Avaliação das outorgas e da disponibilidade hídrica na bacia do alto tocantins à luz da lei 9433/97

Resumo: Este trabalho trata da regionalização de vazões características e do estudo da disponibilidade hídrica da sub-bacia do Alto Tocantins contribuinte até a UHE Serra da Mesa, tomando como referência o instrumento outorga instituído pela Lei 9433/97. Foi realizado o levantamento de postos com série histórica de vazões disponível na plataforma Hidroweb, da Agência Nacional de Águas. Em seguida, procedeu-se ao cálculo das vazões Q95% mensal, Q95% diário, Q7,10 e média de longo termo, bem como as vazões para os tempos de retorno de 2,33, 5, 10, 20, 25 e 100 anos. A partir destas vazões, foram definidas as curvas de regionalização em função da área de drenagem. Para o cálculo da disponibilidade hídrica, foram levantados os dados de outorga de uso dos recursos hídricos junto à Agência Nacional de Águas e à Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Goiás. A disponibilidade hídrica resultante até a UHE Serra da Mesa permitiu inferir que os usos consuntivos outorgados não são consideráveis em relação à vazão ainda passível de ser outorgada.

Palavras-chave: Regionalização. Disponibilidade hídrica. Alto Tocantins. Lei 9433/97.

Abstract: This work is about the regionalization of characteristic discharges and the study of water availability of the Upper Tocantins watershed, taking as reference the water use grant instrument, established by the Law 9433/97. First, it was conducted the survey of streamflow stations that had streamflow time series available on Hidroweb platform, from the National Water Agency. From these time series, it was calculated the characteristic streamflow of each station, i.e., monthly Q95, daily Q95 and Q7,10 (minimum flows), extreme flows for the return periods of 2.33, 5, 10, 20, 25 and 100 years (peak flows) and the maximum annual averages and long term averages (averages flows). From these flows, the regionalization was calculated by regression, resulting in a curve and an equation of regionalization for each one. The calculated curves had good fits. For the calculation of water availability, it was raised data of the grant of use of water resources from the National Water Agency and from the Department of Environment and Water Resources from the State of Goiás. The water availability calculated for the chosen reference point was considered positive.

Key words: Regionalization. Water availability. Upper Tocantins. Law 9433/97.

Sumário: Introdução. 1. Materiais e métodos. 1.1. Caracterização da Bacia Hidrográfica do Alto Tocantins. 1.2. Vazões Mínimas. 1.3. Vazões Máximas e Média de Longo Termo. 1.4. Curvas de Regionalização de Vazões. 1.5. Cálculo da disponibilidade hídrica. 2. Resultados. Conclusão. Referências bibliográficas.

Introdução

A Política Nacional de Recursos Hídricos, instituída através da Lei 9433/97, foi idealizada visando consolidar a gestão de recursos hídricos no país, de forma a assegurar às gerações atual e futuras a disponibilidade de água em quantidade e qualidade adequados. Para o alcance de seus objetivos destaca-se o instrumento outorga, concessão para uso da água dada pelo poder público a um determinado usuário, em quantidade e prazos estabelecidos.

Para que essa gestão de recursos hídricos seja correta e sustentável, os órgãos competentes fazem uso de ferramentas para contornar a dificuldade de obtenção de dados, buscando formas de transferir informações de um local para outro dentro de uma bacia (TUCCI, 2013).

Devido aos altos custos de implantação, operação e manutenção de uma rede hidrométrica, torna-se importante a otimização das informações disponíveis. A regionalização consiste num conjunto de ferramentas que exploram ao máximo as informações existentes, visando à estimativa das variáveis hidrológicas em locais sem dados ou com dados insuficientes (TUCCI, 2013). O termo regionalização é utilizado para denominar a transferência de informações de um local para outro dentro de uma área de comportamento hidrológico semelhante. Uma das questões mais importantes é a representatividade dos resultados, que depende de séries longas e representativas, bacias com tamanhos diferentes e representatividade espacial dos condicionantes hidrológicos. Uma regionalização com uma base limitada de dados e pouca representatividade levará a resultados certamente tendenciosos. (TUCCI, 2002).

