Qualificação de Dadosarquivos.ana.gov.br/institucional/sge/CEDOC/Catalogo/... · 2014. 2. 5. · 9 01 APRESENTAÇÃO O Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição

Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de

Vazões Naturais no País

RESUMO EXECUTIVO

BRASÍLIA2011

República Federativa do BrasilDilma Vana RousseffPresidenta

Ministério do Meio AmbienteIzabella Mônica Vieira TeixeiraMinistra

Agência Nacional de ÁguasDiretoria ColegiadaVicente Andreu Guillo (Diretor-Presidente)Dalvino Troccoli FrancaPaulo Lopes Varella NetoJoão Gilberto Lotufo ConejoPaulo Rodrigues Vieira

Secretaria-Geral (SGE)Mayui Vieira Guimarães Scafuto

Procuradoria-Geral (PGE)Emiliano Ribeiro de Souza

Corregedoria (COR)Elmar Luis Kichel

Auditoria Interna (AUD)Edmar da Costa Barros

Chefia de Gabinete (GAB)Horácio da Silva Figueiredo Junior

Coordenação de Articulação e Comunicação (CAC)Antônio Félix Domingues

Coordenação de Gestão Estratégica (CGE)Bruno Pagnoccheschi

Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos (SPR)Ney Maranhão

Superintendência de Gestão da Rede Hidrometeorológica (SGH)Valdemar Santos Guimarães

Superintendência de Gestão da Informação (SGI)Sérgio Augusto Barbosa

Superintendência de Apoio à Gestão de Recursos Hídricos (SAG)Rodrigo Flecha Ferreira Alves

Superintendência de Implementação de Programas e Projetos (SIP)Ricardo Medeiros de Andrade

Superintendência de Regulação (SRE)Francisco Lopes Viana

Superintendência de Usos Múltiplos e Eventos Críticos (SUM)Joaquim Guedes Correa Gondim Filho

Superintendência de Fiscalização (SFI)Flavia Gomes de Barros

Superintendência de Administração, Finanças e Gestão de Pessoas (SAF)Luís André Muniz

© Agência Nacional de Águas – ANA, 2011

Setor Policial Sul, Área 5, Quadra 3, Blocos B, L, M e T.CEP: 70610-200, Brasília – DF.PABX: (61) 2109-5400 | (61) 2109-5252www.ana.gov.br

RHA Engenharia e Consultoria SS Ltda – RHA, 2011

Rua Voluntários da Pátria nº 233 , Sala 134CEP: 80020-942, Curitiba – PR.PABX: (41) 3232-0732www.rhaengenharia.com.br

Equipe editorial:

Bolivar Antunes MatosCandice Schauffert GarciaFlávio Hadler Tröger

Supervisão editorial:

Bolivar Antunes MatosFlávio Hadler Tröger

Elaboração dos originais:

Agencia Nacional de ÁguasRHA Engenharia e Consultoria

Revisão dos originais:

Núcleo de Estudos Hidrológicos da Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos

Produção:

RHA Engenharia e Consultoria – www.rhaengenharia.com.brTextos: Candice Schauffert GarciaProjeto gráfico: Fabiano CardosoCapa: Fabiano CardosoDiagramação: Fabiano CardosoMapas temáticos: Claudia Ione Scheeren dos SantosRevisão: Candice Schauffert Garcia

Fotografias:

Banco de imagens da ANA

Todos os direitos reservados.

É permitida a reprodução de dados e de informações contidos nesta publicação, desde que citada a fonte.

AGRADECIMENTOS

A Agência Nacional de Águas agradece aos órgãos abaixo listados pelo fornecimento de informações a este projeto.

• CEEE-GT (Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica) do Estado do Rio Grande do Sul

• COPEL – Companhia Paranaense de Energia• CPFL Geração de Energia S/A• DNOCS – Departamento Nacional de Obras Contra as Secas• Funceme - Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos• Itaipu Binacional• ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico

EQUIPE TÉCNICA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS

Coordenação Geral – Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos

Ney Maranhão – SuperintendenteSérgio Rodrigues Ayrimoraes Soares – Superintendente Adjunto

Coordenação Executiva

Flávio Hadler Tröger – Coordenador do Núcleo de Estudos HidrológicosBolivar Antunes Matos – Gestor do Contrato

Equipe técnica

Alexandre Abdalla AraujoCláudio Bielenki JuniorFernanda Abreu Oliveira de SouzaMarcos Irineu PufalSaulo Aires de SouzaTeresa Luisa Lima de Carvalho

Colaboradores

Alexandre do PradoAndré Raymundo PanteAntonio Cardoso NetoCarlos Alberto Perdigão PessoaEurides de OliveiraFlávio Hermínio de CarvalhoGabriel Meldau LemosJoão Augusto Bernaud BurnettJoão Bosco Rondon SantosJoaquim Guedes Correa Gondim FilhoJosé Aguiar de Lima JúniorKlaus ReitzLigia Maria Nascimento de AraújoLuciana Roberta Sarmento da SilvaMárcia Regina Silva Cerqueira CoimbraMárcio Tavares NóbregaMaria Célia Alencar Machado da SilvaRaymundo Nonato BorgesValdemar Santos GuimarãesWalszon Terlizzie Araújo Lopes

EQUIPE TÉCNICA – RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA SS LTDA

Coordenação GeralLaertes Munhoz da Cunha

Coordenação ExecutivaCandice Schauffert Garcia

Coordenação Técnica

Laertes Munhoz da CunhaIrani dos SantosCandice Schauffert GarciaHeinz Dieter Oscar August FillLuiz Fujio Kamogawa

Equipe TécnicaArtur Sass BragaAugusto dos Santos PereiraCamila Strapasson dos SantosCesar Augusto Crovador SiefertClaudia Ione Scheeren dos SantosDiego Alessandro da Silva FerreiraDiego Sami FrantzEduardo Vedor de PaulaFelipe Costa Abreu LopesFelipe Vanhoni JorgeFernando Helmuth Syring MarangonGilson Bauer SchultzJefferson de SouzaJéssica Guerreiro de MirandaJonas Heitor KondageskiJorge FestaKaren Estefania Moura BuenoLetícia Nunes da CostaLuciana Zabrocki BorgesRoberto Fabris GoerlRodrigo Marcos de SouzaRonald Eugenio Manz

