Estimativa de vazão dos cursos d’água que compõem a bacia hidrográfica do rio todos os santos

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ESTIMATIVA DE VAZÃO DOS CURSOS D’ÁGUA QUE COMPÕEM A BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TODOS OS SANTOS: Uma abordagem utilizando Sistemas de Informações Geográficas

TEÓFILO OTONI 2014

ESTIMATIVA DE VAZÃO DOS CURSOS D’ÁGUA QUE COMPÕEM A BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TODOS OS SANTOS: Uma abordagem utilizando Sistemas de Informações Geográficas

Monografia apresentada ao curso de Engenharia Hídrica da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri – UFVJM, Campus do Mucuri, como pré-requisito para obtenção do grau de Bacharel, sob orientação da professora Dra. Adriana Cavalieri Sais.

TEÓFILO OTONI 2014

ESTIMATIVA DE VAZÃO DOS CURSOS D’ÁGUA QUE COMPÕEM A BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TODOS OS SANTOS: Uma abordagem utilizando Sistemas de Informações Geográficas

Monografia apresentada ao curso de Engenharia Hídrica da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri – UFVJM, Campus do Mucuri, como prérequisito para obtenção do grau de Bacharel.

“Mais fácil me foi encontrar as leis com que se movem os corpos celestes, que estão a milhões de quilômetros, do que definir as leis do movimento da água, que escoa frente aos meus olhos.” Galileu Galilei

Este estudo teve por objetivo, a obtenção de dados de vazão de referência na Bacia Hidrográfica do Rio Todos os Santos, localizada na região Nordeste do Estado de Minas Gerais. O rio Todos os Santos beneficia de forma direta, o município de Teófilo Otoni e região, além de ser um dos principais afluentes do Rio Mucuri. Os valores de vazão puderam ser encontrados, utilizando-se de equações de regionalização, provenientes de um projeto elaborado em todo o estado, que contou com o apoio da Universidade Federal de Viçosa, e que servem como base para o Instituto Mineiro de Gestão das Águas. Os dados obtidos nesse estudo têm por objetivo auxiliar no planejamento e na gestão de recursos hídricos nessa região, proporcionando dados técnicos, que fundamentam a tomada de decisões adequadas para o desenvolvimento de maneira correta, tendo em vista que a mesma, não possui muitos estudos relacionados à área publicados. Para o desenvolvimento do trabalho, foi fundamental a utilização de base de dados de órgãos estaduais e federais, além da utilização de um Sistema de Informações Geográficas, o software livre QuantumGIS® que facilitou bastante a determinação de parâmetros para a aplicação das equações, além da visualização proporcionada, que auxilia na compreensão e análise dos resultados.

Palavras-chave: Vazões de referência. Regionalização hidrológica, Sistemas de Informações Geográficas, Gestão de recursos hídricos.

The following study has the objective to obtain some reference flow data in Todos os Santos River Watershed, located in the Northeast region of Minas Gerais state. The river benefits directly the city of Teófilo Otoni and region, besides being one of the main tributaries of Mucuri River. The flow values could be found using regionalization equations, from na Project, elaborated in all the state, with the support of Federal University of Viçosa, and they serve as the basis for the Water Management Institute of Minas Gerais. The obtained data from this paper are intended to assist in the planning and management of water resources in this region, providing technical data that underlie the adoption of appropriate decisions, for the development, in a corret way, considering that the place, don’t have many published studies related to the field. For the work development, was essential to use database of federal and state agencies, besides the use of a Geographic Information System, the free software

QuantumGIS® , which greatly facilitated the determination of parameters for the application of the equations, beyond the provided visualization, which helps in understanding and analysis of results.

