Edital MCT/CNPq/CTHidro nº 45/2006 Vazão Ecológica em Bacias Hidrográficas Brasileiras
Edital MCT/CNPq/CTHidro nº 45/2006 Vazão Ecológica em Bacias Hidrográficas Brasileiras
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Edital MCT/CNPq/CTHidro nº 45/2006Vazão Ecológica em Bacias Hidrográficas Brasileiras
Projeto Geral da RedeEstudo do Regime de Vazões Ecológicas para o Baixo Curso do Rio São Francisco: Uma
Abordagem Multicriterial
Linha de Apoio 1Aspectos Hidrológicos
Projeto 1.1Identificação de Regime Hidrológico Compatível com Objetivos
Ecológicos para o Baixo Curso do Rio São FranciscoEquipe:
Lafayette Luz, Eng. Civil, Doutor – Prof. UFBA – CoordenadorRajendra.’. (Genz, F.) Eng. Civil, Doutor – Pesquisador UFBA
Flávia Amorim, Engª. Sanitarista e Ambiental – Mestranda UFBAAndrea Fontes, Engª. Civil – Doutoranda UFBA
Rosani Brune, Estatística – MSc Engª. Ambiental e UrbanaAna Lívia Guimarâes, graduanda em Engª. Ambiental UFBA – IC.
OBJETIVO GERAL
Caracterização do regime fluvial, nos períodos pré e pós-
implantação das barragens da CHESF, e identificação de
índices hidrológicos para a definição de regime de vazões
ecológicas para o baixo trecho do Rio São Francisco.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Caracterização das condições do regime de fluxo “natural” pré-barragens;
2. Caracterização das condições do regime de fluxo pós-barragens;
3. Avaliação das características físicas e operacionais das barragens da CHESF;
4. Definição dos elementos da fluviometria que devem ser perseguidos/mantidos para mimetizar o regime natural e em que grau isso pode ser possível;
5. Propor as condições de contorno do regime hidrológico de “vazões ecológicas” viável, incorporando aspectos de incertezas;
6. Considerar as informações fornecidas pelos demais projetos no sentido de efetuar ligações entre o(s) regime(s) proposto(s) e condições desejáveis de ordem hidráulica, sedimentológica, geomorfológica (incluindo inundação de lagoas marginais), biológicas e sócio-econômicas.
ÁREA DE ESTUDO – PONTOS DE REFERÊNCIA
Usinas Hidrelétricas 1- Três Marias 2- Sobradinho 3- Itaparica,
C. P. Afonso e Moxotó 4- Xingó
Posto Fluviométrico
3 4
46360000
49660000 2
1
46902000
Traipu – baixo cursoBacia do Rio São Francisco
Referencial de montante
Boqueirão
Morpará
CARACTERIZAÇÃO DO REGIME HIDROLÓGICO
Regime hidrológico
Série histórica - Traipu
RSF - baixo curso - Traipu
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
AnoV
azão
anu
al [m
³/s]
1939 a 1977Qlp = 2912 m³/s
UHE Sobradinho
Série histórica – Morpará + Boqueirão
Morpará (RSF) + Boqueirão (Rio Grande)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Ano
Vazã
o an
ual [m
³/s]
1939 a 1977Qlp = 2945 m³/s
UHE Sobradinho
1979 a 2006Qlp = 2751 m³/s
1979 a 2006Qlp = 2547 m³/s
A redução das vazões médias é climática? Decorre das barragens? Decorre de usos?