Consultores Eloy KaviskiEdson ManassesFabiano SaraivaMarcos Vinicius Andriolo

ColaboradoresAna Paula Marés MikosikAndré NagalliAngela D. Lima Santa BarbaraCarolina MesquitaFábio ManassesNataniel Edgar Bassi MassuliniRaquel CanaleSabina Dessartre Mendonça

Responsável Técnico RHA Engenharia e Consultoria SS LtdaCandice Schauffert GarciaCREA PR–67059/D

Sumário

01. APRESENTAÇÃO 902. QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS E RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS 11

2.1. RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS 112.2. QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS 12

03. OBJETIVO 143.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 14

04. DESCRIÇÃO DO PROJETO 164.1. PRINCIPAIS ETAPAS DO PROJETO E ATIVIDADES 16

4.1.1. Coleta de Dados 164.1.2. Elaboração e Tratamento da Base Cartográfica 174.1.3. Consistência de Dados 184.1.4. Preenchimento e Extensão de Séries Pluviométricas 234.1.5. Geração de Séries de Totais de Precipitação Médios Mensais 234.1.6. Geração de Vazões Naturais / Preenchimento e Extensão de Séries Fluviométricas 234.1.7. Qualificação das Séries Hidrológicas 264.1.8. Armazenamento e Disponibilização de Resultados 27

4.2. PRODUTOS 2805. CONSIDERAÇÕES INICIAIS 3006. BASE CARTOGRÁFICA E ESTAÇÕES HIDROMÉTRICAS SELECIONADAS 32

6.1. BASE CARTOGRÁFICA 326.2. REDES PLUVIOMÉTRICA E FLUVIOMÉTRICA 34

6.2.1. Rede Pluviométrica 346.2.2. Rede Fluviométrica 37

6.3. RESERVATÓRIOS 396.4. DISTÂNCIAS ENTRE AS SEÇÕES DE INTERESSE 416.5. ARQUIVOS DIGITAIS 41

07. 07ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS 437.1. BASE DE DADOS 437.2. MÉTODOS 43

7.2.1. Grupos Homogêneos 437.2.1.1. Análise de Componentes Principais 447.2.1.2. Formação dos Grupos Homogêneos 457.2.1.3. Aplicativo Computacional para Geração dos Grupos Homogêneos 45

7.2.2. Curva Duplo Acumulada (CDA) 467.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 47

08. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS OPERATIVOS 508.1. VALIDAÇÃO DOS DADOS OPERATIVOS DOS ESTUDOS DO ONS 50

8.1.1. Métodos 508.1.2. Análise dos Dados Operativos 50

8.2. IDENTIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVOS 518.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 53

09. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS FLUVIOMÉTRICOS 569.1. BASE DE DADOS 569.2. MÉTODOS 56

9.2.1. ANÁLISE DAS CURVAS DE DESCARGA 579.2.2. ANÁLISE DE COTAS E VAZÕES 58

9.3. RESULTADOS 6010. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DAS SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS 63

10.1. BASE DE DADOS 6310.2. MÉTODOS 63

10.2.1. Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-Regressivo de Ordem 1 * SMMAR(1) 6310.2.2. Modelo da Ponderação Regional por Médias (PRM) 6310.2.3. Modelo da Ponderação Regional por Correlação (PRC) 63

10.3. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS 6410.4. ORGANIZAÇÃO DOS DADOS 6510.5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 65

Sumário

10.6. CONSIDERAÇÕES FINAIS 6911. PRECIPITAÇÃO MÉDIA 71

11.1. BASE DE DADOS 7111.2. MÉTODOS 71

11.2.1. Inverso do Quadrado da Distância (IQD) 7211.3. PRECIPITAÇÃO MÉDIA 7211.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 73

12. SÉRIES DE USOS CONSUNTIVOS 7512.1. INTRODUÇÃO 7512.2. CARACTERIZAÇÃO DO SEUCA2 7512.5. ATUALIZAÇÃO DOS DADOS CLIMATOLÓGICOS E PLUVIOMÉTRICOS 7712.6. RECONSTITUIÇÃO DAS BASES CARTOGRÁFICAS 7812.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 80

13. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES FLUVIOMETRICAS 8413.1. BASE DE DADOS 8413.2. MÉTODOS 8413.3. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES FLUVIOMÉTRICAS 84

13.3.1. Formação dos grupos para preenchimento e extensão das séries fluviométricas: 8513.4. RESULTADOS 85

14. RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS 8814.1. ÁREAS DOS ESPELHOS DE ÁGUA 8814.2. RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES 8914.3. PLANILHAS PARA A RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS 9014.4. RESULTADOS 91

15. AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS 9315.1. ANÁLISE DE ESTACIONARIEDADE 9315.2. TESTES ESTATÍSTICOS 93

15.2.1. Detecção e Teste de Tendências e Shifts em Séries Hidrológicas 9415.2.1.1. Determinação e Teste de Tendências 9415.2.1.2 Determinação e Teste para “shifts” na Média 9415.2.1.3 Determinação e Teste para “shifts” na Variância 9515.2.1.3 Determinação e Teste para “shifts” na Variância 9515.2.1.4 Subdivisão da Série em Duas Amostras 95

15.3. RESULTADOS 9515.4. ANÁLISE CRÍTICA DOS RESULTADOS 9615.5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 101

16. QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS 10316.1. MÉTODOS 10316.2. QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS 103

16.2.1. Índice de Qualidade Geral das Séries Pluviométricas – Índice Q 10416.2.2. Índices de Estacionariedade: Tendência e Saltos – Índice E 10416.2.3. Intervalo de Notas de Qualificação 105

16.3. QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES FLUVIOMÉTRICAS 10516.3.1. Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas 10516.3.2. Análise de Estacionariedade: Tendência e Saltos 106