Neste artigo, serão calculadas e regionalizadas as vazões máximas, mínimas e médias das estações fluviométricas da sub-bacia do Alto Tocantins, bem como será explorado um dos instrumentos instituídos pela Lei 9433/97, a outorga de recursos hídricos, como subsídio para a estimativa da disponibilidade hídrica.

1. Materiais e métodos

1.1. Caracterização da Bacia Hidrográfica do Alto Tocantins

A bacia hidrográfica do rio Tocantins insere-se na região hidrográfica Tocantins-Araguaia, que abrange parte do território das regiões Centro-Oeste, Norte e Nordeste do país. A bacia compreende parcialmente as unidades federativas do Maranhão, Pará, Tocantins, Mato Grosso, Goiás e Distrito Federal.

A sub-bacia do Alto Tocantins foi adotada neste trabalho como sendo a área de drenagem contribuinte ao reservatório da UHE Serra da Mesa e igual a 51.300 km. Este aproveitamento hidrelétrico tem grande importância no panorama energético brasileiro. Suas três unidades geradoras totalizam 1.275 MW, sendo parte indispensável no atendimento do mercado de energia elétrica do Sistema Interligado Sul/Sudeste/Centro-Oeste. Além disto, é responsável pela ligação entre esse sistema e o Norte/Nordeste, sendo o elo da Interligação Norte-Sul (FURNAS, 2014).

Para a região em estudo, foram levantados os postos fluviométricos inseridos na sub-bacia hidrográfica do Alto Tocantins, através da plataforma Hidroweb disponibilizada pela Agência Nacional de Águas (ANA). Para o estudo de regionalização de vazões, fez-se necessária a seleção de postos fluviométricos dentro daqueles levantados, segundo o critério de série histórica de vazões disponível. Dentro dos 70 postos levantados, apenas nove possuem série histórica de vazões.

Apesar de serem poucos postos, todos eles, exceto a estação Colônia dos Americanos, possuem ao menos 20 anos de dados consistidos, tendo a ANA como entidade responsável e esta ou a Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) como entidades operadoras (Tabela 1).

Tabela 1. Postos fluviométricos levantados para estudo de regionalização de vazões.

1.2. Vazões mínimas

Na gestão dos recursos hídricos, é importante o conhecimento das vazões mínimas dos rios principais e seus afluentes para a aplicação do instrumento de outorga, pois a repartição dos recursos hídricos disponíveis (outorgáveis) entre os diversos requerentes deve ser feita com uma garantia de manutenção de fluxo residual nos cursos de água (ANA, 2013).

Para o cálculo das vazões mínimas de referência de cada posto, foi o utilizado o software Hidro, disponibilizado gratuitamente pela ANA, que retorna o valor das vazões Q95% diária, Q95% mensal e Q7,10 a partir da série histórica de vazões respectiva.

A partir das vazões Q95% de cada posto, é possível calcular a vazão máxima outorgável (VMO), que representa a vazão máxima passível de outorga para uso para um dado curso d’água. No presente estudo, foi adotado que a VMO será representada pela parcela de 70% da Q95%, tendo em vista que o rio Tocantins é de domínio da União e sua gestão está vinculada aos critérios preconizados pela ANA.

1.3. Vazões máximas e média de longo termo

A vazão máxima de um rio é entendida como sendo o valor associado a um risco de ser igualado ou ultrapassado. É utilizada na previsão de enchentes e no projeto de obras hidráulicas, tais como condutos, canais e bueiros. Junto com o hidrograma de projeto, é necessária também na atenuação dessas enchentes numa determinada área, no dimensionamento de obras hidráulicas de drenagem urbana, perímetro de irrigação, diques e extravasores de barragens, por exemplo. A estimativa desses valores tem importância decisiva nos custos e na segurança dos projetos de engenharia, sendo falhas em barragens relatadas devidas a subdimensionamento de vertedores (TUCCI, 2013).