Keywords: Reference flows. Hydrological regionalization. Geographic Information Systems. Water Resources management.

sua UPGRH (MU1) no Estado de Minas Gerais23

Figura 1 – Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Todos os Santos, inserido na

Hidrográfica do Rio Mucuri24

Figura 2 – Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Todos os Santos na Bacia

equações ajustadas para o rio Todos os Santos e afluentes26
Figura 4 – Hidrografia do rio Todos os Santos – Calha Principal e Afluentes28
Figura 5 – Exemplo de divisor de águas de uma bacia hidrográfica28
Figura 6 – Relevo na Bacia Hidrográfica do rio Todos os Santos29

Figura 3 – Tela do Atlas Digital das Águas de Minas, com a apresentação das

HORTON (1945)30
Figura 8 – Sub-Bacias da Bacia Hidrográfica do Rio Todos os Santos32
Figura 9 – Representação das áreas das sub-bacias34

Figura 7 - Ordem dos cursos d’água no sistema de classificação de Horton. Fonte:

Santos39
Figura 1 – Áreas contribuintes para cada trecho da calha principal41

Figura 10 – Município de Teófilo Otoni inserido na Bacia Hidrográfica do rio Todos os

Figura 12 - Variação da QMLP acumulada ao longo dos trechos da calha principal ... 43

Todos os Santos32
Quadro 02 – Equações de regionalização utilizadas35

Quadro 01 – Denominação e área das sub-bacias da Bacia Hidrográfica do Rio

Quadro 03 - Valores das vazões de referência QMLP, Q7,10, Q95%, Q7,10(SECO) e

do Rio Todos os Santos36

Q7,10(CHUVOSO) nas sub-bacias adotadas e o total correspondente a Bacia Hidrográfica

bacias adotadas e o total correspondente à Bacia Hidrográfica38

Quadro 04 - Valores das vazões de referência QMAX10, QMAX20 e QMAX50 nas sub-

Otoni40
Quadro 06 – Vazões acumuladas ao longo da calha principal42

Quadro 05 – Valores estimados de vazões de referência no municipio de Teófilo Quadro 07 – Vazões máximas acumuladas ao longo da calha principal .................. 42

1. INTRODUÇÃO10
2. JUSTIFICATIVA12
3. OBJETIVOS13
3.1. Objetivo Geral13
3.2. Objetivos Específicos13
4. REVISÃO DE LITERATURA14
5. MATERIAIS E MÉTODOS23
5.1. Caracterização da bacia do Rio Todos os Santos23
5.2. Análise das Equações de Regionalização24
5.3. Determinação das áreas de aplicação das equações de regionalização27
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES31
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS4

1. INTRODUÇÃO

O estabelecimento do balanço de recursos e necessidades de água em uma bacia hidrográfica constitui ação fundamental para uma adequada gestão de recursos hídricos. A Lei Federal n° 9433 (BRASIL, 1997), contempla em sua redação que a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídrico.

Bacia Hidrográfica de um curso de água é o conjunto de terras que fazem a drenagem da água das precipitações para esse curso de água. A formação da bacia hidrográfica dá-se através dos desníveis dos terrenos que orientam os cursos da água, sempre das áreas mais altas para as mais baixas. Essa área é limitada por um divisor de águas que a separa das bacias adjacentes e que pode ser determinado nas cartas topográficas. As águas superficiais, originárias de qualquer ponto da área delimitada pelo divisor, saem da bacia passando pela seção definida e a água que precipita fora da área da bacia não contribui para o escoamento na seção considerada.

No intuito de garantir à população local, uma disponibilidade hídrica satisfatória, é necessário primeiramente, conhecer as especificidades da bacia hidrográfica em questão. Para isso, é necessário estabelecer parâmetros que permitem uma melhor análise, que resultarão em tomadas de decisões em relação à área de planejamento. Esses parâmetros a serem estabelecidos serão de suma importância em aspectos, como: avaliação da disponibilidade para diferentes usos, avaliação de situações de risco – cheias e secas, avaliação de impactos sobre alterações do uso do solo e avaliação para dimensionamento de obras hidráulicas. A importância de se adotar a bacia como unidade hidrológica está ligada ao fato de que suas características governam os processos de formação do escoamento.

Umas das formas de determinar-se as vazões necessárias para a prática desses estudos é a regionalização hidrológica que, segundo Tucci (2002), pode ser entendida como a transferência de informações de um local para o outro dentro de uma área com comportamento hidrológico semelhante. Esta informação pode ocorrer na forma de uma variável, função ou parâmetro. O princípio da regionalização se baseia na similaridade espacial destas informações que permitem essa transferência.