16.4. FICHAS DE QUALIFICAÇÃO 10616.4.1. Séries Pluviométricas 10616.4.2. Séries Fluviométricas 107

16.5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 11116.5.1. Análise dos Resultados da Qualificação das Séries Pluviométricas 11116.5.2. Análise dos Resultados da Qualificação das Séries Fluviométricas 113

17. CONSIDERAÇÕES FINAIS 11718. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 122

9

01 APRESENTAÇÃO

O Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País foi desenvolvido no âmbito do Programa Nacional de Desenvolvimento dos Recursos Hídricos - PROÁGUA Nacional, mediante recursos do Banco Mundial1. O PROÁGUA Nacional teve como objetivo geral contribuir para a melhoria da qualidade de vida da população, especialmente nas regiões menos desenvolvidas do País, mediante planejamento e gestão dos recursos hídricos simultaneamente com a expansão e otimização da infra-estrutura hídrica, de forma a garantir a oferta sustentável de água em quantidade e qualidade adequadas aos usos múltiplos.

Dentro deste contexto, a Agência Nacional de Águas – ANA, atendendo às atribuições que lhe são conferidas pela Lei 9.984/ 2000, contratou o Projeto em epígrafe, em função da importância estratégica desses dados nos estudos de planejamento e gestão de recursos hídricos. Conforme os termos do Contrato nº 016/ANA/2009 a empresa responsável pela realização dos estudos foi a RHA Engenharia e Consultoria SS Ltda (RHA), com sede em Curitiba, Estado do Paraná, Brasil.

Os estudos previstos no Projeto destinam-se a disponibilizar séries confiáveis de precipitação e vazão,comníveisdequalidadedefinidosecomperíodoshomogêneos,provendoumabasedeinformaçõesparaatomada de decisões e o planejamento dos usos da água.

O Projeto contempla bacias em praticamente todo o território nacional sobre as quais se considera o desenvolvimentodeetapasrelativasàcoletadedados,análisedeconsistênciapluviométricaefluviométrica,preenchimento e extensão de séries mensais, geração de totais de precipitação médios mensais, reconstituição desériesdevazõesnaturaismédiasmensais,qualificaçãodassérieshidrológicasearmazenamentodosresultados e produtos correspondentes. O presente documento tem como objetivo consolidar o conhecimento utilizado em cada uma destas etapas, bem como o de disseminar as metodologias e resultados produzidos, constituindo-se em uma referência técnica para futuros trabalhos, no âmbito dos setores relacionados ao uso dos recursos hídricos.

1 Acordo de empréstimo nº 4310-BR.

APRESENTAÇÃO

Cataratas do Iguaçu, Foz do Iguaçu – PR / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

10 11

02 QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS E RECONSTITUIÇÃO DE

VAZÕES NATURAIS

2.1. RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

O gerenciamento dos recursos hídricos e a tomada de decisão relativamente à projetos relacionados ao uso da água, devem ter por base as características de disponibilidade e variabilidade deste recurso intrínseco nas séries hidrológicas naturais, ou seja, aquelas séries observadas sem a influênciadireta ou indireta das ações antrópicas impostas às bacias hidrográficas. Dada a necessidadede implantação de obras hidráulicas que sustentam as necessidades vitais do ser humano e o desenvolvimentonacional,muitasdassériesfluviométricasobservadasnãoretratammais,emsuatotalidade, as suas características hidrológicas naturais, devendo, portanto, ser submetidas ao um processo de reconstituição de vazões naturais. A reconstituição das vazões naturais tem, portanto a finalidadederesgatarascaracterísticasoriginaisdemagnitudeevariabilidadedasvazõesafetadaspelas ações antrópicas nas bacias (ONS, 2005).

Os reservatórios construídosao longodos cursosdeágua, independentementedofimaque sedestinam, comumente são os responsáveis pela maior alteração no regime das vazões no trecho de jusante. A função de regularização das vazões exercida pelos reservatórios de abastecimento e de geração de energia consiste basicamente no armazenamento de água nas épocas de hidrologia favorável,parasuprimentodadeficiênciadeáguaemépocasdeestiagem.Osreservatóriosoperadospara o controle de cheias mantêm-se com um volume vazio (volume de espera) para reter parcela dovolumeafluente,porocasiãodeocorrênciadeenchentes,minimizandoeventuais inundaçõespara jusante. Além disto, o espelho de água formado pela acumulação produz o fenômeno da evaporação que ocorre a uma taxa diferenciada da evapotranspiração original sobre a área alagada, proporcionando alteração na disponibilidade final do recurso hídrico no trecho a jusante. Outroaspectoqueinfluencianascondiçõesnaturaisdassériesdevazãoéaintervençãodoserhumanono corpo hídrico com a retirada de água para determinado fim (usos consuntivos), sendo queposteriormente parcela da mesma água é devolvida ao próprio rio, ou então, em alguns casos, estaáguaédestinadaparaoutrocorpohídrico,configurandooquesechamadetransposiçãodebacia. Estas situações e a operação imposta pela própria razão da existência dos reservatórios artificiaisalteramoregimenaturaldasvazões,impedindomuitasvezesqueassériesfluviométricasobservadas sejam utilizadas no gerenciamento, planejamento e tomadas de decisão, relativamente aos recursos hídricos, sem um processamento prévio que lhe devolva, o tanto quanto possível, as suas características naturais.

A gestão dos recursos hídricos deve ser calcada em séries hidrológicas que apresentem condições naturais, de modo a possibilitar a inferência estatística sobre os eventos de interesse. Desta forma asmodificaçõescausadaspelaaçãodohomem,sejacomaconstruçãodereservatórios,sejapelosusos consuntivos que se estabelecem na bacia, ou por qualquer outra interferência na mesma, devem ser consideradas quando do processo de reconstituição de vazões naturais. No entanto, a complexidade das relações que governam o ciclo hidrológico impede que se consiga reproduzir exatamente as vazões que a natureza produziria na bacia sem interferência humana.

