Edital MCT/CNPq/CTHidro nº 45/2006 Vazão Ecológica em Bacias Hidrográficas Brasileiras Projeto Geral da Rede Estudo do Regime de Vazões Ecológicas para

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 Francisco

Equipe: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

Ano

Vaz

ão a

nu

al [

m³/

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

Vazão

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

An

om

alia

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

Vaz

ão [

m³/

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 [%]

Va

zão

[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 + 692,6

R2 = 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 [%]

Vaz

ão [

m³/

s]

1939-1977 1979-2006

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10 12 14

Vaz

ão [

m³/

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

nu

al [

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



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

Vaz

ão [

m3/

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


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

An

om

alia

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

Va

zão

[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 [%]

Vaz

ão [

m³/

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 [%]

Vaz

ão

[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 [%]

Vaz

ão [

m³/

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 [%]

Vaz

ão [

m³/

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


Vaz

ão [

m3/

s]

Pré Pós

-200

-100

0

100

200

300

400




Pré Pós

0

1

2

3

4

5


Pré Pós

0

10

20

30

40

50

60



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


Vaz

ão [

m3/

s]

Pré Pós

-200

-100

0

100

200

300

400




Pré Pós

0

1

2

3

4

5

6

7


Pré Pós

0102030405060708090

100



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

Vo

lum

e a

nu

al [

bi m

³]

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 Fev

P [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 Jun

P [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 Out

P [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%


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


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

Vaz

ão [

m³/

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!!!

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