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Desafios Ambientais e de Sustentabilidade em Engenharia

Sustentabilidade do uso da água.Impactos das alterações climáticas na

Rodrigo Proença de Oliveira

Impactos das alterações climáticas naprática de engenharia

O caso da gestão da água

Recursos hídricos versus população

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 2

Captação de água

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 3

Captação por utilização e origem

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 4

Agricultura

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Variabilidade do escoamento(Desvio do Esc_p10% versus Esc_med)

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/106

Stress hídrico em 2007

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Escassez de água: física e económica

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Abastecimento de água

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Saneamento

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 10

Perdas por fenómenos de cheia (% do GDP)

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Desafios futuros

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Explosão demográfica

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Aumento do rendimentoTaxa anual de aumento do GDP per capita (1990-2007)

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Transferências de água virtual

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Evolução das necessidades de água no Mediterrâneo

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Migração

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Alterações climáticas

Variação do escoamento anual 2100 (%)

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Necessidades de produção de energia

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Biocombustíveis

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Necessidades de água para abastecer a população

mundial com uma dieta de 3000 kcal/pc/dia

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Algumas pistas para

ultrapassar este desafioultrapassar este desafio

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Recursos hídricos disponíveis

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Reutilização de água

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Importância de origens não convencionais

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Cenários de Alterações

Climáticas para PortugalClimáticas para Portugal

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Cenários climáticos 2070-2099 Norte

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Fonte: SIAM

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Cenários climáticos 2070-2099 Centro

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Fonte: SIAM

29

Cenários climáticos 2070-2099 Sul

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Fonte: SIAM

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Impactos nos recursos hídricos

Estimulo climático

Gases com efeito de estufa

Saúde

Concentração de GEE

Temperaturado ar

Nível médio

Emissões de GEE

Biodiversidade

Energia

Industria

Turismo

Zonas Costeiras

Agricultura

Saúde

Energia Florestas

Biodiversidade

Pescas

Turismo

Recursos hídricos

Outros sectores

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PrecipitaçãoNível médio do mar

Necessidades de água

Quantidade de água

Balanço hídrico

Fenómenos extremos

Cheias e Secas

Qualidade da água

Agricultura

Sócio-economia

Disponibilidades de água

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Impactos das alterações climáticas nos

recursos hídricos portugueses

Impacto Cenário Causa

• Disponibilidades da água

• Redução da disponibilidade de água:

• superficial (escoamento);

• subterrânea (recarga);

• Aumento do risco de seca;

• Diminuição dos valores anuais de precipitação;• Aumento da variabilidade da precipitação;• Aumento da assimetria regional de precipitação; • Aumento da assimetria sazonal de precipitação;

• Necessidades da água • Possível aumento das necessidades de água para rega;

• Aumento da evapotranspiração;• Reforço da capacidade hidroelectrica;• Aposta em biocombustíveis;• Aumento das necessidades de

água para produção de energia;• Aposta em biocombustíveis;

• Risco de cheias • Aumento do risco, intensidade e frequência das cheias;

• Aumento da variabilidade do regime de precipitação;• Aumento dos valores máximos da precipitação(Norte);

• Qualidade das águas superficiais

• Diminuição da qualidade da água

• Degradação da saúde dos ecossistemas fluviais

• Diminuição do escoamento;• Aumento da temperatura da água;• Aumento das cargas poluentes difusas.

• Qualidade das águas subterrâneas

• Salinização dos aquíferos • Subida do nível médio do mar;• Aumento da evapotranspiração;•Diminuição da recarga;

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Ciclo urbano da água: Serviços da agua

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Impactos no abastecimento de água

• Disponibilidade de água:

– Diminuição de volumes anuais de escoamento e recarga;

– Aumento da sazonalidade do escoamento;

– Incremento da situações de conflicto com outros usos da água.

– Degradação da qualidade da água superficial e subterrânea ;

• Sistema de tratamento:

– Redução da eficácia, nomeadamente da fase de desinfecçãomicrobiológica;

• Riscos associados à infra-estruturas:

– Aumento do risco de inundação costeira ou fluvial das infra-estruturas;

– Alteração das condições de operação das infra-estruturas de captação, nomeadamente decorrentes da alteração do regime de variaçãohidrométrica e piezométrica.

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Impactos na drenagem e tratamento de águas

residuais

• Drenagem de sistemas pluviais ou unitários:

– Incremento das necessidades de drenagem de situações de pluviosidadeintensa;

– Alteração das condições de descarga dos sistemas costeiros que descarregamno mar;

– Diminuição da eficácia da auto-limpeza em resultado do aumento da duraçãodos períodos secos ou de caudal reduzido;dos períodos secos ou de caudal reduzido;

• Sistemas de tratamento:

– Aumento das necessidades de tratamento em curtos periodos tempo;

• Aumento da variabilidade da concentração de contaminantes; Descarga no meioreceptor

– Aumento do risco de descargas não controladas;

– Incremento das restrições e/ou critérios de rejeição no meio hídrico;

• Riscos associados à infra-estruturas:

– Aumento do risco de inundação costeira ou fluvial das infra-estruturas.