Os estudos de reconstituição de vazões naturais têm como meta aproximar-se ao máximo desta situação, contemplando as variáveis que mais interferem no mecanismo de geração de vazões. Os efeitos de armazenamento dos reservatórios de montante (registre-se que reservatórios de pequena regularização podemmodificar as vazões em pequenas escalas de tempo e qualqueralteraçãoserinsignificantenaescalamensal),aevaporaçãolíquidadecorrentedasubstituiçãodaevapotranspiração pela evaporação nas áreas alagadas, os usos consuntivos e a deformação dos hidrogramas devido às alterações dos tempos de propagação das vazões.

Os estudos de reconstituição de vazões naturais podem ser realizados na escala diária ou mensal. Quantomenorforaescaladetempoconsideradamaioradificuldadedereproduzirascondiçõesnaturais, uma vez que aspectos como os relacionados à propagação de vazões, às variações de volumes acumulados na calha do rio e áreas alagadiças, à variabilidade diária das vazões de usos consuntivosedasevaporaçõestornam-semaissignificativosemuitasvezesimpossíveisdeseremcorretamente avaliados.

QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS E RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

Curupa, SC / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

12 13

02 QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS E RECONSTITUIÇÃO DE

VAZÕES NATURAIS

2.2. QUALIFICAÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS

Os avanços tecnológicos relacionados aos equipamentos de aquisição e transmissão de dados hidrométricos,bemcomoosavançosdainformática,comreflexosnacapacidadedearmazenamentoe na velocidade de processamento de softwares e aplicativos, motivam as pesquisas e o desenvolvimento de modelos que buscam melhor representatividade do ciclo hidrológico. Entretanto, ao não se dispor de dados e séries hidrológicas de qualidade, estes avanços tecnológicos não se traduzem na qualidade dos resultados obtidos. Sob esta ótica é importante ter-se previamente ciência da qualidade dos dados disponíveis para análise, de modo a que se possa, tanto quanto possível, nodesenvolvimentodeumprojeto, selecionaruma redede informações confiável quepossibilite a geração de resultados mais próximos à realidade física dos processos considerados.

Sabe-se que diversos fatores podem contribuir para a obtenção de séries hidrológicas de qualidade. Dentre estes fatores pode-se salientar a escolha do local para a instalação das estações, o tipo de instalação existente, a precisão dos instrumentos de aquisição de dados, a formação e responsabilidade dos observadores, a rotina de operação e a periodicidade de visita das equipes de manutenção, os erros de digitação das cadernetas de campo e o ajuste de curvas de descarga, no caso de estações fluviométricas.Entretanto,osdadosobservados,quandosubmetidosaumaanálisedeconsistêncialocal e/ou regional, retratam de alguma forma a qualidade da série e um diagnóstico, relativo à qualidadedosmesmos,podeserdefinidoatravésdeíndicespreviamenteselecionadosecombasena subjetividade da equipe de analistas envolvidos no processo de consistência.

Tendo por base o estudo de consistência desenvolvido, podem-se criar índices que permitam qualificar,porconceitoounota,assérieshidrológicasanalisadas.Demaneirageralosinstrumentosdemediçãoinstaladosnaestação,otamanhodasérieoriginal,oscoeficientesdecorrelaçãodosmodelos que permitiram o preenchimento e extensão das séries, o número ou percentual de dados consistidos, preenchidos e estendidos, a homogeneidade e estacionariedade das séries, bem como a proximidade com outras estações constituem-se em elementos a serem considerados quando da definiçãodométododequalificaçãodasséries.

OBJETIVO

Lagoas Naturais, Osorio – RS / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

14 15

03 OBJETIVO

OobjetivogeraldoProjetoéqualificarsériesmensaisdeprecipitaçãoevazãonoPaísereconstituirsériesdevazõesnaturaisemestaçõesfluviométricasselecionadas.

3.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Obter a precipitação média, com períodos homogêneos, nas áreas de drenagem das estações fluviométricasselecionadas;

• Obtersériestemporais,comperíodoshomogêneos,nasestaçõesfluviométricasselecionadas;

• Reconstituirsériesdevazõesnaturaisemestaçõesselecionadas;

• Fornecer um grau de qualidade aos dados pluviométricos, em função da precisão, da estacionariedade, darepresentatividade,daconsistência,daextensãoeoutrosparâmetrospropostos;

• Fornecerumgraudequalidadeaosdadosfluviométricos,emfunçãodaprecisão,daestacionariedade,da representatividade, da consistência, da extensão, dos efeitos dos usos múltiplos e outros parâmetrospropostos;

DESCRIÇÃO DO PROJETO

Rio Nhundiaquara, Morretes – PR / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

16 17

04 DESCRIÇÃO DO PROJETO

4.1. PRINCIPAIS ETAPAS DO PROJETO E ATIVIDADES

O Projeto foi estruturado e desenvolvido em etapas que agregam diversas atividades. As etapas consideradasforam:i)ColetadeDados;ii)AnálisedeConsistência;iii)PreenchimentoeExtensãodeSéries;iv)GeraçãodeSériesdeTotaisdePrecipitaçãoMédiosMensais;v)ReconstituiçãodeSériesdeVazõesNaturais;vi)QualificaçãodasSériesHidrológicas;vii)ArmazenamentoeDisponibilizaçãodeResultados. Estas etapas encontram-se detalhadas conforme apresentado na seqüência.