Um benefício adicional da análise regional da informação é o de permitir o aprimoramento da rede de coleta de dados hidrológicos, à medida que a metodologia explora melhor as informações disponíveis e identifica as lacunas (Tucci, 2002).

Em diversas bacias hidrográficas, como a do rio Todos os Santos, localizada em Teófilo Otoni, principalmente, ocorre que muitas vezes contemplamos alguns locais com ausência de dados. Uma rede hidrológica raramente cobre todos os locais de interesse em uma bacia hidrográfica, o que gera lacunas espaciais que precisam ser preenchidas. Nessas situações, um procedimento usual é aplicação de estudos de regionalização. Em regiões com dados deficientes é possível estender as séries de vazões através de modelos hidrológicos chuva-vazão e obter séries de vazões mais representativas para a regionalização.

Tendo em vista essa necessidade existente em nosso meio, o presente trabalho teve por finalidade usar de estudos e de uma metodologia especificada a fim de obter determinados parâmetros de vazão, que mediante análise, poderão ser usadas em ações futuras e tomadas de decisões a respeito de gerenciamento de recursos hídricos em nossa cidade e região, utilizando a bacia hidrográfica do rio Todos os Santos como unidade de planejamento.

2. JUSTIFICATIVA

As bacias hidrográficas têm se tornado importante unidade espacial utilizada para gerenciar atividades de uso e conservação dos recursos naturais, especialmente os recursos hídricos. Com a aprovação da Lei Federal no 9.433, em 8 de janeiro de 1997, a qual institui a Política Nacional de Recursos Hídricos , as ações de gestão passaram a ser ao mesmo tempo integradas e descentralizadas, com a adoção das bacias hidrográficas como unidades de planejamento e atuação, tornando os comitês de bacia hidrográficas parlamentos das águas.

Com isso, se faz necessário que as bacias possuam alguns dados, que possam caracterizá-las. As vazões características auxiliam no planejamento da bacia, uma vez que possuindo essas informações, é possível fazer uma análise da disponibilidade de água de uma determinada região e assim comparar com a demanda necessária para atender a população.

Nesse intuito, o seguinte trabalho é desenvolvido de forma a obter esses dados de vazão a fim de, com informações técnicas, auxiliar na gestão dos recursos hídricos da região, tendo em vista que, são poucas as pesquisas acerca do tema, e consequentemente, são poucos os dados referentes à hidrografia da região em estudo.

3. OBJETIVOS 3.1 Objetivo Geral

O objetivo do seguinte trabalho é fazer uma estimativa das vazões dos cursos d’agua que compõem a bacia hidrográfica do rio Todos os Santos, através de regionalização hidrológica, utilizando as metodologias descritas no Atlas Digital das Águas de Minas (Hidrotec/UFV), e apresentação de resultados por meio de mapas temáticos produzidos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG), com o intuito de auxiliar no gerenciamento de recursos hídricos em Teófilo Otoni e região.

3.2 Objetivos Específicos

- Coleta de informações geográficas utilizando bancos de dados disponíveis em softwares e informações advindas de órgãos públicos estaduais e federais. - Criação de um banco de dados hidrológicos, para consulta informativa sobre vazões de referência, na calha principal e afluentes do Rio Todos os Santos

- Apresentação dos resultados por meio de SIG, com a construção de mapas temáticos que possam ser utilizados na tomada de decisão na gestão de recursos hídricos. - Elaboração de mapas com a variação de vazões ao longo dos cursos d’agua e comparação entre as micro-bacias abrangidas na pesquisa.

4. REVISÃO DE BIBLIOGRAFIA

O Brasil possui quase 12% (ANA, 2008) de toda a reserva de água doce do planeta, entretanto essa imensa disponibilidade de recursos hídricos não é distribuída uniformemente pelo território nacional. Enquanto os 5% da população que estão na região Norte tem 71% dos recursos hídricos à sua disposição, aos outros 95% dos habitantes restam apenas 29% (TUCCI et al., 2000).