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Resposta às alterações climáticas

ADAPTAÇÃO

MITIGAÇÃOEmissões de gases com efeito de estufa

Concentração de gases com efeito de estufa

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Estimulo climático

Exposição

Sensibilidade

Capacidade de adaptação

Vulnerabilidade

ADAPTAÇÃO

Adaptação:

• Autónoma vs planeada;

• Local, regional ou nacional;

• Individual, organização, Estado.

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Mitigação

• Think global! Act local!• Reduzir as emissões

– Reduzir as emissões dos transportes;– Reduzir de perdas energéticas nos edifícios;– Promover a utilização de fontes de energia – Promover a utilização de fontes de energia renovável;

– Valorizar os resíduos ou os dejectos animais como fonte de energia; redução de emissões.

• Promover o sequestro de carbono.

• PNAC: Plano Nacional para as Alterações ClimáticasIST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 37

Emissões excedem pior cenário

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Estratégias de adaptação

Estratégia Explicação Exemplo

Suportar custos Não fazer nada Viver com o aumento do

risco de cheia

Reduzir a exposição Mudar de localização

Deslocar a actividade

Mover frota pesqueira

para o Norte

Reduzir a exposição Evitar danos, adoptando

medidas de redução da

Construir infra-estruturas

de protecção

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

medidas de redução da

vulnerabilidade

de protecção

Reduzir a exposição Suspender actividade não

sustentáveis na nova

realidade climática

Promover turismo de

meia-estação num local

de turismo de praia

Promover capacidade

de adaptação

Distribuir os custos por

diferentes áreas ou grupos

populacionais

Seguros de cheias ou de

culturas

Promover capacidade

de adaptação

Aumentar a resiliência dos

sistemas

Reduzir stresses de

origem não climática

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Exemplos de adaptação

• Redução da exposição:– A redução das necessidades de água para valores mais baixos da curva

de distribuição da disponilidade;

– A deslocalização de pessoas e bens de zonas com risco de inundação significativos;

– A construção de infra-estruturas de protecção de zonas em risco.

– A deslocalização ou suspensão de actividades não sustentáveis na nova – A deslocalização ou suspensão de actividades não sustentáveis na nova realidade climática.

• Promoção da capacidade de adaptação:– A generalização de seguros para compensação de danos devidos ao

aumento da variabilidade climática (e.g. seguros de colheitas ou seguros de danos de cheias);

– A redução de pressões de origem não climática sobre os ecossistemas aquáticos, proporcionando um buffer adicional para pressões resultantes das alterações climáticas;

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 40

Possíveis medidas de adaptação

Reduzir a procura de águaMedidas

Techn. Econ. Leg. I&Com

Redução de perdas nos sistemas de adução e de distribuição;

Redução do consumo de água;

Reutilização da água e compatibilização do uso da água com a sua qualidade;

Compatilização geográfica da procura da água com a oferta da água.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 41

Assegurar abastecimento de águaMedidas

Techn. Econ. Leg. I&Com

Melhor aproveitamento da capacidade de regularização e de adução instalada;

Melhor aproveitamento dos recursos hídricos subterrâneos;

Promoção a recarga de aquíferos, incluindo através de recarga artificial;

Protecção das massas de água para redução da sua contaminação;

Aumento da capacidade de armazenamento e de regularização de escoamento;

Transferência de água entre bacias ou sub-bacias;

Dessalinação da água do mar ou de águas salobras;

Possíveis medidas de adaptação

Protecção contra cheirasMeasures

Techn. Econ. Leg. II&Com

Deslocação de bens e pessoas das zonas com elevado risco de cheia

Melhoria dos sistema de vigilância e alerta

Reforços das infra-estruturas de defesa

Incremento do volume de encaixe para atenuação de cheias

Promoção da qualidade da água e ecossistemas

Measures

Tecn. Econ. Leg. II&Com

Reduzir stress de origem não climática, nomeadamente decorrente da descargasde poluentes

Controlo da erosão e da poluição difusa

Redução das captações superficiais para manutenção de um regime escoamentoadequado

Assgurar conectividade entre massas de água

42IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Desafio da adaptação

• Dificuldades:

• Incerteza associada aos

cenários climáticos,

sobretudo no que se refere

a eventos raros e extremos;

• Valorização monetária dos

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

• Valorização monetária dos

custos dos impactos;

• Avaliação dos custos

indirectos;

• Consideração dos impactos

irreversíveis;

• Uso de taxas de desconto

para horizontes de projecto

muito longos.

