em anexo). Ao todo são 14 (quatorze) formulários que atendem a diversas situações previstas: • Requerimento; • Dados cadastrais; • Captação; • Lançamento de efluentes; • Obras hidráulicas; • Irrigação; • Indústria; • Criação de animais para fins comerciais; • Aqüicultura; • Saneamento; • Outros usos; • Transferência de outorga de direito de uso de recursos hídricos; • Comunicação de desistência de outorga de direito de uso de recursos hídricos; • Cadastro de usos insignificantes de recursos hídricos. Funcionamento do SISCO

O programa foi desenvolvido para atender a vários tipos de operadores do Sistema. Para acessá-lo, foram criadas diferentes senhas, as quais possuem distintos níveis de acesso. Algumas senhas permitem que o acesso ao banco de dados seja realizado de maneira irrestrita, possibilitando a inclusão de novos registros, inclusive modificações ou exclusões dos existentes. Outras senhas, porém, limitam o acesso do operador, permitindo apenas a realização de consultas e a emissão de relatórios.

A Figura 3 apresenta a tela de entrada do SISCO, com destaque ao campo destinado à digitação da senha localizado na parte superior esquerda.

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Figura 3. Tela de entrada do SISCO.

Com o objetivo de adequar o SISCO às necessidades dos órgãos gestores de recursos hídricos dos estados, foi elaborada a opção Configurar que permite a mudança do texto da tela inicial, de modo a personaliza-la com nome/sigla do órgão (Fig. 4).

Figura 4. Tela do módulo Configurar.

Os itens a seguir apresentam os módulos do Sistema de acordo com os seus níveis de acesso. Estes

foram divididos em dois grupos de módulos. O primeiro contém os módulos que permitem a inclusão e

Logomarca do Órgão

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alteração de informações na base de dados. O segundo grupo contém os módulos que possibilitam apenas a consulta de dados e a emissão de relatórios. Grupo de Módulos I (inclusão e alteração de dados)

Módulo Alterar/Incluir Processo

Este módulo permite a inclusão/alteração de informações referentes ao cadastro do processo administrativo do pleito de outorga, indicando diversas informações (Fig. 5), tais como: número do processo, nome do requerente ou razão social, categoria da outorga, modalidade, finalidade, nome da propriedade, endereço para contato, nome do técnico responsável pelo projeto do empreendimento, identificação do manancial, situação do empreendimento, categoria da outorga (Nova, Alteração, Renovação, Preventiva e Transferência).

Figura 5. Tela do sub-módulo Cadastro.

A descrição de Categoria de Outorga encontra-se na Instrução Normativa n.º 004, da SRH/MMA.

Destaca-se que neste módulo só deverão ser cadastrados os pleitos oficializados, ou seja, aqueles cujo processo administrativo tenha sido formalizado junto ao órgão gestor.

Abaixo estão descritos os sub-módulos Modalidade, Finalidade e Observações Gerais do módulo Alterar/Incluir Processo:

Sub-módulo Modalidade

Neste sub-módulo o operador do sistema pode selecionar as diferentes modalidades da sua

interferência no corpo hídrico, como, por exemplo: captação superficial ou subterrânea, lançamento de efluentes, construção de obra, travessia ou execução de serviços (Fig. 6).

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Figura 6. Tela do sub-módulo Modalidade.

Sub-módulo Finalidade

Neste sub-módulo é possível selecionar as finalidades do empreendimento. A escolha de cada finalidade permite o detalhamento em sua respectiva janela, como, por exemplo: irrigação, saneamento, indústria, aqüicultura, criação de animais, mineração, lazer e outros usos (Fig. 7).

Figura 7. Tela do sub-módulo Finalidade.

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Sub-módulo Observações Gerais

Neste sub-módulo é possível a inclusão de observações visando relatar outras informações que não puderam ser incluídas nos sub-módulos anteriores ou algum aspecto relevante ao processo (Fig. 8).

Figura 8. Tela do sub-módulo Observações Gerais.

Módulo Andamento Processual

É utilizado para a visualização das informações referentes à situação do processo administrativo e permite, ainda, a atualização dessa base de dados. É possível registrar a tramitação do processo entre os técnicos designados para as análises e o controle da emissão dos respectivos pareceres técnicos (Fig. 9).

Figura 9. Tela do módulo Andamento Processual.

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Módulo Portarias

Neste módulo são inseridas as informações relacionadas às portarias de outorga publicadas no Diário Oficial da União, com seus respectivos parâmetros outorgados: vazão e tempo/período de captação e/ou lançamento, duração da outorga, entre outros (Fig. 10).

Figura 10. Tela do módulo Portarias.

Módulo Outorgas Estaduais

Este Módulo foi desenvolvido com o objetivo de permitir uma maior interação entre os órgãos gestores de recursos hídricos dos estados e Distrito Federal e a SRH/MMA, no que tange ao intercâmbio de informações sobre as outorgas emitidas em rios estaduais que são tributários a rios de domínio da União. Esse procedimento visa aumentar o nível de informação das demandas existentes na bacia, possibilitando um cálculo mais preciso de balanço hídrico nos rios federais.

Neste módulo, é possível inserir as seguintes informações: consolidação dos valores outorgados, tanto para captação quanto para lançamento, e vazões outorgadas para cada tipo de uso (aqüicultura, dessedentação animal, indústria, irrigação, lazer, mineração, saneamento e outros), nome do rio estadual e coordenadas geográficas da foz do tributário (Fig. 11).

O Sistema também prevê campos para o preenchimento das cargas poluidoras remanescentes na foz do rio estadual.

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Figura 11. Tela do módulo Outorgas Estaduais.

Módulo Vistorias

Este módulo objetiva registrar as vistorias técnicas realizadas nos locais onde se originaram os pleitos de outorga. É possível relatar uma síntese das observações de campo como, por exemplo, cadastro de usuários sem outorga e realização de medições de vazão. As informações levantadas na vistoria têm grande importância uma vez que podem subsidiar a análise e prever conflitos pelo uso da água. A Figura 12 apresenta a tela do módulo Vistorias.

Figura 12. Tela do módulo Vistorias.

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Módulo Projetos em estudo ou em situação irregular com relação à outorga

Neste módulo estão apresentados os usuários com projetos em estudo ou os que se encontram em situação irregular junto ao órgão gestor. É possível identificar o manancial, a modalidade de uso, finalidade e a situação atual do empreendimento (em estudo, implantado ou parcialmente implantado), bem como a vazão atual e prevista (Fig. 13).

Salienta-se que as informações constantes deste módulo foram obtidas por meio de vistorias, cadastro de usuários, cadastro de instituições de financiamento e também consulta a inventários.

Figura 13. Módulo Projetos em estudo ou em situação irregular com relação à outorga.

Grupo de Módulos II (Saída de dados)

Os módulos que se seguem são destinados apenas à consulta e à emissão de relatórios dos dados cadastrados no Grupo de Módulos I.

Nesses módulos não é permitida a alteração das informações, objetivando, com isso, a preservação da base de dados, evitando modificações não autorizadas por operadores de sistemas que possuam acesso restrito.

Módulo Cadastro do processo de outorga

Este módulo permite a busca e a visualização das informações dos pleitos cadastrados no Grupo de Módulos I. Essa busca pode ser realizada de forma rápida, indicando o número do processo administrativo (protocolo) ou o nome do requerente (Fig. 14).

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Figura 14. Tela do módulo Cadastro (consulta).

Módulo Andamento Processual

O módulo possibilita a consulta da tramitação do processo administrativo, permitindo identificar os técnicos envolvidos na análise do pleito, pareceres técnicos emitidos e a situação do processo (outorgado, em análise, aguardando documentação, suspenso ou arquivado). As consultas podem ser feitas indicando o número do processo ou o nome do requerente (Fig. 15).

Figura 15. Tela do módulo Andamentos Processuais (consulta).

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Módulo Portarias

Este módulo (Fig. 16) permite a consulta das portarias de outorga já publicadas. Como resultado, tem-se o número da portaria, o órgão outorgante, data de publicação, vigência da outorga e data de vencimento, bem como os parâmetros outorgados (vazões, tempo de uso, etc).

Figura 16. Tela do módulo Portarias (consulta).

Módulo Vistorias Apresenta informações das vistorias técnicas realizadas nos locais dos pleitos de outorga. A busca

pode ser realizada por município, manancial e pelo nome da entidade executora da vistoria (Fig. 17).

Figura 17. Tela do módulo Vistorias (consulta).