Os estudos de vazões extremas devem ser realizados conforme a disponibilidade de dados na bacia e na região do aproveitamento, ou seja, ou o local dispõe de uma série de vazões médias ou o local não dispõe de dados. Caso não exista disponibilidade de dados, os eventos extremos poderão ser gerados a partir da regionalização através de valores extremos calculados para bacias circunvizinhas ou utilização de hidrograma sintético do Soil Conservation Service (ELETROBRAS, 2000). Quando existe a disponibilização de uma série de vazões médias, como no caso dos postos deste trabalho, utiliza-se o ajuste de uma distribuição estatística aos eventos máximos anuais da série como método.

A análise de frequência de valores extremos tem como objetivo estabelecer a relação entre os valores de vazões máximas e os tempos de retorno a elas associados. Esta análise baseia-se na análise probabilística dos máximos registros fluviométricos anuais, portanto, um conjunto que pode ser interpretado como uma amostra da variável aleatória “vazão máxima anual” (ELETROBRAS, 1999).

No presente estudo, foram utilizadas as distribuições de probabilidade de Gumbel e exponencial de dois parâmetros, como preconizado em Eletrobras (1999). A escolha da distribuição é função do coeficiente de assimetria da série, expresso por:

                                            (1)

Onde xi, i=1, 2,…, n, são as realizações da variável aleatória, no caso as vazões máximas anuais de cada posto, n o número total de realizações, ou seja, o tamanho da amostra, e s o desvio padrão da amostra. Para amostras com o coeficiente de assimetria maior que 1,5, a ser usada é a exponencial a dois parâmetros, e para coeficientes menores que 1,5, utiliza-se a distribuição de Gumbel.

A vazão máxima xT associada ao tempo de retorno T é calculada para ambas as distribuições da seguinte forma:

a.    Exponencial a dois parâmetros:

                                                                (2)

                                                                        (3)

                                                    (4)

Onde β e x0 são os parâmetros da distribuição, x̄ é a média e s o desvio padrão da amostra. T é o período de retorno em anos.

b.    Gumbel

                                                               (5)

                                                       (6)

                                      (7)

Onde α e µ são os parâmetros da distribuição, x̄ é a média e s o desvio padrão da amostra. T é o período de retorno em anos.

No que tange à vazão média, de acordo com TUCCI (2013), ela permite caracterizar a capacidade de disponibilidade hídrica de uma bacia e seu potencial energético, entre outros usos. A vazão média de longo termo (MLT) é a maior vazão possível de ser regularizada numa bacia

1.4. Curvas de Regionalização de Vazões

A partir dos valores estimados de vazões para os postos fluviométricos selecionados, foram definidas as curvas de regressão dessas variáveis, relacionadas com as respectivas áreas de drenagem. As equações encontradas são expressas por:

                                                               (8)

Onde Q é a vazão, em m³ s-1, a e b são coeficientes e A é a área de drenagem contribuinte ao posto fluviométrico, em km².

1.5. Cálculo da disponibilidade hídrica

Para o estudo da disponibilidade hídrica da sub-bacia do Alto Tocantins, foram levantadas as outorgas de uso consuntivo existentes na área contribuinte até a UHE Serra da Mesa. Foram discriminadas as outorgas concedidas pela ANA, como ilustrado na Tabela 2. A localização de cada outorga encontra-se apresentada na Figura 1.

Tabela 2. Outorgas de uso federais na sub-bacia do Alto Tocantins (Fonte: ANA, 2014).

Figura 1. Localização das outorgas dentro da sub-bacia do Alto Tocantins (Fonte: ANA, 2014).

Em seguida, após solicitação dos dados cadastrais, a Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Goiás (SEMARH) forneceu as outorgas estaduais dos usuários dos 33 municípios pertencentes, inteiramente ou parcialmente, à área de drenagem contribuinte à UHE Serra da Mesa, a saber: Água Fria de Goiás, Alto Paraíso de Goiás, Barro Alto, Carmo do Rio Verde, Ceres, Cocalzinho de Goiás, Goianésia, Goiás, Heitoraí, Hidrolina, Itaberaí, Itapaci, Itapuranga, Jaraguá, Mimoso de Goiás, Mossâmedes, Niquelândia, Nova Glória, Padre Bernardo, Petrolina de Goiás, Pirenópolis, Planaltina, Rialma, Rubiataba, Santa Isabel, Santa Rita do Novo Destino, Santa Rosa de Goiás, São Joao D’Aliança, São Luiz do Norte, Taquaral de Goiás, Uruaçu, Uruana e Vila Propício.