Condição Hídrica da bacia hidrográfica – CHidREGIME HIDROLÓGICO DE REFERÊNCIA
-3
-2
-1
0
1
2
3
1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980
Ano
Ano
mal
ia
Chid2
1
0
-1
-2
= muito úmida (5)
= úmida (4)
= média (17)
= seca (13)
= muito seca (0)
Anomalia = (Q-Qlp)/
Qlp – vazão média de longo período; - desvio padrão
Limites Classe da CHid
Anomalia < -1,5 Muito seca
-1,5 < Anomalia < -0,5 Seca
-0,5 < Anomalia < 0,5 Média
0,5 < Anomalia < 1,5 Úmida
Anomalia > 1,5 Muito ÚmidaTRAIPU
Curva sazonal e de permanência – Traipu – 1939 a 1977
0
2000
4000
6000
8000
10000
out nov dez jan fev mar abr mai jun jul ago set
Mês
Vazã
o [m
³/s]
seca média úmida muito úmida
Chid - pré UHE Sobradinho
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vaz
ão [m
³/s]
seca m edia um ida m uito um ida
Condição Hídrica da bacia hidrográfica – CHidREGIME HIDROLÓGICO DE REFERÊNCIA
Genz e Luz, 2007 – Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos
Relação entre vazões mensais máximas e mínimas – utilizando a CHid – Anomalia da Qmáx mensal e 0,5
Qset = 0,0913.Qmax + 692,6R2 = 0,81
0
500
1000
1500
2000
2500
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Qmax [m³/s]
Qse
t [m
³/s]
Seca - pequena Média - baixa Média Média - alta
Úmida - pequena Úmida - intermediária Úmida - extrema CHid
Valores médios de Qmax e Qset para as classes da CHid [m³/s]. Desvio padrão de Qset [m³/s].
CHid - classe Qmax Qset Seca - pequena 3897 978 232,3 Média - baixa 4928 1205 225,3 Média 6434 1422 217,7 Média - alta 7313 1135 130,9 Úmida - pequena 8803 1666 299,8 Úmida - intermediária 9852 1519 423,8 Úmida - extrema 12948 1868 83,4
TRAIPU
Avaliação de alterações hidrológicas
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vazã
o [m
³/s]
1939-1977 1979-2006
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 2 4 6 8 10 12 14
Vazã
o [m
³/s]
1939-1977 1979-2006
RSF - baixo curso - Traipu
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Ano
Vaz
ão a
nual
[m³/s
]
UHE Sobradinho
TRAIPU
Avaliação de alterações hidrológicasMétodo do IHA (Richter et al, 1996, 1997,1999)
Grupo Característica Parâmetro
1. Magnitude das vazões mensais MagnitudeDistribuição temporal
1 a 12. Vazão média mensal (doze meses)
2. Magnitude e duração de vazões anuais extremas
MagnitudeDuração
1.Vazão máxima diária2.Vazão mínima diária3.Vazão máxima de 3 dias4.Vazão mínima de 3 dias5.Vazão máxima de 7 dias6.Vazão mínima de 7 dias7.Vazão máxima de 30 dias8.Vazão mínima de 30 dias9.Vazão máxima de 90 dias10.Vazão mínima de 90 dias11.Número de dias com vazão nula12.Vazão mínima de 7 dias dividida pela vazão média anual (escoamento de base)
3. Época das vazões anuais extremas Época de ocorrência 1.Dia Juliano de cada vazão máxima diária anual2.Dia Juliano de cada vazão mínima diária anual
4. Freqüência e duração dos pulsos de vazões altas e baixas
MagnitudeFreqüênciaDuração
1.Número de eventos de cheia em cada ano2.Número de eventos de seca em cada ano3.Duração média dos eventos de cheia anual4.Duração média dos eventos de seca anual
5. Taxa/Freqüência de mudanças no hidrograma
Freqüência da taxa de mudança
1.Média de todas as diferenças positivas de dias consecutivos2.Média de todas as diferenças negativas de dias consecutivos3.Número de reversões
Resumo dos parâmetros hidrológicos usados pelo método do IHA (Richter, 1999).