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Módulo Georreferencial

Este módulo (Fig. 18) efetua a conversão das informações a serem utilizadas no SIGEO. A base de dados é gerada em arquivo tipo .dbf a qual é exportada e reconhecida pelo ArcView® GIS, onde é possível a visualização espacial dos pleitos e o processamento numérico da base.

Figura 18. Tela do módulo Georreferencial.

Módulo Portarias da ANEEL Apresenta as portarias emitidas pelo Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica –

DNAEE, atual ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), onde são indicados os valores outorgados, dados da localização do empreendimento, data de publicação da portaria e seu vencimento (Fig. 19).

Figura 19. Tela do módulo Portarias ANEEL.

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Módulo Relatórios

Permite a elaboração de centenas de combinações de critérios de seleção, os quais podem ser aplicados sobre a base de dados. A Fig. 20 apresenta a tela do módulo Relatórios onde é possível observar os diferentes campos (critérios de seleção) que podem ser escolhidos para elaboração de relatórios.

O exemplo de relatório apresentado na Fig. 21 foi montado a partir da escolha dos seguintes critérios de seleção: todos os usos outorgados que fazem captação para fins de irrigação, com portarias emitidas no ano de 2000, cujo manancial é o rio São Francisco e esteja localizado no estado da Bahia.

Figura 20. Tela do módulo Relatórios

Figura 21. Exemplo de Relatório

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SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEORREFERENCIADAS DE OUTORGAS - SIGEO Introdução

Os sistemas que realizam tratamento computacional de dados geográficos são denominados Sistemas de Informações Geográficas – SIG. Um SIG armazena a geometria e os atributos dos dados que estão georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e numa projeção cartográfica qualquer. Os dados tratados em geoprocessamento têm como principal característica a diversidade de fontes geradoras e formatos apresentados.

Seguem abaixo os principais componentes de um SIG:

- Interface com o usuário; - Entrada e integração de dados; - Consulta, análise espacial e processamento de imagens; - Visualização e plotagem; e - Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados

geográficos).

Visando o suporte à análise dos pleitos de outorga, foi desenvolvido o Sistema de Informações Georreferenciadas de Outorgas – SIGEO, num trabalho conjunto entre o Núcleo de Outorga e a Gerência do Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos (SNIRH) da SRH/MMA.

O SIGEO é uma ferramenta de grande importância, pois permite a análise preliminar das informações fornecidas pelo requerente (localização geográfica do empreendimento), a visualização espacial dos pleitos de outorga, a geração de mapas temáticos, o processamento de informações, entre outros.

Os itens seguintes apresentam uma descrição do sistema. Desenvolvimento do Sistema

O programa foi desenvolvido a partir do software Arc View® GIS. Este sistema é utilizado para gerenciamento da base digital da rede hidrográfica, georreferenciamento das informações e realização de análises espaciais. Foram incorporadas nesse sistema bases digitais da rede hidrográfica nacional, rede hidrográfica do rio São Francisco e do Paraíba do Sul, entre outras.

A fim de obter melhor visualização e localização das informações, também foram acrescentadas bases digitais com a divisão política estadual e municipal de todo o Brasil e as sedes municipais.

O SIGEO permite a manipulação de todas as informações cadastradas na base de dados do programa SISCO. Este programa converte toda a sua base de dados em uma tabela no formato DBF IV, permitindo ao programa a sua leitura e interpretação. A Figura 22 apresenta a tela de conversão da base de dados do programa SISCO em formato DBF IV.

Com base na tabela gerada pelo SISCO, o programa Arc View® GIS georreferencia todos os

pleitos de outorga e usuários de recursos hídricos existentes na base de dados. A Figura 23 apresenta tabela com a base de dados.

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Seguindo as rotinas internas do programa, após a incorporação da base de dados, é possível, a partir das coordenadas geográficas, a visualização dos pontos que indicam a localização dos pleitos de outorga. Como exemplo, a Figura 24 mostra os usos outorgados em mananciais federais.

Figura 22. Tela da rotina de conversão de dados do programa SISCO.

Figura 23. Tabela da base de dados gerada pelo SISCO incorporada no programa Arc View® GIS.

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Figura 24. Usuários outorgados em mananciais federais.

Os pontos apresentados na Figura 24 trazem consigo as principais informações a eles relacionadas no banco de dados do SISCO. A Tabela 1 apresenta uma descrição dos dados importados (campos) do programa SISCO e incorporados ao SIGEO.

Tabela 1. Descrição dos campos do banco de dados importados do SISCO. Nome do campo Descrição do campo Conteúdo / formato do Campo

Nomeemp Nome do empreendimento Texto Modcap Modalidade – captação superficial Sim / Não Modsub Modalidade – captação subterrânea Sim / Não Modeflu Modalidade – lançamento de efluentes Sim / Não Modobras Modalidade – obras hidráulicas Sim / Não Modserv Modalidade – execução de serviços Sim / Não Finirr Finalidade – irrigação Sim / Não Finaqu Finalidade – aqüicultura Sim / Não Finsan Finalidade – saneamento Sim / Não Finind Finalidade – indústria Sim / Não Finani Finalidade – criação de animais Sim / Não

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Finmin Finalidade – mineração Sim / Não Finele Finalidade – geração elétrica Sim / Não Finlaz Finalidade – lazer Sim / Não Finout Finalidade – outros usos Sim / Não Sit_srh

Situação do pleito na SRH/MMA

Aguarda Documento; Outorgado; Não regularizado; Arquivado; Em análise.

Insig Uso insignificante Sim / Não Previa Outorga preventiva Sim / Não Entidade Entidade outorgante SRH/MMA; DNAEE; Estado. Sit_emp Situação do empreendimento Em estudo; Totalmente Implantado;

Parcialmente Implantado Uf Unidade federativa Texto Municipio Município Texto Bacia1ordf Bacia de 1a ordem Texto Manancialf Manancial Texto Latitude Latitude Numérico Longitude Longitude Numérico Hemisfério Hemisfério Norte / Sul Qcapatual Vazão de captação atual Numérico Qcapfuturo Vazão de captação futura Numérico Qcapautori Vazão de captação autorizada Numérico Qlanatual Vazão de lançamento atual Numérico Qlanfuturo Vazão de lançamento futura Numérico Qlanautori Vazão de lançamento autorizada Numérico

O arquivo gerado pelo programa SISCO é atualizado sistematicamente a fim de que os novos

pleitos de outorga cadastrados neste sistema sejam incorporados ao SIGEO e, conseqüentemente, às análises técnicas pertinentes.

O programa permite efetuar várias combinações para a visualização das informações desejadas, a partir de critérios de seleção disponíveis no Arc View® GIS, e das informações contidas no banco de dados. A consulta também pode ser efetuada diretamente sobre os planos georreferenciados selecionando os pontos de interesse. Exemplo de aplicação

A seguir é apresentado um exemplo de aplicação de critérios de seleção utilizando ferramentas do software Arc View® GIS.

Dentre as mais variadas combinações possíveis do programa, foi escolhida a visualização e processamento das informações dos usos outorgados nos mananciais de domínio da União, cujos pleitos possuam as seguintes características: finalidade = irrigação, entidade outorgante = SRH/MMA, situação = outorgado e pertençam a bacia hidrográfica = rio São Francisco. A Figura 25 apresenta a tela de rotina do software Arc View® GIS que possibilita a seleção de vários tipos de pesquisa.

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Conforme pode ser observado na Figura 25, é construída uma "equação" para consultar as informações de interesse. Não há necessidade de escrevê-la, basta um clique duplo sobre os registros dos respectivos campos e um clique simples nos operadores lógicos.

Figura 25. Tela de rotina de critérios de seleção do software Arc View® GIS.

A Figura 26 apresenta espacialmente os resultados da pesquisa dos usos outorgados na bacia do rio São Francisco, conforme critérios já citados. Os pontos selecionados estão apresentados na cor vermelha.

Figura 26. Resultado de pesquisa dos usos outorgados na bacia do rio São Francisco

.

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Uma outra rotina permite a realização de operações matemáticas e estatísticas com os dados. A Figura 27 apresenta a tela onde é possível efetuar a seleção de campos e as respectivas operações. Neste exemplo foi selecionada a opção "Somatório" das vazões de captação atuais, futuras e autorizadas, bem como a vazão de lançamento autorizada, levando em consideração a equação anteriormente apresentada na Figura 25.

Figura 27. Tela de seleção de campos e operações matemáticas e estatísticas

.