Existem dois tipos de escassez de água: escassez econômica e escassez física. A escassez econômica ocorre devido à falta de investimentos, e se caracteriza por pouca infra-estrutura, baixa qualidade da água disponível e distribuição desigual. A escassez física ocorre quando os recursos hídricos não conseguem atender à demanda da população, sendo as regiões áridas e semiáridas as mais associadas com a escassez física de água (IWMI, 2006).

distribuição para parte da população

Atualmente, há uma tendência crescente de escassez econômica da água, mesmo em áreas onde a água é aparentemente abundante. Isto ocorre principalmente por gestão inadequada dos recursos hídricos. A consequência imediata são rios secos ou com vazão reduzida, ao ponto de não conseguir diluir a carga de poluentes, declínio nos níveis de águas subterrâneas e problemas de

Desde 1997, quando foi aprovada a nova legislação de Recursos Hídricos no

Brasil, o consequente disciplinamento da outorga do uso da água aumentou de forma significativa a necessidade da determinação das variáveis hidrológicas utilizadas no gerenciamento dos recursos hídricos. As entidades estaduais e federais de regulação utilizam a regionalização hidrológica para espacializar as informações necessárias à tomada de decisão, na concessão de aproveitamentos dos recursos hídricos e no controle ambiental. Vários estudos de regionalização foram realizados no país e foi preparado um manual de regionalização para Agência Nacional de Energia Elétrica (TUCCI, 2002).

Apesar da regionalização se caracterizar por uma ferramenta útil para o conhecimento hidrológico espacial, existem sérias limitações à extrapolação dos seus resultados para bacias de menor porte, gerando incertezas na tomada de decisão. A regionalização não substitui as informações, apenas busca uma melhor estimativa em face das incertezas existentes (CASTRO JUNIOR et al, 2000).

A identificação das variáveis hidrológicas nas diferentes escalas pode ser realizada através de: a) modelos hidrológicos que reproduzem os processos de forma dinâmica no tempo e no espaço (BECKER, 1992); b) pelo estabelecimento de relações empíricas entre estatísticas das vazões e parâmetros ou variáveis (de fácil determinação) que possam explicar estas estatísticas (REIMERS, 1990).

Este último tipo de metodologia tem sido utilizado para identificar as variáveis básicas utilizadas no planejamento dos recursos hídricos. Os processos que caracterizam a variabilidade da vazão ou suas estatísticas no espaço dependem de vários fatores como: condições climáticas que caracterizam o balanço do escoamento médio; as condições de relevo, solo e cobertura que definem o escoamento superficial e os volumes infiltrados; a geologia que define as condições do escoamento subterrâneo e as vazões de estiagem.

Na regionalização, são escolhidas variáveis utilizadas no planejamento dos recursos hídricos como a vazão média, a vazão máxima de inundação, a curva de duração e a vazão mínima com uma determinada duração e tempo de retorno. Estas são variáveis ou estatísticas da vazão. A vazão média identifica o balanço de longo período, a máxima caracteriza os condicionantes de inundação onde o escoamento superficial é o componente principal e a mínima caracteriza o comportamento do aquífero. Cada uma destas variáveis ou funções dependerá de um conjunto dos condicionantes citados anteriormente, que existem numa bacia hidrográfica.

A Outorga, procedimento homologado pela legislação federal de recursos hídricos de 1997 para concessão de direitos de uso de água (irrigação, diluição de esgoto etc.), demanda estudos hidrológicos prévios para determinação da vazão ecológica de um rio, valor mínimo de escoamento, necessário para garantir as funções ecológicas de um manancial. Este valor pode ser estimado a partir da regionalização de vazões mínimas médias como a chamada vazão Q7,10, que representa a vazão mínima média de 7 dias consecutivos e 10 anos de período de retorno ou a Q95, a vazão com permanência em 95% do tempo. Para subsidiar a gestão de bacias hidrográficas na determinação de vazões outorgáveis são derivadas destas vazões estatísticas as chamadas vazões ecológicas, comumente determinadas como uma porcentagem das vazões Q7,10 ou Q95.(ZEILHOFFER E LIMA, 2003)

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