Avaliação de alterações hidrológicas - IHA
Avaliação de alterações hidrológicas - IHA
Avaliação de alterações hidrológicas - IHA
Método do IHAConsiderando todo o período de dados anterior e posterior à UHE Sobradinho (1939 a 1977 e 1979 a 2006)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Mínima -1 dia
Mínima -3 dias
Mínima -7 dias
Mínima -30 dias
Mínima -90 dias
Máxima -1 dia
Máxima -3 dias
Máxima -7 dias
Máxima -30 dias
Vazão característica
Vazã
o [m
3/s]
Pré Pós
-200
-100
0
100
200
300
400
Dia da mínima Dia da máxima Taxa decrescimento(m3/s/dia)
Taxa dedecréscimo(m3/s/dia)
Número deresersões
Pré Pós
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
N. Pulsos de vazão mínima N. Pulsos de vazão máxima
Pré Pós
b)
0102030405060708090
100
Duração dos pulsos devazão mínima
Duração dos pulsos devazão máxima
Dia
s
Pré Pós
Avaliação de alterações hidrológicas - IHA
Aplicando o método da CHid à avaliação das alterações hidrológicas – curva de permanência
TraipuMorpará + Boqueirão
-2-1,5
-1-0,5
00,5
11,5
22,5
3
1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Ano
mal
ia
Montante UHEs Baixo curso
CHid
Muito úmida
Úmida
Média
Seca
Muito seca
0
1000
2000
3000
4000
5000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
evento
Vazã
o [m
³/s]
seca média úmida muito úmida
Aplicando o método da CHid à avaliação das alterações hidrológicas – curva de permanência
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vazã
o [m
³/s]
1939 a 1977 1979 a 2006
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vazã
o [m
³/s]
1939 a 1977 1979 a 2006
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vazã
o [m
³/s]
1939 a 1977 1979 a 2006
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permanência [%]
Vazã
o [m
³/s]
1939 a 1977 1979 a 2006
CHid Seca CHid Média
CHid Úmida CHid Muito Úmida
TRAIPU
UHE Sobradinho, Moxotó e PAs+ UHE Itaparica
Genz e Luz, 2008 – Simpósio recursos Hídricos do Nordeste - aceito
Aplicando o método da CHid à avaliação das alterações hidrológicas
Método do IHAConsiderando a Condição Hídrica, CHid
b)
Como exemplo,CHid “SECA”
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Mínima -1 dia
Mínima -3 dias
Mínima -7 dias
Mínima -30 dias
Mínima -90 dias
Máxima -1 dia
Máxima -3 dias
Máxima -7 dias
Máxima -30 dias
Vazão característica
Vazã
o [m
3/s]
Pré Pós
-200
-100
0
100
200
300
400
Dia da mínima Dia da máxima Taxa decrescimento(m3/s/dia)
Taxa dedecréscimo(m3/s/dia)
Número deresersões
Pré Pós
0
1
2
3
4
5
N. Pulsos de vazão mínima N. Pulsos de vazão máxima
Pré Pós
0
10
20
30
40
50
60
Duração dos pulsos devazão mínima
Duração dos pulsos devazão máxima
Dia
s
Pré Pós
Aplicando o método da CHid à avaliação das alterações hidrológicas
Método do IHAConsiderando a Condição Hídrica, CHid
b)
Como exemplo,CHid “MUITO ÚMIDA”
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Mínima -1 dia
Mínima -3 dias
Mínima -7 dias
Mínima -30 dias
Mínima -90 dias
Máxima -1 dia
Máxima -3 dias
Máxima -7 dias
Máxima -30 dias
Vazão característica
Vazã
o [m
3/s]
Pré Pós
-200
-100
0
100
200
300
400
Dia da mínima Dia da máxima Taxa decrescimento(m3/s/dia)
Taxa dedecréscimo(m3/s/dia)
Número deresersões
Pré Pós
0
1
2
3
4
5
6
7
N. Pulsos de vazão mínima N. Pulsos de vazão máxima
Pré Pós
0102030405060708090
100
Duração dos pulsos devazão mínima
Duração dos pulsos devazão máxima
Dia
s
Pré Pós
Balanço hídrico simplificado de um reservatório
Corpo da barragem / barramento
Vazão afluente- VA
vertedouro
Vazão efluente-VE
Evaporação -E