A Figura 28 apresenta os resultados da aplicação da opção "Somatório", discriminado por unidade da federação pertencente à bacia do rio São Francisco.

Figura 28. Tela de resultado de consulta de aplicação do operador "somatório"

Como resultado, verifica-se na tabela da Figura 28 que a SRH/MMA autorizou no estado da Bahia, até dezembro de 2000, 103 pleitos de outorga para irrigação, sendo que o valor da vazão de captação atual, futura e a autorizada corresponde a 46.455 l/s e a vazão de lançamento autorizada corresponde a 200 l/s. Desenvolvimentos futuros

A fim de aprimorar as consultas e tornar o processo de análise técnica mais ágil, estão sendo desenvolvidas rotinas adicionais e incorporados novos temas, citados abaixo: - Delimitação automática da área de drenagem à montante de determinado ponto de interesse, sem a

utilização do Modelo Numérico do Terreno, uma vez que o mesmo requer grande capacidade computacional. Trata-se de um processo simplificado onde efetua-se a delimitação da área de drenagem

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contribuinte ao ponto em análise, levando-se em consideração o ponto médio entre a rede hidrográfica pertencente à bacia contribuinte selecionada e a rede hidrográfica das bacias adjacentes;

- Identificação automática dos pleitos de outorga localizados no interior da área de drenagem tanto à

montante quanto à jusante do ponto de interesse; - Obtenção das demandas relativas aos pontos previamente selecionados situados no interior da área de

drenagem; - Implementação de mapas com isolinhas de disponibilidade hídrica superficial ou equações de

regionalização hidrológica de vazões; - Cálculo automático do balanço entre a oferta hídrica e a demanda dos trechos de montante, de modo a

permitir a obtenção da vazão máxima outorgável no ponto de interesse; - Implementação da base digital das estações fluviométricas, pluviométricas, de qualidade da água e

reservatórios.

Diante do exposto, busca-se com o SIGEO a montagem de uma ferramenta simples, de fácil manuseio, que não exija grande esforço computacional e que possa responder às questões mais freqüentes de um órgão gestor de recursos hídricos.

SISTEMA QUALI-QUANTITATIVO DE ANÁLISE DE OUTORGAS - SQAO

É apresentado a seguir um Sistema de Suporte à Decisão que fornece importantes subsídios para a análise e definição técnica dos pleitos de outorga.

O SQAO permite um controle técnico mais abrangente dos usuários da água, suas interferências quantitativas e qualitativas no corpo hídrico, além de fornecer importantes subsídios para um futuro sistema de Cobrança pelo Uso da Água, uma vez que serão conhecidos os impactos qualitativos e quantitativos que cada usuário causará ao manancial em todos os meses, todos os trechos e por parâmetro de qualidade.

Sua estrutura de cálculo é apoiada em novos conceitos onde as interferências qualitativas no corpo hídrico são “transformadas” em equivalentes quantitativos. Esse procedimento facilita significativamente as análises dos pleitos de outorga que realizam lançamento de efluentes, unificando, assim, as análises quantitativas e qualitativas.

O Sistema permite que as análises sejam realizadas com discretização temporal mensal, levando em consideração os usuários da água, trechos do manancial e parâmetros de qualidade como: DBO, Coliformes fecais, OD, Temperatura, parâmetros conservativos, entre outros.

O Sistema foi desenvolvido com o objetivo principal de dar suporte à análise de outorga de direito de uso de recursos hídricos encaminhados à SRH/MMA, no que se refere ao comprometimentos quantitativos e qualitativos de uma bacia hidrográfica. Ele permite o detalhamento do manancial em trechos com a inserção de várias características, as quais estão citadas abaixo:

• Características físicas dos trechos: − Vazões de referência (vazões mínimas: Q90%, Q95%, Q7,10, por exemplo);

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− Vazões de restrição1; − Velocidade média da água no manancial; − Temperatura média da água no manancial; − Comprimento.

• Características de qualidade da água:

− Concentrações máximas/mínimas permitidas2 dos parâmetros de qualidade; − Concentrações naturais dos parâmetros de qualidade; − Concentração de saturação de oxigênio;

• Características dos usuários: − Vazões de captação e lançamento; − Vazões de regularização (para o caso de construção de reservatórios); − Características físico-químicas e biológicas dos efluentes lançados;

A partir das características físico-químicas e biológicas dos trechos do manancial, dos efluentes

líquidos lançados e das interferências quantitativas, o Sistema efetua os cálculos de comprometimento qualitativo e quantitativo do manancial, para todos os meses do ano e para cada usuário.

Como resultado, o SQAO apresenta valores de vazão indisponíveis, bem como o mês e o trecho do manancial onde não foi atingida uma determinada condição de quantidade e/ou de qualidade preestabelecida, frente a um dado cenário de utilização dos recursos hídricos.

É possível realizar no SQAO análises em base mensal ou análises utilizando um único valor representativo dos parâmetros de qualidade e de quantidade (Processamento simplificado). Funcionamento do SQAO

O SQAO é dividido em 3 grandes módulos: Cadastro, Processamento e Relatórios. Foi desenvolvido, também, um módulo especial de configuração da entrada de dados do sistema onde é possível optar por uma análise com discretização temporal mensal ou simplificada. A análise simplificada implica utilização de um único valor representativo para os principais parâmetros e informações.

As análises são realizadas para cada manancial (rio principal) o qual poderá ser subdividido em trechos. As características físicas, químicas e biológicas de cada trecho, bem como as características dos usuários existentes ou potenciais devem ser incluídas em sub-módulos específicos detalhados adiante.

A tela de abertura do SQAO está apresentada na Figura 29.

1 Fração da vazão de referência que deverá ser mantida no manancial para fins de: navegação, manutenção dos ecossistemas aquáticos, lazer, paisagismo, manutenção de vazão na foz dos rios, geração de energia (a fio d’água), etc. 2 As concentrações máximas/mínimas permitidas são aquelas determinadas pela legislação ambiental (Resolução CONAMA n.º 20/86) ou por um pacto de Comitê de Bacia para redução de poluição.

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Figura 29. Tela de abertura do SQAO.

Módulo Cadastro

O Módulo Cadastro permite a inclusão e alteração de dados no Sistema. Este módulo é subdividido em quatro sub-módulos:

a) Parâmetros dos Trechos; b) Usuários dos Trechos; c) Imagens; d) Observações.

No sub-módulo Parâmetros do Trecho devem ser inseridas as características físicas, químicas e biológicas de cada trecho do manancial.

Dentre as características físicas de cada trecho, tem-se: comprimento (em km), vazões de referência (Q90%, Q95%, Q7,10, etc.,), vazões de restrição, velocidade média da água e temperatura média da água.

Em relação às características químicas e biológicas, devem ser inseridas as concentrações máximas permitidas de alguns parâmetros de qualidade3, bem como suas concentrações naturais no manancial. 3 Especificamente para o cálculo do Oxigênio Dissolvido (OD), é solicitado, ainda, a concentração de saturação (Cs) de oxigênio na água e o coeficiente de reoxigenação (K2).

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Cabe ressaltar que as concentrações máximas permitidas devem representar o enquadramento do corpo de água ou a condição estabelecida por um pacto de comitê de bacia para redução da poluição.

A versão atual do SQAO contempla os seguintes parâmetros: DBO, Microorganismos Patogênicos, OD, Temperatura e os Parâmetros Conservativos, como cloretos. As Figuras 30 e 31 apresentam as telas do sub-módulo Parâmetros do Trecho, para a configuração de análise mensal.

Figura 30. Tela do sub-módulo Parâmetros do Trecho (físicos).

Figura 31. Tela do sub-módulo Parâmetros do Trecho (químicos, físicos e biológicos).

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A existência ou não de reservatório no manancial implica utilização de equações de balanço hídrico diferentes durante o processamento (ver item Balanço Quantitativo).

O Sistema permite, ainda, a inclusão de um índice de utilização sobre a captação e/ou sobre o lançamento de efluentes, o qual pode variar de 0 a 100%. Este índice faz com que todas as captações e/ou lançamentos do trecho sejam, no momento do processamento, correspondentes a X% dos valores originalmente informados. O índice poderá ser aplicado alternativamente para todo o manancial, para cada trecho ou sobre cada usuário, como será visto nas telas do sub-módulo Usuários do Trecho.

Numa bacia onde as demandas superam a disponibilidade hídrica (situação crítica), a aplicação do índice de utilização permite avaliar os níveis de redução dessa demanda necessários para equilibrar o balanço hídrico. Esse índice é particularmente útil em situações onde se deseja simular as condições de redução da demanda dos usuários dentro de um pacto de comitê de bacia.