4.1.1. Coleta de Dados

Etapa de iniciação do Projeto, relativa ao levantamento e interpretação dos dados e informações recebidos do contratante no período de interesse do Projeto (1931-2007). O principal produto desta fasefoiaidentificaçãoesolicitaçãodeeventuaiscomplementaçõesnecessáriasparaodesenvolvimentodas etapas subseqüentes. Dizem respeito a esta etapa as seguintes atividades, detalhadas à seqüência:

A. PesquisaBibliográficaparaLevantamentoeColetadeEstudosHidrológicosSimilares;

B. ColetadeDadosHidrometeorológicos(Pluviométricos,FluviométricoseClimatológicos);

C. ColetadeDadosCadastraisdosReservatórios;

D. ColetadeDadosHidrometeorológicosedeDadosOperativosdeEstudosAnteriores(ONS);

E. ColetadeDadosdeCensosDemográficos,Agropecuários,IndustriaiseLimitesdeMunicípio.

A. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA PARA LEVANTAMENTO E COLETA DE ESTUDOS HIDROLÓGICOS SIMILARES

Oobjetivoprincipaldestaatividadeconsistiuem identificarasestaçõeshidrológicasereservatórioscontemplados nos estudos anteriores, verificar eventuais especificidades quanto aos métodos deconsistência,dereconstituiçãodevazõesnaturaisempregadosedequalificaçãodassérieshidrológicas,certificando-secomrelaçãoàdisponibilidadedassériesconsistidasnoBancodeDadosdoSistemadeInformações Hidrológicas da ANA. A compilação das informações, com foco nestes atributos, contribuiu na definição da rede pluviométrica considerada, na formação de rede fluviométrica de apoio, naidentificaçãode reservatóriospotencialmente relevantesnoprocessode reconstituiçãodevazõesena avaliação de métodos teóricos e aplicativos computacionais empregados no Projeto. Considerou-se queasestaçõesquefiguravamnos218estudosavaliadostinhampotencialparacredenciarem-seaformar as referidas redes de estações, desde que apresentassem boa distribuição espacial em relação às bacias de interesse do projeto e período de observação favorável à consistência e a extensão de séries conforme pretendido.

B. COLETA DE DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS (PLUVIOMÉTRICOS, FLUVIOMÉTRICOS E CLIMATOLÓGICOS)

Esta atividade teve como objetivo a apresentação da disponibilidade dos dados hidrometeorológicos, no período de interesse do Projeto (1931-2007), observados em estações que retratam o comportamento hidrológico das bacias principais selecionadas para análise. Como principais produtos desta etapa citam-se a análise dos dados hidrometeorológicos disponibilizados pelo contratante2, a construção de diagramas de barras representativos da disponibilidade de cada tipo de dado de modo a orientar para a necessidade de coletas adicionais e a organização das informações para atendimento às demais atividades do projeto. Os dados hidrometeorológicos considerados foram as séries históricas de precipitação, cotas, vazões, resumo de descarga e os dados das normais climatológicas relativas à temperatura média mensal, à umidade relativa média mensal, velocidade dos ventos e ao número de horas de insolação média mensal.


Estes dados serviram como insumos para as atividades de consistência, preenchimento e extensão das séries pluviométricas e fluviométricas, determinação da evaporação líquidados reservatórios e estimativa dos usos consuntivos nas bacias de interesse. A compilação destas informações também contribuiu como mais um subsídio para a seleção das estações fluviométricasdeapoioeredepluviométricaprincipal,ademaisdenortearadefiniçãodosperíodos homogêneos a serem reconstituídos para as séries de vazões naturalizadas, em cadaumadasRegiõesHidrográficas.

C. COLETA DOS DADOS CADASTRAIS E OPERATIVOS DOS RESERVATÓRIOS

Na atividade de coleta de dados cadastrais e operativos foram considerados os reservatórios que exercemumaregularizaçãomensaldasvazõesafluentese,conseqüentemente,afetamoregimedasvazões no vale a jusante nas bacias de interesse do Projeto. Como dado cadastral levantado tem-se: i)identificaçãocomonome,rio,baciamunicípio;ii)localizaçãoporcoordenadasgeográficasouutm;eiii) curvas cota-área-volume, com indicativos níveis operativos característicos e volume útil. Como dado operativoentende-se:i)sériediária(oupelomenosmensal)deníveisdeáguadoreservatório;ii)sériediária(ouaomenosmensal)devazõesdefluentesdoreservatório;sériediária(ouaomenosmensal)dasvazõesafluentesaoreservatório.

D. COLETA DE DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS E DE DADOS OPERATIVOS DE ESTUDOS ANTERIORES (Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS)

Tendo em conta a similaridade de objetivos entre o Projeto atual e os estudos recentes desenvolvidos para o ONS (2002, 2005 e 2008), visando à consistência e a reconstituição de vazões naturais em locais de aproveitamentos hidrelétricos nas principais bacias exploradas pelo setor energético, da abrangência espacial e temporal destes estudos e da participação da ANA nos mesmos, considerou-se como de fundamental importância para o Projeto dispor das informações hidrometeorológicas das estações e dos dados operativos dos reservatórios destes estudos.

E. COLETA DE DADOS DE CENSOS DEMOGRÁFICOS, AGROPECUÁRIOS, INDUSTRIAIS E LIMITES DE MUNICÍPIO

Para a geração das vazões naturais nas seções das estações consideradas, foi considerada entre outros aspectos, a vazão estimada para usos consuntivos em cada sub-bacia. Na obtenção da série mensal de vazões de usos consuntivos foi utilizado o modelo SEUCA - Sistema para Estimativa de Usos Consuntivos da Água, desenvolvido, mediante contratação do ONS, para subsidiar seus estudos de consistência e reconstituição de vazões naturais. Da análise preliminar do relatório sobre o modelo SEUCAedocorrespondentemanualdoSistemaidentificaram-seasinformaçõespertinentesaousodomodelo, as quais complementam as informações e os dados disponibilizados. Essas informações foram coletadase/oucomplementadasjuntoaoInstitutoBrasileirodeGeografiaeEstatística-IBGEeoutrosórgãos responsáveis por informações pertinentes ao modelo SEUCA, como o Ministério das Cidades (Sistema Nacional de Informações de Saneamento - SNIS), Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada – IPEADATA e a Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos – ABIMAQ.

4.1.2. Elaboração e Tratamento da Base Cartográfica

Esta etapa trata das questões relativas à organização dos dados espaciais de suporte ao Projeto, ouseja,abasecartográficautilizada,bemcomodasinformaçõesgeorreferenciadasresultantesdostrabalhos desenvolvidos no decorrer dos trabalhos. Para alcançar este objetivo buscou-se o registro das fontes de dados secundárias, das técnicas de tratamento e análise dos dados e dos resultados obtidos.