Infiltração - I
Sturbina
Demanda - D
Equação:S = VA + P- VE- Retiradas (D + E - I)
Precipitação - P
BALANÇO HIDRICO NO RESERVATÓRIO DA UHE SOBRADINHO – 1978 a 2000
Equação: Retiradas = VA + P- VE - S
Vazão média
Retiradas: 334 m³/s
VE -VS: 298 m³/s
Precip = 44 m³/s-10
0
10
20
30
40
50
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Volu
me
anua
l [bi
m³]
Retirads [bi m³] VE-VS [bi m³]
Distribuição da chuva no baixo curso do RSF- Quadra Nov/Fev
!( !( !( !(
#######
#Sobradinho
PA I
Xingó
PA IVPA II
PA III
Itaparica
SobradinhoMoxoto
Legenda# UHEs
!( lagoas
Nov a FevP [mm]
32,5 - 100
100,1 - 200
200,1 - 300
300,1 - 400
400,1 - 500
500,1 - 600
Distribuição da chuva no baixo curso do RSF- Quadra Mar/Jun
!( !( !( !(
#######
#Sobradinho
PA I
Xingó
PA IVPA II
PA III
Itaparica
SobradinhoMoxoto
Legenda# UHEs
!( lagoas
Mar a JunP [mm]
61,5 - 100
100,1 - 200
200,1 - 300
300,1 - 400
400,1 - 500
500,1 - 600
600,1 - 700
700,1 - 805
Distribuição da chuva no baixo curso do RSF- Quadra Jul/Out
!( !( !( !(
#######
#Sobradinho
PA I
Xingó
PA IVPA II
PA III
Itaparica
SobradinhoMoxoto
Legenda# UHEs
!( lagoas
Jul a OutP [mm]
11,8 - 50
50,1 - 100
100,1 - 200
200,1 - 300
300,1 - 400
400,1 - 500
Vazão ecológica segundo os Métodos Hidrológicos
• Método da curva de permanência de vazões; – Outorga de uso da água – no RSF – 70%Q95 - ANA.
• Método de Tennant (Montana);
• Método da vazão aquática de base: utiliza vazão mediana do mês de menor vazão do ano;
• Método da mediana das vazões mensais;
Dezembro a Maio
Out,Nov,Jun a Set
Condição do rio Enchente Estiagem
Vazões máximas 200% 200%
Faixa Ótima 60 – 100% 60 – 100%
Excelente 60% 40%
Muito bom 50% 30%
Bom 40% 20%
Fraco ou degradada
30% 10%
Pobre ou mínima 10% 10%
Degradação severa 0 – 10%
Vazão ecológica segundo os Métodos Hidrológicos
1939a1977 CHidseca
CHidmédia
CHidúmida
CHid muito úmida
QminHist (diária) 637 637 900 745 790
30%Q95 (diária) – remanescente da Outorga ANA 299 255 333 375 419
Aquática de base (mensal) 1326 971 1323 1498 1844
Tennant – Estiagem – Pobre ou mínima - 10%Qlp 291 208 278 335 449
Tennant – Estiagem – Muito bom - 30%Qlp 874 623 833 1005 1347
Qremanescente (CBHSF) 1300
Resumo comparativo das vazões [m³/s] para o mês crítico do período de estiagem
Qmax mensal (CHid max) Qsetembro entre 978 e 1868 m³/s
Vazão ecológica segundo os Métodos Hidrológicos
Resumo comparativo das vazões [m³/s] para o mês crítico do período de cheia
1939a1977 CHidseca
CHidmédia
CHidúmida
CHid muito úmida
QmaxMed (mensal) 6215 3518 4919 6548 8733
Tennant – vazões máximas - 200%Qlp 5825 4150 5554 6699 8977
Método da Mediana (mensal) 5022 3464 4730 6213 8751
Qmáxima – controle de cheia (diária) 8000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Mes
Vazã
o [m
³/s]
1939a1977 CHid seca CHid média
CHid úmida CHid muito úmida
Variação sazonal Método da Mediana
Método Hidráulico – Perímetro Molhado – faltando consolidação do resultados
Definição da vazão ecológica
Definição de vazões ecológicas – fase I
Aplicação dos métodos hidrológicos e outros para definir vazões “ecológicas” – referências para análises
OK
Avaliação das condições físicas à reprodução das vazões ecológicas
Avaliação da capacidade das estruturas de descargas das barragens para produzir as vazões ecológicas
Por fazer
Definição de vazões ecológicas – fase II
Proposição e aplicação de método ecohidrológico, considerando as informações decorrentes dos demais projetos
??
3 ÚLTIMAS ATIVIDADES DO SUB-PROJETO 1.1
OBRIGADO!!!
[email protected]@ufba.br