O sub-módulo Usuários do Trecho permite a inserção de usuários, suas características físicas como: vazões de captação, de lançamento e de regularização, bem como características químicas e biológicas dos efluentes lançados. As Figuras 32 e 33 apresentam as telas do sub-módulo Usuários do Trecho (configuração de análise mensal).

Figura 32. Tela do sub-módulo Usuários do Trecho (vazões).

Além da análise de cenários de utilização da água, foi incluída a função Simular cujos campos são Sim/Não. Essa opção permite que determinado usuário seja ou não considerado no momento do processamento, sem que seus dados precisem ser apagados do banco de dados.

A título apenas de informação, o quadro Finalidade poderá ser utilizado para esclarecer a finalidade geral de determinado usuário. A utilização desse quadro não interfere no processamento.

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Figura 33. Tela do sub-módulo Usuários do Trecho (parâmetros).

O quadro Modalidade permite ao operador do sistema selecionar a modalidade de interferência no manancial que cada usuário pretende realizar (captação, lançamento, barramento). Ao escolher a modalidade, esta é ativada para inserção de dados.

Além dos usuários existentes nos trechos, como: indústrias, cidades, fazendas, etc., está previsto

um tipo especial de usuário: o rio afluente ao manancial principal. Trata-se de um usuário quantitativo na medida que os volumes de água consumidos em sua bacia formadora deixam de chegar ao manancial principal, comprometendo outros usos existentes ou previstos. Também é um usuário qualitativo na medida que a sua descarga no manancial principal (na confluência) poderá conter poluentes que implicarão comprometimento qualitativo daquele manancial (Fig. 34).

Figura 34. Representação esquemática da divisão de trechos e usuários tipo “rio”.

Trecho 001

Trecho 002

Trecho003

u1

u2u3

u4

u5

u6 u7

u8

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Na Figura 34, verifica-se que os afluentes ao Trecho 002 são considerados como usuários (u3 a u7). Para diferenciar este tipo de usuário dos outros foi inserida a função “Tipo”, que possui as opções: “Rio/Outros”, permitindo ao operador do sistema informar o tipo de usuário que está sendo inserido.

O sub-módulo Imagens (Fig. 35) permite a inclusão de fotos digitalizadas e outros tipos de imagens: mapas de localização, croquis, etc. Aceita, também, a inclusão de informações sobre as mesmas.

Figura 35. Tela do sub-módulo Imagens.

O sub-módulo Observações permite a inclusão de informação sobre os usuários, os trechos e os mananciais. A Figura 36 apresenta a tela do módulo Cadastro ativado no sub-módulo Observações.

Figura 36. Tela do sub-módulo Observações (do manancial).

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Módulo Processamento

Após a entrada de todos os dados referentes aos trechos do manancial e aos usuários, o passo seguinte é o processamento quantitativo e qualitativo do cenário montado.

A Figura 37 apresenta a tela inicial do módulo Processamento. Como pode ser visto na parte superior da tela, são apresentados os trechos com os seus respectivos usuários. Na parte inferior são apresentadas quatro tabelas, sendo que as duas primeiras com os resultados do balanço quantitativo e as outras com os resultados do balanço qualitativo.

Figura 37. Tela do Módulo de Processamento.

Em relação ao balanço quantitativo a primeira tabela apresenta o resultado das vazões remanescentes e a segunda tabela as vazões de restrição (ver item Balanço Quantitativo). O sistema verifica se os valores da primeira tabela (vazões remanescentes) são inferiores aos valores da segunda (vazões de restrição). Caso ocorra esta condição, as células correspondentes são automaticamente destacadas em vermelho. Isto significa que o cenário simulado não atendeu à condição quantitativa nas respectivas células.

Em relação ao balanço qualitativo, a primeira tabela apresenta as vazões indisponíveis de cada

usuário para o parâmetro de qualidade selecionado. A segunda apresenta o somatório de todas as vazões indisponíveis, de cada parâmetro, alocadas nos trechos, e meses aonde há, efetivamente, influência dos mesmos.

A Figura 38 apresenta a ampliação da primeira tabela para melhor visualização dos trechos e

meses, onde a condição quantitativa não foi atendida.

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Figura 38. Tela do módulo Processamento (ampliação da tabela “vazão remanescente”).

A Figura 39 mostra em seu canto superior esquerdo um quadro onde o operador do sistema poderá escolher quais os parâmetros de qualidade que deseja simular. É possível observar que existem opções de seleção. O exemplo apresentado nesta figura corresponde ao parâmetro DBO (demanda bioquímica de oxigênio).

Figura 39. Tela do módulo Processamento (escolha de parâmetros para avaliação).

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A verificação da condição de qualidade é feita, automaticamente, comparando os valores das vazões totais indisponíveis, de cada parâmetro de qualidade, com as vazões remanescentes. Caso as vazões indisponíveis totais sejam maiores que as remanescentes, significa que não há vazão suficiente para diluir determinado parâmetro de qualidade e manter o corpo hídrico na qualidade desejada (enquadramento ou pacto de comitê de bacia). Nesse caso, o sistema destaca com vermelho as células que não atenderam à condição de qualidade pré-determinada.

A Figura 40 apresenta uma ampliação da tabela de vazões indisponíveis para o parâmetro DBO, destacando os trechos e os meses em que a condição de qualidade não foi atendida.

Figura 40. Tela do Módulo Processamento (ampliação da tabela “vazão indisponível de DBO”).

Módulo Relatórios

Neste módulo é possível obter relatórios em forma de gráficos e tabelas-resumo dos resultados do módulo Processamento.

Três sub-módulos compõem o módulo Relatórios:

a) Dados Originais; b) Comprometimentos; c) Disponibilidades.

A Figura 41 apresenta a tela principal do Módulo Relatórios. Pode-se observar que já existem

alguns modelos de relatório prontos, havendo espaço para programação de outros tipos.

No sub-módulo Dados Originais é possível apresentar relatórios com informações consolidadas dos dados de entrada do Módulo Cadastro.

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Figura 41. Tela principal do módulo Relatórios.

Os sub-módulos Comprometimentos e Disponibilidade têm o objetivo de apresentar os relatórios

dos resultados do módulo Processamento.

A Figura 42 apresenta o gráfico das vazões de restrição e remanescentes ao longo dos trechos para o mês de janeiro. É possível observar que nos trechos de 3 a 10 a condição de manutenção de vazão mínima não foi atendida, ou seja, a vazão remanescente foi inferior à de restrição (vazões mínimas) nos referidos trechos, indicando que o balanço quantitativo foi desfavorável. Na parte inferior existe um conjunto de “botões” onde poderá ser selecionado o mês ou a média dos valores mensais.

Figura 42. Gráfico das Vazões de restrição e remanescentes (janeiro).

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Por outro lado, o gráfico da Figura 43 apresenta outra situação no mês de outubro, onde a condição de quantidade não foi atendida nos trechos de 3 a 8.

Figura 43. Gráfico das Vazões de restrição e remanescentes (outubro).

A Figura 44 apresenta o gráfico das vazões remanescentes e das vazões indisponíveis totais para DBO, ao longo dos trechos do manancial principal, relativo ao mês de janeiro. Observa-se que nos trechos 1, 3 e 4 a condição de qualidade não foi respeitada, uma vez que a vazão indisponível total, necessária à diluição de DBO, é maior que a remanescente. Esse fato faz com que a concentração final de DBO no manancial resulte em valor maior que o permitido. Observa-se, ainda, que existem dois conjuntos de “botões”, um com opções para escolha do mês de análise e outro para o parâmetro de qualidade.

Figura 44. Gráfico das Vazões remanescentes e Indisponíveis totais (DBO - janeiro).

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A Figura 45 apresenta como exemplo outra situação no mês de outubro, onde, apesar da condição quantitativa ter sido um pouco melhor que o mês de janeiro, a condição qualitativa apresentou-se pior, pois aumentou o número de trechos com problemas de qualidade (trechos 1 a 7).

Figura 45. Gráfico das vazões remanescentes e indisponíveis totais (DBO - outubro).

O módulo Relatórios também permite a visualização de gráficos com as vazões indisponíveis de cada usuário, para cada parâmetro de qualidade e para cada mês, ao longo dos trechos onde há influência. A Figura 46 apresenta as vazões indisponíveis do Usuário 001 – T01, para DBO no mês de janeiro. Essa função é particularmente útil aos cálculos de cobrança pelo uso dos recursos hídricos, pois é possível a avaliação quantitativa de cada usuário na “apropriação” da água para diluição de seus efluentes.