Aabrangênciageográficadoprojetoestende-seportodasasRegiõesHidrográficasdoterritóriobrasileirodefinidasnaResoluçãonº.32/2003doConselhoNacionaldeRecursosHídricos-CNRH.Estaresoluçãoinstitui aDivisãoHidrográficaNacional comafinalidadede subsidiar o PlanoNacional deRecursosHídricos.EmvirtudedaextensãogeográficadoprojetoedadisponibilidadededadoscartográficosfoiadotadacomobasecartográficadesuporteaostrabalhosaCartaInternacionalaoMilionésimo.

2 Foi avaliado para definição das redes hidrometeorológicas do Projeto todo o Banco de Dados do Sistema de Informações Hidrológicas – Hidro, da Agência Nacional de Águas.

18 19


Todos os dados obtidos de fontes secundárias foram integrados e organizados em um Sistema de Informações Geográficas – SIG a fim de efetuarem-se as análises e derivações decorrentes dodesenvolvimento dos trabalhos. Neste ambiente foram, também, desenvolvidos os mapas ilustrativos das bacias hidrográficas, estações fluviométricas, estações pluviométricas e demais informaçõespertinentes. Em razão das características de robustez e operacionalidade intrínsecas, foi aplicada na discretizaçãodatopologiahídricaametodologiadeOttoPfafstetter.Alógicadaottocodificaçãoconfereao método facilidades na implementação de consultas tabulares com a mesma consistência topológica das consultas espaciais.

Comoresultadodostrabalhosdabasecartográficaobteve-seemplataformaSIGopanoramaespacialdo projeto em toda sua extensão.

4.1.3. Consistência de Dados

Nestaetapaosdadoscoletadospluviométricos,fluviométricoseoperativospassaramporanálisedeconsistência apropriada, levando em consideração estudos anteriores já realizados, como o contratado pela ANEEL em 1999, os contratados pelo ONS em 2002, 2005 e 2008 e demais estudos relevantes realizados pelas empresas operadoras da rede hidrometeorológica. Os dados consistidos nestes estudos foram comparados com os dados brutos do banco de Dados ANA3, analisados e validados quanto à sua compatibilidadelocaleregional,verificando-seanecessidadedesuaalteração.Noscasosemquefoiconfirmadaacoerênciadessesdados,buscou-seutilizarosmesmosnopresenteProjeto.Osperíodosdas séries que não foram objeto de consistências anteriores foram consistidos. Dizem respeito a esta etapa as seguintes atividades, detalhadas à seqüência:

A. AnálisedeConsistênciadeDadosPluviométricos;

B. AnálisedeConsistênciadeDadosFluviométricos;

C. AnálisedeConsistênciadeDadosOperativos;

D. Avaliação dos Dados Hidrometeorológicos e Operativos Trabalhados em Estudos Anteriores.

A. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS

É objeto da análise de consistência pluviométrica os dados disponíveis das estações selecionadas para compor a rede principal do Projeto (2.549 estações), no período de janeiro de 1931 a dezembro de 2007. Nesta atividade foram adotados os seguintes procedimentos:

1°) Identificação de erros grosseiros, na escala diária, para cada uma das séries selecionadas,considerando valores incompatíveis (negativos ou muito elevados) ou, eventualmente, distorções significativasobservadasquandodacomparaçãocomasdemaisséries;

2°)Identificaçãodegruposqueapresentassemcaracterísticasdehomogeneidade,sendoaomenosuma delas uma estação principal. Neste procedimento foi previsto a adoção de modelo baseado em técnicasdeanáliseestatísticamultivariada(análisedoscomponentesprincipais)demodoaidentificarestaçõespluviométricashomogêneas.Sobreogrupoidentificadoaanálisefoicomplementadapeloscritériosdedistribuiçãoespacialeperíododeobservação;

3°)Verificaçãodahomogeneidadedosdadosconsistidospelaconstruçãodecurvasduploacumulativas,na escala mensal, para cada estação de cada grupo, em função das demais estações do correspondente grupo;

3 Sistema de Informações Hidrológicas – Hidro, da Agência Nacional de Águas.


4°)Osvaloresconsideradosinconsistentesouduvidososcombasenaanáliseeverificaçõesefetuadas pelas técnicas aplicadas, foram assinalados e substituídos por outros que atendessem as condições de homogeneidade esperadas. Eventualmente, caso as verificações aindaapontassem suspeitas quanto à consistência aplicada aos dados observados, a seqüência de procedimentos foi retomada até o objetivo ser alcançado.

O processo de consistência pluviométrica está esquematizado na Figura 4.2.

Figura 4.2 – Seqüência do Processo de Consistência de Dados Pluviométricos

20 21


Éobjetodaanálisedeconsistênciafluviométricaosdadosdisponíveisdas230estaçõesselecionadaspara compor a rede principal do Projeto, bem como das 404 estações selecionadas para a rede de apoio, no período de janeiro de 1931 a dezembro de 2007. Para a análise de consistência, foi adotada a seguinte seqüência de procedimentos:

1°) Identificação de grupos de estações que apresentassem características de homogeneidade,preferencialmente todas em uma mesma sub-bacia, sendo ao menos uma delas uma estação principal;

2°)Análisedohistóricodisponívelparaasestaçõesdemodoaidentificarsituaçõesqueexplicassemeventuaisdivergênciasnosdadosobservados;

3°)Identificaçãodeerrosgrosseirosnaleituradecotas,naescaladiária,paracadaumadassériesselecionadas, considerando valores incompatíveis (erros de metro, erro de complemento, erros de leituradecotasnegativas)quandocomparadoscomoscorrespondentesdasdemaisséries;

4°) Definição das curvas de descarga, minimizando desvios das correspondentes medições,identificandovalidadesenecessidadesdeextrapolações,detalformaagerarvazõescompatíveiscomasvazõesdepostosdemontanteejusanteoudasproximidadesdaestaçãoemestudo;

5°)Construçãodecurvasdepermanênciasadimensionais(vazãouniforme)edevazãoespecífica,naescalamensaleperíodocomum,paratodasasestaçõesdecadagrupohomogêneo;

6°) Construção de curvas duplo acumulativas, na escala mensal, para cada estação de cada grupo homogêneo,emfunçãodasdemaisestaçõesdocorrespondentegrupo,verificandoacompatibilidadeentreasobservaçõestratadas;

7°) Traçado de fluviogramas simultâneos, na escala diária emensal, entre grupos de estaçõeshomogêneas, verificando eventuais incompatibilidades entre registros observados ou indícios deproblemasnadefiniçãodascurvasdedescarga;

8°) Compatibilização da série diária de vazões com a correspondente série mensal.