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Impactos das medidas de adaptação à

subida do nível médio do mar

Cenário SRES A2

Fonte: EC JRC PesetaIST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 44

Desafios da adaptação

• Avaliação dos custos de inacção versus de adaptação;• Calendarização da estratégia de adaptação

RiscoNão

adaptar

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

TempoDecisão

adaptar

Adaptação progressiva

Adaptação por precaução

Nível de risco

aceitável

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Princípios da adaptação

• Antecipar:– Planear com os dados disponíveis;– Actuar com níveis de incerteza significativos;

• Adoptar uma metodologia clara e uma visão estratégica:– Pensar a longo prazo;– Abordar todos os aspectos das alterações climáticas;– Identificar prioridades;– Identificar prioridades;

• Envolver todos os interessados;– Distribuir responsabilidade e monitorizar resultados;

• Utilizar a melhor informação possível:– Rever regularmente o plano de adaptação;

• Ser flexível:– Diminuir a vulnerabilidade e promover a resiliência;– Promover capacidade de análise e de decisão;– Evitar decisões que restrinjam opções futuras.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 46

Holanda: Room for the river: Constatação

• O território protegido pelos diques é cada vez mais urbanizado e por infra-estruturas e vez mais urbanizado e por infra-estruturas e serviços de valor crescente;

• Durante as cheias de 1993 e 1995, o Reno foi contido no seu leito, mas …;

• Em caso de rotura dos diques, as consequências seriam catastróficas;

• O actual modelo de ocupação do território não é viável;

• Aumentar e reforçar os diques não é solução; É preciso quebrar a tendência.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 47

Room for the river: O risco é insustentável

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 48

Room for the river: Solução

• Dar espaço ao rio Reno;

• Objectivos:– Reduzir o risco de cheias;– Melhorar a qualidade da água.

• Metas:– Até 2015: Assegurar uma capacidade de escoamento de 16’000 m3/s;

– Até 2020: Reduzir os níveis máximos de cheia em 70 cm.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 49

Room for the river: Medidas

• Medidas

– Remoção de obstáculos;

– Rebaixar o leito de cheia;

– Afastamento de diques;

– Alargamento do leito de tempo seco;

– Melhoria do dique (casos pontuais);– Melhoria do dique (casos pontuais);

– Rebaixamento do canal;

– Remoção dos polders.

• Custo:

– 2.1 biliões de euros;

• Estão previstas medidas adicionais para as próximas décadas que proporcionão mais espaço ao rio.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 50

Room for the river: Medidas

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 51

Room for the river: Plano base: 2015

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 52

Hydrometropole

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Fonte: Pavel Kabat, Wageningen Univ.

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Hydrometropole

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Fonte: Pavel Kabat, Wageningen Univ.

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UK: DEFRA: Project Appraisal Guidance

• Orientações que são revistas periodicamente: 2003, 2004 e Out.2006

• Os valores apresentados são diferenciados:– Allowances: associados a um

grau de incerteza baixo (e.g subida do nível médio do

DEFRA: Project appraisal guidance: procedural guidance for operating authorities (Out. 2006)

subida do nível médio do mar);

– Indicative sensitive ranges:

associados a um grau de incerteza elevado (e.g. precipitação máxima, caudal máximo,altura da onda)

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 55

Swedish design floods guidelines

• The Swedish design flood guidelines: a edição de 1990 foi revista em 2007;

• 4 cenários (2070-2100):– Regime de precipitação;– Regime de queda de neve e degelo;

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10

Model Change in

max. Precip.

Change in

seq. volume

RCAO-H/A2 +19% +3%

RCAO-H/B2 +4% +5%

RCAO-E/A2 +26% +35%

RCAO-E/B2 +17% +35%

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Australia

• Possiveis impactos:– Aumento do consumo de energia;– Deterioração mais rápida de infra-

estruturas (e.g. pavimentos);– Maior frequência de falhas de

operacionalidade de infra-estruturas;estruturas;

– Maior risco de fogos;– Maior risco de erosão costeiras;– …..

• Acções:– Para cada tipo de impacto são

apresentadas possiveis medidas de adaptação e indicações de como avaliar os seus custos.

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 57

Australia: infra-estruturas e planeamento

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 58

Australia: Risco de erosão costeira

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 59

Australia: Risco de incendios

• Aumento em 0,5 m das zonas livres (sem vegetação) ao longo das estradas;

• Selecção de espécies de árvores com menor risco de incêndio para as zonas urbanas;

• Melhoria da infra-estrutura de disponibilização de água para combate a incêndios;

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 60

Actividade neste domínio

IST / DASE: @Rodrigo Proença de Oliveira 2009/10 61

Clima

Água

EnergiaAlimentos

Just because something doesn't do what you planned it to do

doesn't mean it's useless.

Thomas A. Edison

In preparing for battle I have always foundÁgua In preparing for battle I have always foundthat plans are useless,

but planning is indispensable.

Dwight D. Eisenhower