Figura 46. Gráfico das vazões indisponíveis de DBO do Usuário 001-T01

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Observa-se que é possível apresentar os valores das vazões no alto da coluna, facilitando a identificação do resultado gerado. Esse recurso está disponível em todos os relatórios gráficos.

Além das vazões indisponíveis totais, de restrição e remanescentes, o SQAO calcula mensalmente a concentração final de cada parâmetro, ao longo dos trechos. A Figura 47 mostra as concentrações calculadas, as concentrações permitidas e as naturais.

Figura 47. Gráfico das Concentrações Calculada, Permitida e Natural de DBO (janeiro).

As Figuras 48 e 49 apresentam gráficos com as vazões disponíveis para novas diluições de DBO para o mês de janeiro e outubro, respectivamente.

Figura 48. Gráfico das vazões disponíveis para novas diluições de DBO em janeiro.

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As colunas azuis indicam que há disponibilidade hídrica para diluição de novas cargas de DBO no manancial, enquanto as colunas vermelhas informam que há déficit hídrico, em termos qualitativos, para novas diluições desse parâmetro.

Figura 49. Gráfico das Vazões disponíveis para novas diluições de DBO em outubro.

Desenvolvimento do Sistema

Os itens seguintes apresentam a formulação matemática elaborada para realização dos cálculos de comprometimento quantitativo e qualitativo do manancial.

Balanço Quantitativo

Quando um usuário lança um efluente líquido em um manancial, ele pode estar agregando uma série de substâncias com características diferentes às do corpo hídrico. Porém, dependendo da quantidade de efluente lançado, bem como a concentração dos diversos constituintes, o lançamento poderá ser ou não considerado nocivo ao meio ambiente e conseqüentemente à sociedade.

As rotinas de cálculo do SQAO foram programadas de modo a efetuar, primeiramente, a avaliação do impacto quantitativo dos pleitos de outorga e, posteriormente, a avaliação do impacto qualitativo. Este procedimento está a favor da segurança, uma vez que se procura avaliar a possibilidade de diluição de determinado parâmetro de qualidade em um manancial cujas vazões mínimas foram alteradas por captações, lançamentos e, eventualmente, regularização de vazões promovidas por reservatórios.

Em relação à avaliação quantitativa dos pleitos de outorga, o programa efetua os cálculos levando em consideração cada trecho do manancial, de montante para jusante. A fim de representar as situações críticas relacionadas à disponibilidade hídrica quantitativa, o usuário deve informar ao sistema 12 (doze) valores de vazão de referência (Qref).

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O programa efetua o cálculo do balanço hídrico entre as captações, lançamentos e regularizações nos trechos e retorna o valor das vazões remanescentes (Qreman). A vazão remanescente é a vazão que resta no manancial em uma situação crítica em termos de disponibilidade.

Devem ser inseridos no sistema os valores da vazão de restrição (Qrest). Esta variável representa a vazão mínima (vazão ecológica, navegação, etc.) que deverá permanecer nos trechos do manancial para cada mês.

Nas equações de balanço hídrico o cálculo da vazão remanescente (Qreman) será efetuado com as seguintes condições:

− Somando-se todos os lançamentos (�Qlanç );

− Subtraindo-se todas as captações (�Qcap ).

Esse procedimento será realizado mesmo que existam reservatórios de regularização no manancial, uma vez que as vazões estarão sendo alteradas.

Foram implementadas 03 (três) equações para o cálculo do balanço hídrico (apresentadas a seguir), as quais são utilizadas de acordo com a existência de reservatórios de regularização no manancial. I – Com regularização no trecho em análise:

�� +−= QlançQcapQReg.totQreman (1)

onde,

QReg.tot = vazão total regularizada pelo reservatório (Q90%, Q95%, etc.); �Qcap = somatório das captações no trecho em análise e nos trechos de montante;

�Qlanç = somatório dos lançamentos no trecho em análise e nos trechos de montante; Qreman = vazão remanescente do trecho em análise.

II – Com regularização a montante do trecho em análise:

�� +−+−= QlançQcaptotgQQrefQrefQreman ioreservatórTrechoanáliseTrecho .Re// (2)

onde, QrefTrecho/análise = vazão de referência do trecho em análise; QrefTrecho/reservatório = vazão de referência (antes da implantação do reservatório) do trecho com

reservatório que estiver mais próximo (a montante) do trecho em análise; QReg.total = vazão total regularizada pelo reservatório mais próximo, localizado a montante; Qreman = vazão remanescente do trecho em análise.

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III – Sem regularização de vazões, nem no trecho em análise nem a montante:

�� +−= QlançQcapQrefQreman análiseTrecho / (3)

As equações 1 e 3 são casos particulares da equação 2.

No caso da equação 1, o QrefTrecho é igual ao QrefTrecho/reservatório, pois trata-se do mesmo trecho.

No caso da equação 3, o QrefTrecho/reservatório é igual ao QReg.total que, por sua vez, são iguais a zero, pois não há trecho com reservatório.

Observação:

Os limites do trecho que possuir reservatório deverão compreender apenas o lago formado pelo mesmo. Isso significa que a seção de jusante do trecho deverá coincidir com o eixo do barramento, enquanto a de montante com o início do lago na cota máxima operacional. Esse trecho poderá possuir, ainda, usuários que façam captação/lançamento no próprio reservatório.

Verificação:

A verificação de atendimento ao balanço quantitativo é realizada pela comparação entre a Vazão Remanescente e a Vazão de Restrição. Se, em qualquer mês de qualquer trecho, a vazão remanescente for inferior à vazão de restrição (Qreman < Qrest), a condição de quantidade do manancial não estará sendo atendida, ou seja, o balanço entre as captações, lançamentos e regularizações realizadas a montante do trecho em análise estará sendo desfavorável em termos quantitativos.

Balanço Qualitativo

As rotinas do sistema foram desenvolvidas de modo que o cálculo do balanço qualitativo seja realizado após o balanço quantitativo. Este procedimento tem como objetivo avaliar se as condições qualitativas existentes, efetuadas após o balanço quantitativo, permitem as diluições de efluentes pretendidas.

O balanço qualitativo é baseado na equação derivada da equação de balanço de massa:

QbQaQbCbQaCaCmistura

++= .. (4)

onde,

Ca = concentração de dado parâmetro de qualidade no efluente a; Qa = vazão do efluente a; Cb = concentração de dado parâmetro de qualidade no efluente b ou no manancial; Qb = vazão do efluente b ou do manancial; Cmistura = concentração de dado parâmetro da mistura resultante dos efluentes a e b.

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A equação em que se baseia o balanço qualitativo operado no SQAO é chamada de Equação de Diluição, proposta por Kelman (1997):

)()(.

CmanCpermCpermCefQefQdil−

−= (5)

onde,

Qdil = vazão de diluição para determinado parâmetro de qualidade; Qef = vazão do efluente que contém o parâmetro de qualidade analisado; Cef = concentração do parâmetro de qualidade no efluente; Cperm = concentração permitida do parâmetro de qualidade no manancial onde é realizado o

lançamento; Cman = concentração natural do parâmetro de qualidade no manancial onde é realizado o

lançamento.

As operações efetuadas na equação de balanço de massa (equação 4) consideraram as seguintes identidades:

Qdil = Qb; Cperm = Cmistura; Qef = Qa; Cef = Ca; Cman = Cb.

A interpretação da equação de diluição (5) é dada a seguir:

A vazão de diluição (Qdil) é a vazão necessária para diluir determinada concentração (Cef) de dado parâmetro de qualidade, de modo que a concentração resultante (Cmistura) não seja maior que uma concentração permitida (Cperm).

Admite-se sempre que o manancial receptor do efluente esteja na condição natural de concentração do parâmetro de qualidade (Cman). Por exemplo, um rio apresenta uma demanda bioquímica de oxigênio (DBO) natural, da ordem de 0,8 a 1,2 mg/l, decorrente da matéria orgânica oriunda de folhas e galhos de árvores, peixes mortos, fezes de animais, etc. Para os parâmetros fenol, mercúrio e arsênio, por exemplo, a concentração natural no manancial é nula.