AFigura4.3mostradeformaesquemáticaoprocessodeconsistênciadosdadosfluviométricos.


Figura 4.3 – Seqüência do Processo de Consistência de Dados Fluviométricos

22 23


C. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DOS DADOS OPERATIVOS

Tendo em vista o interesse do Projeto, foram objeto de consistência os dados operativos disponíveis unicamente de usinas hidrelétricas operados pelo ONS (152 reservatórios). Para a análise de consistência realizada, foram considerados consistidos, após verificação, os dados oriundos dosestudos desenvolvidos para o ONS em 2002 e 2005. Nesta etapa também foram identificadosdentretodososreservatóriosartificiais(cercade5.000reservatórios)aquelesqueexercemumaregularizaçãomensaldasvazõesafluentesjusantenasbaciasdeinteressedoProjeto.Nestescasos,foramconsideradasasvazõesafluentes,vazõesdefluentes,níveisdeáguae,conseqüentemente,variações mensais de armazenamento, sobre os quais os seguintes procedimentos foram adotados:

1º)Verificaçãodobalançohídricoemcadareservatório;

2º)Comparaçãodevazõesmédiasmensaisafluentesedefluentescomvazõesmédiasmensaisdeestaçõeslocalizadasamontanteeajusante,dorespectivoreservatório;

3º)Compatibilizaçãodasdiferençasentrevazõesafluentesedefluentescomarespectivavariaçãode armazenamento no mês considerado.

A Figura 4.4 mostra de forma esquemática os procedimentos nesta atividade.

Figura 4.4 – Seqüência do Processo de Consistência de Dados Operativos


D. AVALIAÇÃO DOS DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS E OPERATIVOS TRABALHADOS EM ESTUDOS ANTERIORES

Nos estudos desenvolvidos para o ONS, em 2002 e 2005 foram trabalhadas e consistidas séries pluviométricas,fluviométricasededadosoperativosnaescaladiária,comcompatibilizaçãodos mesmos na escala mensal. Estes estudos tiveram o acompanhamento da ANA, juntamente com outros órgãos ligados aos recursos hídricos no País. Para a validação desses dados, e uso no presente Projeto, foram revistos e ou aplicados procedimentos usuais na análise de consistência taiscomo,curvasduplo-acumulativas,curvasdepermanênciaefluviogramassimultâneos.

4.1.4. Preenchimento e Extensão de Séries Pluviométricas

Esta atividade objetiva a obtenção de séries pluviométricas completas, abrangendo períodos homogêneos definidosemconjuntocomoContratanteparacadaregiãohidrográfica.Essesperíodos,nuncainferioresa 30 anos, foram determinados em função da disponibilidade de dados levantados nas bacias de interesse do Projeto no Banco de Dados da ANA.

Considerandoosgruposdeestaçõespluviométricashomogêneasdefinidasnaetapadeconsistência,opreenchimento e extensão das séries pluviométricas foi realizado para 2.4164 estações através da adoção de modelos baseados em estatísticas das séries envolvidas: Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-regressivodeOrdem1;ModelodaPonderaçãoRegionalporMédiaseModelodaPonderaçãoRegionalpor Correlação. Os três modelos utilizados têm características comuns relativamente à consideração da sazonalidade das precipitações e ao ajuste com base nos períodos comuns de dados das mesmas estações, todas pertencentes ao mesmo grupo homogêneo.

4.1.5. Geração de Séries de Totais de Precipitação Médios Mensais

Esta etapa consistiu em determinar, para cada uma das 230 bacias correspondentes às estações fluviométricasselecionadas,ovetordeprecipitaçãomédiamensal,tendoporbaseassériesmensaisde precipitação em estações internas à bacia e em seu entorno. Para tanto, com base no contorno da bacia e nos totais precipitados observados nas estações pluviométricas (2.416 estações), foi calculada sobre uma malha de pontos pré-determinada a precipitação pelo método da interpolação pelo inverso do quadrado da distância.

4.1.6. Geração de Vazões Naturais / Preenchimento e Extensão de Séries Fluviométricas

ComoprodutofinaldestaetapaestáageraçãodevazõesnaturaisemperíodoshomogêneosnasbaciasdeinteressedoProjeto.Primeiramente,definiu-seumaestimativadevazõesnãoregularizadas,paracadaestação considerada, utilizando os modelos: i) Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-regressivo de Ordem1(SMMAR1);ii)ModelodaPonderaçãoRegionalporMédias(PRM)eiii)ModelodaPonderaçãoRegional por Correlação (PRC). Para tanto, a aplicação dos modelos a uma determinada estação fez uso dassériesexplicativas(séries independentes)constituídaspelassériesfluviométricasconsistidas,asséries de vazões naturais em usinas hidrelétricas disponibilizadas pelo ONS e as séries de precipitação média. Para esta primeira estimativa foram identificados nas séries fluviométricas consistidas osperíodosdeobservaçãonãoafetadosdeformasignificativapelaexistênciadereservatóriosamontante.A partir da análise individual de cada bacia de interesse com relação à disponibilidade de dados e a localizaçãodosreservatóriospotencialmentesignificativosforamdefinidososmétodosdereconstituiçãoadotados no Projeto.

As séries finais resultantes da aplicação destesmétodosmantêm preservados os valoresobservados com características naturais, bem como preservam os volumes correspondentes aos períodos observados afetados por reservatórios. Da maneira como foi idealizado o processo de reconstituição de vazões ocorre de forma concomitante com o preenchimento e extensão dassériesfluviométricas.