A disponibilidade hídrica (DH) será calculada através da diferença entre a VMO (em nível mensal e diário) e a soma do total das vazões outorgada pelas e pela SEMARH (VTO) e expressa por:

                             (9)

                             (10)

2. Resultados

As Tabelas 3 a 5 apresentam, respectivamente, as vazões mínimas, máximas e MLT calculadas em m³ s-1 para cada posto fluviométrico selecionado para o estudo.

Tabela 3. Vazões mínimas Q95 diária, Q95 mensal e Q7,10 e VMO mensal e diária, em m³ s-1.

Tabela 4. Vazões correspondentes aos tempos de retorno de 2,33, 5, 10, 20, 25, 50 e 100 anos, em m³ s-1.

Tabela 5. Valores de vazões MLT, em m³ s-1.

As equações das curvas de regionalização definidas para cada vazão característica calculada encontram-se relacionadas na Tabela 6.

Tabela 6. Equações de regionalização das vazões características para a sub-bacia do Alto Tocantins

Em relação ao conteúdo da informação disponibilizada pela SEMARH, na lista de outorgas, não foram observadas informações sobre as coordenadas de localização para todos os cadastros, além disso, algumas outorgas não apresentavam a indicação das unidades das vazões associadas. Apesar das dificuldades encontradas, foi possível aproveitar 401 cadastros de outorga, dos 466 fornecidos pela SEMARH, que totalizaram 27,32 m³ s-1 outorgados, dos quais 73,75% são destinados à irrigação, e o restante dividido entre as finalidades de bombeamento (25,73%), mineração (0,29%), piscicultura (0,21%) e abastecimento público (0,02%).

Utilizou-se como ponto de referência para o cálculo da disponibilidade hídrica o barramento da UHE Serra da Mesa, que está à jusante das outorgas levantadas. Como o barramento não possui dados de série histórica no Hidroweb, para o cálculo das vazões mínimas de referência, foram aplicadas as equações de regionalização da Q95 diária e da Q95 mensal, relacionadas na Tabela 6. O resultado das VMO, em nível diário e mensal, é ilustrado na Tabela 7.

Tabela 7. Cálculo das vazões características do ponto de referência para o estudo de disponibilidade hídrica.

Da aplicação das equações (9) e (10), os resultados alcançados de DH, em nível diário, e DH, em nível mensal, foram, respectivamente, 166,43 m³ s-1 e 172,45 m³ s-1.

Conclusão

Através do estudo das séries históricas de vazões dos postos fluviométricos selecionados para este trabalho, foi possível o cálculo das vazões características e o estabelecimento das curvas de regionalização. A análise do ajuste de cada curva nos permite concluir que estas são representativas da bacia. Em 100% das curvas, obteve-se ajuste maior que 0,87. Essa representatividade pode ser explicada pelo tamanho das séries de vazões, superiores a 20 anos, para 8 das 9 estacoes selecionadas.

A disponibilidade hídrica pode ser considerada positiva para a região. Os valores de 166,43 m³ s-1 para a disponibilidade hídrica diária, e de 172,45 m³ s-1 para a mensal é um indicativo de que os usuários outorgados utilizam apenas 14% dos recursos hídricos disponíveis para outorga na região em estudo.

Porém, cabe pontuar que existe na bacia uma carência de registros de informações no que concerne ao uso da água, podendo, assim, haver usuários ainda não cadastrados, consequentemente resultando em uma disponibilidade hídrica inferior ao estimado neste trabalho.

Como consideração final, acredita-se que a falta de uma estratégia adequada de gestão da água no Brasil ameaça agravar os conflitos provocados pela escassez de água, tal como os observados, historicamente, no semiárido nordestino e na cidade de São Paulo, recentemente. A garantia da sustentabilidade dos recursos hídricos e a eficiência de sua gestão somente poderão ser alcançadas a partir do controle das outorgas emitidas pelos diversos órgãos públicos gestores e da correta avaliação da disponibilidade hídrica.