A adoção da concentração natural de determinado parâmetro de qualidade no manancial, em lugar da concentração atual, deve-se a dois fatores:

a) Avaliar o quanto o usuário comprometerá, qualitativamente, o manancial em termos absolutos, de forma independente e sem a interferência de outros usuários;

b) Caso seja adotada a concentração atual do manancial, o resultado poderá ser negativo, significando

falta de água para a diluição dos efluentes lançados. Essa condição faz com que todas as análises fiquem condicionadas aos usos atuais, mascarando o real efeito que determinado usuário causa ao manancial e relativisando totalmente a avaliação.

O resultado da equação de diluição é uma vazão do manancial que o usuário se “apropria”

virtualmente para diluir determinado parâmetro presente em seu efluente, denominada Vazão de Diluição (Qdil). Essa vazão propaga-se para jusante, podendo o seu valor aumentar, diminuir ou mesmo manter-se constante, dependendo das seguintes condições:

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a) Se o parâmetro de qualidade que está sendo diluído é conservativo ou não-conservativo; b) Se as concentrações permitidas (Cperm) do parâmetro nos trechos de jusante ao do lançamento

sofrem ou não mudanças.

Quando do lançamento de efluentes, a Vazão de Diluição somada à vazão do próprio efluente resulta em uma mistura cuja concentração final não poderá ultrapassar determinado limite (concentração permitida – Cperm).

No caso de lançamento de efluentes que possuam poluentes não-conservativos, como a DBO, por exemplo, a concentração resultante da mistura (Cperm) sofrerá um decaimento natural ao longo do tempo e dos trechos, decorrente da possibilidade de autodepuração do corpo hídrico.

A vazão da mistura que esse usuário torna indisponível no manancial para outras diluições do mesmo parâmetro é chamada de Vazão Indisponível (Qindisp). É importante lembrar que a indisponibilidade hídrica mencionada é virtual.

Na vazão de diluição de um determinado parâmetro de qualidade não poderá ser diluído mais

nenhum lançamento desse mesmo parâmetro, sendo possível, porém, a sua utilização para diluição de outros parâmetros, bem como sua captação.

A vazão indisponível no ponto de lançamento (Qindisp1) é dada pela equação abaixo:

QefQdilQindisp +=1 (6)

Cabe lembrar que a Qindisp1 sofrerá um decaimento natural, se o parâmetro for não-conservativo.

O balanço qualitativo é realizado quantificando-se mensalmente, em todos os trechos, a vazão indisponível total de cada parâmetro de qualidade, com ou sem decaimento, proveniente dos diversos lançamentos efetuados pelos usuários.

Verificação:

A verificação de atendimento ao balanço qualitativo é realizada comparando a vazão indisponível total de determinado parâmetro de qualidade (soma de todas as vazões indisponíveis que ocorrem nos trecho, mês a mês), com a vazão remanescente (Qreman). Se a vazão indisponível total em qualquer mês e trecho for maior que a vazão remanescente (Qindisp > Qreman), significa que não há vazão suficiente para diluir os efluentes e manter o manancial na qualidade desejada, ou na qualidade permitida.

Existem, naturalmente, outros tipos de poluentes que não podem ser diluídos, como aqueles que se acumulam nos sedimentos, na flora ou na fauna do corpo hídrico, por exemplo, o chumbo e o mercúrio. Segundo Kelman (2000), não se pode outorgar nem cobrar por esse tipo de lançamento. Pelo contrário, deve-se reprimi-los por intermédio de mecanismos de “comando e controle” disponíveis na legislação ambiental.

Abaixo seguem as formulações adotadas para o cálculo das vazões indisponíveis e de diluição para parâmetros de qualidade não-conservativos e conservativos, bem como os correspondentes decaimentos (reduções).

47

Parâmetro DBO

Os parâmetros de qualidade não-conservativos são parâmetros que sofrem autodepuração nos corpos d’água por intermédio de processos puramente naturais.

O consumo de oxigênio por matéria orgânica é também conhecido como Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).

Segundo von Sperling (1998), a taxa de autodepuração é proporcional à primeira potência da

concentração remanescente, ou seja, a taxa de oxigenação da matéria orgânica (dTdL ) é proporcional à

matéria orgânica ainda remanescente (L).

LKdTdL .1= (7)

onde,

L = concentração de DBO remanescente (mg/l); T = tempo (dia); K1 = coeficiente de desoxigenação (dia-1).

Integrando,

� �−=L

L

T

T

dTKL

dL

0 0

.1 � ln(L) – ln(L0) = -K1.(T – T0) � para T0 = 0,

TKLL .ln 1

0

−=���

����

� � TKe

LL .

0

1−= �

TKeLL .

01. −= (8)

A equação 8 pode ser escrita na forma decimal (base 10), atentando-se para o fato de que:

)10(1)(1 .3,2 basebasee KK = (9)

Para o caso da DBO, o K1 varia com a temperatura. O valor de K1 aumenta 4,7% a cada acréscimo

de 1ºC na temperatura da água. Portanto, a formulação para obtenção de K1, em função da temperatura e dada por:

)20()º20(1)(1 047,1. −= Temp

CTemp KK (10)

onde,

Temp. = temperatura da água (em ºC).

48

A vazão necessária para a diluição de um efluente contendo o parâmetro DBO é baseada na equação 5.

A seguir é apresentado um exemplo de aplicação da equação 5:

Qef = 1,0 m3/s (vazão do efluente); Cef = 50,0 mg/l (concentração de DBO no efluente); Cperm = 5,0 mg/l (concentração permitida de DBO no manancial – Classe de enquadramento II); Cman = 1,0 mg/l (concentração natural de DBO no manancial).

Aplicando a equação 5, tem-se:

Qdil1 = 5.)15()550(

−− = 11,25 m3/s.

onde, Qdil1 = é a vazão de diluição no ponto de lançamento, identificada com o índice 1. Cabe ressaltar que a vazão de diluição (Qdil1 = 11,25 m3/s, com 1,0 mg/l de DBO) somada com a

vazão de lançamento (Qef = 1,0 m3/s, com 50 mg/l), resulta numa vazão de 12,25 m3/s com 5,0 mg/l de DBO (vazão indisponível no ponto de lançamento).

O cálculo da vazão indisponível (Qindispn) para DBO em qualquer trecho a jusante do lançamento

(Qindispn) é dado pela equação 11:

n

TK

n CpermeCpermQdilQefQindisp

.11

1.).( −+= (11)

onde,

Qdil1 = vazão de diluição no trecho onde ocorre o lançamento (em m3/s); Qef = vazão do efluente (em m3/s); K1 = coeficiente de desoxigenação (dia-1); T = tempo de percurso (em dias) do trecho onde ocorre o lançamento até o trecho aonde se quer

calcular a vazão indisponível; Cperm1 = concentração permitida de DBO para o manancial no trecho onde ocorre o lançamento; Cpermn = concentração permitida de DBO para o manancial no trecho aonde se quer calcular a vazão

indisponível.

Por exemplo, para K1 = 0,17 dia-1, T = 2 dias, Cperm1 = 5 mg/l e Cpermn = 5 mg/l, tem-se:

smeQindispn /72,85

.5).25,111( 32.17,0

=+=−

A diferença entre as duas vazões indisponíveis ( ∆ =12,25 – 8,72 = 3,53 m3/s) representa a vazão

do manancial que se tornou novamente disponível para novas diluições de DBO entre as duas seções (trechos) analisadas.

49

A equação 11 foi deduzida da seguinte forma:

1) A mistura formada pela vazão do efluente e pela vazão de diluição (Qef + Qdil1 = Qindisp1) possui concentração igual à permitida para o trecho de lançamento (Cperm1);

2) A carga de DBO presente na Qindisp1 sofrerá autodepuração. Com isso, a concentração adotada

para o trecho de lançamento (Cperm1) sofrerá redução, segundo a equação de decaimento deduzida anteriormente, resultando em uma concentração final (Cfinal1) num dado trecho de jusante:

TK

n eCpermCfinal .1

1. −=

3) A Cfinaln continua correspondendo à vazão indisponível inicial (Qindisp1);

Nesse instante, duas situações se mostram possíveis:

- Ou se conserva a mesma vazão (Qindisp1) com uma concentração menor (Cfinaln); - Ou se calcula uma outra vazão (Qindispn) com a concentração permitida para o trecho em análise

(Cpermn);

Em ambas as situações a carga do poluente (vazão vezes concentração) deverá ser a mesma.

4) Nesse sentido, a segunda alternativa se mostra mais útil, pois apenas as vazões sofrerão variação, mantendo-se as concentrações sempre iguais aos limites (Cperm) estabelecidos para os trechos;

5) O cálculo é efetuado a partir de uma regra de três simples, onde se busca a vazão indisponível

(Qindispn), proporcional ao valor da concentração limite (Cpermn) do trecho que está sendo analisado. Trata-se de uma comparação entre cargas de poluente:

Num ponto n a jusante:

nnn CpermQindispCfinalQindisp ..1 = (12)

6) Desenvolvendo a equação 12 e substituindo os termos Qindisp1e Cfinaln, tem-se:

nn

TK CpermQindispeCpermQdilQef ..).( .11

1 =+ −

7) Extraindo-se o valor de Qindispn, chega-se à equação geral:

n

TK

n CpermeCpermQdilQefQindisp

.11

1.).( −+= (13)

O valor de Qdil1 será negativo sempre que a concentração do efluente for menor que a

concentração permitida no trecho de lançamento (Cef < Cperm1). Isso significa que o efluente está incorporando água ao manancial com condição de qualidade melhor, fazendo com que torne indisponível um valor menor de vazão.

50

Parâmetro Microrganismos Patogênicos

A mortalidade bacteriana é tanto mais elevada quanto maior for a concentração de bactérias (von Sperling, 1998).

Tomando o exemplo para coliformes fecais, tem-se:

NKdTdN

b .−= (14)

onde,

N = número de coliformes fecais (coli/100 ml); Kb = coeficiente de decaimento bacteriano (dia-1); T = tempo (dia).

Integrando a equação 14, tem-se:

TKbeNN .

0 . −= (15)

O valor de Kb varia entre 0,5 e 1,5 dia-1 (base e a 20º C), mas o valor típico é Kb = 1,0 dia-1.

O valor de Kb sofre influência da temperatura (Temp). A equação seguinte permite o cálculo de Kb para temperaturas diferentes de 20º C.

)20(º20 07,1. −= TempCb

Tempb KK (16)

A vazão de diluição (Qdil1) no ponto de lançamento é dada pela equação seguinte.

)()(.1 NmanNperm

NpermNefQefQdil−

−= (17)

onde,

Qef = vazão do efluente; Nef = concentração de coliformes fecais no efluente (coli/100 ml); Nperm = concentração permitida de coliformes fecais no manancial (coli/100 ml); Nman = concentração natural de coliformes fecais no manancial (coli/100 ml).

Da mesma forma que a DBO, o cálculo da vazão indisponível em qualquer trecho a jusante do

lançamento é dada pela equação 13, devidamente modificada.

n

TK

n NpermeNpermQdilQefQindisp

b .11 .).( −+

= (18)

onde,

)()(.1 NmanNperm

NpermNefQefQdil−

−=

51

O valor de Qdil1 será negativo sempre que a concentração de coliformes fecais no efluente for

menor que a permitida no trecho de lançamento (Nef < Npermn). Isso significa que o efluente está incorporando água ao manancial com condição de qualidade melhor, fazendo com que torne indisponível um valor menor de vazão.

Parâmetro Oxigênio Dissolvido

Este parâmetro é abordado de outra maneira pelo SQAO, pois não são calculadas vazões de diluição ou vazões indisponíveis. É realizado o cálculo aproximado do valor do OD no manancial em função da existência de lançamentos de efluentes que contêm DBO e das características físicas do manancial (potencial de reaeração, temperatura e altitude). Posteriormente, é verificado se o valor calculado é inferior ao valor mínimo estabelecido pela classe de enquadramento ou por um pacto de Comitê de Bacia para redução de poluição. Caso isto aconteça, o cenário que foi simulado sugere incompatibilidade com os requisitos de qualidade estabelecidos.

De acordo com von Sperling (1998), o cálculo do oxigênio dissolvido tem a seguinte abordagem:

A taxa de variação de OD é igual ao consumo de OD menos a produção de OD. Dessa forma, tem-se:

DKLKdTdD .. 21 −= (19)

Integrando a equação anterior, tem-se o déficit de oxigênio dissolvido no manancial (Dt):

[ ] TKTKTK eCoCseeKK

LKDt ...

12

01 221 ).(.. −−− −+−−

= (20)

O cálculo do oxigênio dissolvido (OD) é dado por:

DtCsOD −= (21)

Substituindo a equação 20 na equação 21, tem-se:

( ) ( ) ��

���

�−+−

−−= −−− TKTKTKo eCoCsee

KKLK

CsOD ...

12

1 221 ...

(22)

onde,

OD = oxigênio dissolvido (mg/l); Cs = concentração de saturação de oxigênio dissolvido (mg/l) – função da temperatura e da altitude; Lo = demanda última de oxigênio após mistura (mg/l); Co = oxigênio dissolvido original (mg/l) do primeiro trecho (OD natural do manancial); K1 = coeficiente de desoxigenação (dia-1); K2 = coeficiente de reaeração (dia-1) – depende do trecho; T = tempo de percurso (dia).

52

A variável Lo é calculada pela equação abaixo:

1.511. K

DBOsim e

CLo −−= (23)

onde,

DBOsimC = concentração simulada de DBO no trecho em análise (mg/l).

A concentração simulada de DBO ( DBO

simC ) é calculada a partir da média ponderada das vazões indisponíveis e suas respectivas concentrações. A expressão abaixo apresenta o cálculo da DBO

simC :

QremanCmanQindispQremanCpermQindispC DBO

sim).(. −+=

onde,

Qindisp = vazão indisponível para DBO (em m3/s) no trecho; Cperm = concentração permitida (em mg/l) de DBO no trecho; Qreman = vazão remanescente no trecho, após balanço hídrico quantitativo (em m3/s); Cman = concentração natural de DBO (em mg/l) no trecho.

O valor de K1 utilizado nas equações anteriores deve ser calculado como a média ponderada dos

valores de K1 de cada usuário, em função da vazão e concentração dos lançamentos existentes em cada trecho.

�

�

=

== n

iii

n

iiii

médio

CefQef

CefQefKK

1

11

1

).(

)..( (24)

onde,

i = usuários do trecho que fazem lançamentos de DBO.

O valor de OD calculado para um determinado trecho será o OD original (Co) do trecho seguinte.

Parâmetro Temperatura

Segundo a Resolução CONAMA n.º 20, de 1986, os lançamentos de efluente não poderão ter

temperatura superior a 40º C e não poderão causar elevação de mais de 3º C na temperatura do corpo hídrico receptor.

Nesse sentido, o cálculo da vazão de diluição e da vazão indisponível para o parâmetro temperatura é realizado da seguinte forma:

1) Deve-se conhecer a temperatura média do manancial receptor de efluentes (Tman);

53

2) Deve-se utilizar a equação de diluição (equação 5), substituindo os termos referentes a concentração pelos de temperatura:

)()(

.11

11 TmanTperm

TpermTefQrefQdil

−−

= (25)

onde,

Tef = temperatura do efluente (º C); Tman1 = temperatura do corpo d’água (º C) no ponto de lançamento (natural); Tperm1 = temperatura máxima permitida para o corpo d’água (º C) no ponto de lançamento;

Observação:

A interpretação da Resolução CONAMA n.º 20/86, resulta em:

311 += TmanTperm (26)

3) Substituindo a equação 26 na equação 25, tem-se:

3)3(. 1

1−−

=TmanTefQefQdil (27)

4) A vazão indisponível no ponto de lançamento é dada por:

11 QdilQefQindisp += (28)

Em relação ao cálculo da redução da vazão indisponível, função das trocas naturais de calor com o

ambiente, segue abaixo uma formulação baseada em Thomann e Mueller (1987).

A variação de temperatura da água ao longo de um rio é descrita pela seguinte equação diferencial:

).()..(

. TbTHCp

KdxdTV −−=

ρ (29)

onde,

T = temperatura do corpo d’água (ºC); Tb = temperatura média natural do corpo d’água (ºC) V = velocidade média do curso d’água (m/dia); x = comprimento do curso d’água (m); K = coeficiente de troca de calor (cal/cm2.dia.ºC); ρ = densidade da água (g/cm3); Cp = calor específico (cal/g.ºC); H = profundidade média do curso d’água (cm).

A expressão )..( HCp

Kρ

será chamada de Kr.

54

A solução da equação 29 é dada por:

TbeTbToT VxKr +−=

− .).( (30)

onde,

To = temperatura da água após o lançamento de efluente (ºC);

Vx = tempo de deslocamento da água na calha do rio (dia).

A elevação de temperatura no corpo d’água, ocasionada por um lançamento de efluente acima da

temperatura ambiente da água, decai exponencialmente em função do coeficiente de troca de calor (K).

A Figura 50 apresenta graficamente como ocorre este processo, onde a temperatura ambiente da água é dada por Tb. No ponto de lançamento (ponto 0) a temperatura da água atinge o patamar To, a partir do qual começa a ocorrer o decaimento ao longo da calha do rio (distâncias x).

To

Distância x

T (ºC)

Tb

0

Figura 50. Variação do incremento de temperatura num rio (Fonte: Thomann e Mueller, 1987)

O valor de K é função da velocidade do vento e da temperatura média da água. A Figura 51 fornece os valores de K em W/m2.ºC. É necessário converter essa unidade para cal/cm2.dia.ºC, a fim de compatibilizar as unidades nos cálculos subseqüentes. Para isso, os valores de K retirados da Figura 51 devem ser multiplicados por 2,066.

No eixo horizontal está a velocidade do vento (em m/s) e no vertical a temperatura média da água (em ºC). Os valores de K estão representados nas curvas internas do gráfico da Figura 51.

Admitindo as seguintes condições:

- A temperatura inicial (To), após o lançamento, seja igual à temperatura permitida (Tperm1) no trecho de lançamento; e

55

- A temperatura média natural do corpo d’água (Tb) seja igual à temperatura do manancial (Tman1)

onde,

Tperm1 = temperatura máxima permitida para o corpo d’água (º C) no ponto de lançamento; Tman1 = temperatura natural do corpo d’água (º C) no ponto de lançamento;

Figura 51. Valores de coeficiente de troca de calor (K) – (Fonte: Thomann e Mueller, 1987).

A equação 30 pode ser escrita da seguinte forma:

1

.11 ).( TmaneTmanTpermT TempoK

nr +−= − (31)

A expressão Vx (x = espaço e V = velocidade) representa o tempo de deslocamento da água no

leito do rio. Essa expressão foi substituída pela variável Tempo que aparece na equação 31.

A mistura formada pela vazão do efluente e pela vazão de diluição (Qef + Qdil1) possui temperatura igual à permitida para o trecho de lançamento (Tperm1). A variação entre a temperatura permitida para o trecho de lançamento e a temperatura natural da água nesse trecho sofrerá redução segundo a equação de decaimento (31), resultando numa temperatura final (Tn) num dado trecho n de jusante. A Tn continua correspondendo à vazão indisponível inicial (Qef +Qdil1).

Nesse instante, duas situações se mostram possíveis:

- Manter a mesma vazão com uma temperatura menor;

56

- Calcular uma vazão menor com a mesma temperatura (Tperm1);

Nesse sentido, verifica-se que a segunda alternativa mostra-se mais útil, pois apenas as vazões sofrerão variação, mantendo-se as temperaturas sempre iguais aos limites (Tperm) estabelecidos para os trechos;

O cálculo sugerido é efetuado a partir de uma regra de três simples, onde se busca a vazão indisponível (Qindispn) proporcional ao valor da temperatura limite (Tpermn) do trecho que está sendo analisado. Trata-se de uma comparação entre “cargas térmicas” (Fig. 52).

No ponto de lançamento:

- A diferença entre a Tperm1 e a Tman1 está para a Qindisp1;

Num ponto n a jusante:

- A diferença entre a Tn e a Tmann está para a Qindispn.

Tperm1

Trechos

Temperatura da água

Qindispn

TnTman

Qindisp1

n

nn

QindispTmanT −

1

11

QindispTmanTperm −

Figura 52. Representação gráfica do cálculo da vazão indisponível para temperatura.

Equacionando o que foi dito anteriormente, tem-se:

n

nn

QindispTmanT

QindispTmanTperm −

=−

1

11 (32)

Extraindo o valor de Qindispn e substituindo os valores de Tn e Qindisp1, tem-se:

( )

�

−−

=)(

).(

11

1

TmanTpermTmanTQindisp

Qindisp nnn

( )[ ][ ]

11

1.

111 .).(TmanTperm

TmanTmaneTmanTpermQdilQefQindisp nTempoKr

n −−+−+

=−

(33)

57

A equação 33 é a equação geral que fornece a vazão indisponível do parâmetro temperatura em qualquer trecho a jusante ao lançamento.

A seguir tem-se um exemplo de aplicação da equação 33:

Qef = 1,00 m3/s (vazão do efluente); Tef = 40º C (temperatura do efluente); Tman1 = 20º C (temperatura natural do manancial – trecho de lançamento). Tperm1 = 23º C (temperatura máxima permitida no manancial – trecho de lançamento); Tmann = 20º C (temperatura natural do manancial – trecho n de jusante). Tpermn = 23º C (temperatura máxima permitida no manancial - trecho n de jusante); H = 100 cm (profundidade média do curso d’água); ρ = 1 g/cm3 (densidade da água); Cp = 1 cal/g.ºC (calor específico); Velocidade do vento = 5 m/s;

- Estimativa do valor de K (coeficiente de troca de calor):

A partir da velocidade do vento (5 m/s) e da temperatura média da água (20 ºC), no gráfico da

Figura 51, o valor de K é, aproximadamente, 39 W/m2.ºC. Transformando a unidade do K para cal/cm2.dia.ºC, tem-se:

K = 39 * 2,066 = 80,57 cal/cm2.dia.ºC.

- Cálculo do Kr:

18057,0100.1.157,80 −== diaKr

- Cálculo da vazão de diluição e da vazão indisponível no ponto de lançamento:

smQdil /67,53

)32040(.1 31 =−−=

smQindisp /67,600,167,5 3

1 =+=

- Para Tempo = 0 (ponto de lançamento), tem-se:

[ ][ ] smeQindispn /67,62023

2020).2023().67,51( 30.8057,0

=−

−+−+=

Observa-se que para o Tempo = 0 (local de lançamento) a equação 33 é reduzida à equação 28,

resultando no mesmo valor do Qindisp1.

- Para Tempo = 0,5 dias:

[ ][ ] smeQindispn /45,42023

2020).2023().67,51( 35,0.8057,0

=−

−+−+=

58

- Para Tempo = 2 dias:

[ ][ ] smeQindispn /33,1

20232020).2023().67,51( 3

2.8057,0

=−

−+−+=

- Para Tempo = 10 dias:

[ ][ ] smeQindispn /002,0

20232020).2023().67,51( 3

10.8057,0

=−

−+−+=

Parâmetros Conservativos

Os parâmetros conservativos são parâmetros que não sofrem autodepuração nem precipitação, isto

é, uma vez lançados no corpo hídrico, não há o restabelecimento do equilíbrio do meio aquático por mecanismos naturais.

Para o cálculo de vazão indisponível (Qindisp) desse tipo de parâmetro é utilizada a equação 13, que calcula a vazão indisponível em qualquer trecho para parâmetros não-conservativos. A única diferença na utilização dessa equação é que não há coeficiente de decaimento (K = 0). Isto é, não há cálculo de decaimento de concentração do parâmetro no manancial.

Dessa forma, simplificando os termos, a equação pode ser da seguinte forma:

nn Cperm

CpermQdilQefQindisp 11 ).( += (34)

onde,

)()(

.11

11 CmanCperm

CpermCefQefQdil−

−=

Cabe lembrar que essa formulação deve ser utilizada para poluentes iônicos que não sofrem

precipitação, como: cloretos, nitratos, entre outros. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ERSI, 1996. Environmental Systems Research Institute, Inc. Using ArcView GIS.

FIGUEIREDO, L. C. de C, 1999. Sistema Georreferenciado de Cadastro e Análise de Pedidos de Outorga de Direito de Uso de Águas Superficiais. Anais do XII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Belo Horizonte – MG.

KELMAN, J. 1997. Gerenciamento de Recursos Hídricos: Outorga e Cobrança. Anais do XII Simpósio

Brasileiro de Recursos Hídricos. Vitória – ES. KELMAN, J. 2000. Outorga e Cobrança dos Recursos Hídricos. In: A Cobrança pelo Uso da

Água/Antônio Carlos de Mendes Thames ...[et al]. São Paulo. ISBN 85-87854-02-X.

59

von SPERLING. M. 1998. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos. 2. ed. – Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais. 243 p.

THOMANN, R. V. e MUELLER, J. A. 1987. Principles of Surface Water Quality Modeling and Control.

Harper Collins Publishers Inc. New York. 644 p. ISBN 0-06-046677-4. ANEXOS: Instrução Normativa SRH/MMA n.º 004/2000 Formulários de solicitação de Outorga Resolução CNRH sobre diretrizes para a Outorga