4 No decorrer do Projeto ocorreu o descarte das estações que não atenderam de forma ótima as necessidades do estudo, fina-lizando a rede pluviométrica com 2.416 estações.

24 25


No processo de reconstituição das vazões naturais, tem-se por base as séries de vazões não regularizadas estimadas, e em função da localização da estação frente aos reservatórios das UHEs operadas pelo ONSedosreservatóriospotencialmentesignificativos,aplicam-seprocedimentosespecíficosacadasituação, sendo eventualmente consideradas as seguintes séries:

i) Séries de vazões de usos consuntivos calculados nos locais de interesse, conforme produtos obtidos comaaplicaçãodomodeloSEUCA;

ii)Sériesdevazõesdevidasàevaporaçãolíquidanoslocaisdasestaçõesdeinteresse;

iii)Sériesdevazõesobservadasconsistidasnoslocaisdeinteresse;

iv) Séries de vazões naturais das usinas operadas pelo ONS, localizadas a montante ou jusante das estaçõesdeinteresse;

Ao longo do processo de reconstituição das vazões naturais, quando necessário, considerou-se o efeito de propagação para os locais de interesse, utilizando-se dos tempos de propagação das vazões ao longodoscursosdeáguapreviamentedefinidos.

Dizem respeito a esta etapa as seguintes atividades, detalhadas à seqüência:

A. DeterminaçãodoTempodePropagaçãoentreEstaçõesFluviométricas;

B. DeterminaçãodaEvaporaçãoLíquidadosReservatórios;

C. EstimativadasVazõesdeUsosConsuntivosdaÁguaparaasBaciasConsideradas;

D. DefiniçãodoMétododeReconstituiçãodeVazõesNaturais;

E. Geração de Séries De Vazões Naturais / Preenchimento e Extensão de Séries Fluviométricas.

A. DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE PROPAGAÇÃO ENTRE ESTAÇÕES FLUVIOMÉTRICAS

No modelo da onda cinemática, utilizado no presente trabalho, a velocidade de propagação é calculada apartirdedadosdemediçãodevazãonarededeestaçõesfluviométricasnospostosfluviométricosescolhidos. A partir dos valores medidos de vazão e da área da seção transversal é possível ajustar

uma reta do tipo Q = Qo + c.A, onde a inclinação desta reta defineovalordavelocidade

de propagação da onda cinemática na seção em estudo. A velocidade média de propagação das vazões em um trecho é definida pelamédia entre as velocidades de propagação obtidas para as seções(estaçõesfluviométricas)deextremidadedotrechoconsiderado.Relacionandoavelocidademédiadepropagação com o comprimento do respectivo trecho de rio, têm-se uma estimativa do correspondente tempo médio de propagação das vazões entre as duas seções. A aplicação do método da onda cinemática, neste contexto, cria um deslocamento temporal das vazões com pequeno abatimento de picos.


B. DETERMINAÇÃO DA EVAPORAÇÃO LÍQUIDA DOS RESERVATÓRIOS

A evaporação líquida é obtida pela diferença entre a evaporação real do reservatório e a evapotranspiração real da bacia hidrográfica no local do reservatório antes da sua implantação,constituindo-se em uma informação necessária para reconstituição das séries de vazões naturais nas bacias que abrigam esses reservatórios. O ONS determinou em projetos recentes taxas de evaporação líquidamensal, definidas pelométodo deMorton (SistemaSisEvapo), para diversoslocais de aproveitamentos hidrelétricos. No presente estudo foram aplicados estes vetores de evaporaçãolíquidaparatodososarmazenamentosdeáguaartificiais,nasbaciasondeoSisEvapomostrou-se adequado. Como para as bacias do semi-árido nordestino a aplicação do SisEvapo não foi satisfatória, pois a evaporação líquida tende à evaporação real em situações de estiagens quando a evapotranspiração praticamente inexiste pela simples falta de água na bacia, fez-se necessário o desenvolvimento de nova abordagem para o problema. Buscando reproduzir esta condição física, de maneira a atender às restrições da aplicação do SisEvapo às bacias do Nordeste foi proposto neste trabalho, para as bacias do semi-árido, definir apenas as taxasmédias de evaporação eevapotranspiração potencial mensal, expressas em milímetros por mês (mm/mês), através do modelo SisEVapo. Uma outra aproximação proposta neste estudo, para os diversos espelhos de água artificiaisexistentesenãoidentificadosnasbaciasemanálise,consistiuemdistribuiraevoluçãodacorrespondente área alagada proporcionalmente à série de vazões de usos consuntivos determinada para a respectiva bacia. Nestas situações a taxa de evaporação líquida dos espelhos estaria representadapelaaplicaçãodoSisEvapoaocentróidedasrespectivasáreasalagadasartificialmente.

C. ESTIMATIVA DAS VAZÕES DE USOS CONSUNTIVOS DA ÁGUA

A estimativa das vazões de usos consuntivos, para as 230 bacias correspondentes às estações fluviométricas selecionadas, foi obtida pela aplicação do Sistema SEUCA, disponibilizado pelocontratante. A sistemática aplicada consistiu na coleta e organização dos dados para os locais e períodos contemplados no Projeto, conforme solicitado pelo modelo, de modo a gerar os resultados pretendidos. Os dados básicos necessários para alimentar o SEUCA foram coletados junto ao IBGE e a outros órgãos (Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS, Ministério das Cidades, Instituto de Pesquisa Aplicada – IPEA, etc.) que detêm informações relevantes ao processo. A organização dessas informações no modelo se deu por áreas municipais inseridas nas bacias hidrográficas das estações fluviométricas selecionadas, a partir da atualização das basesmunicipais ao longo dos censos do IBGE. As séries mensais de precipitação informadas ao Sistema SEUCA foram as séries consistidas, preenchidas e estendidas das 2.416 estações pluviométricas selecionadas no Projeto. As demais informações hidrometeorológicas contempladas consistiram nas normais climatológicas do período 1931 a 1961 e 1961 a 1990.

A primeira etapa de atualização do banco de dados do SEUCA referiu-se ao cadastro de novos municípios, seguida da inclusão dos dados históricos dos mesmos relativos aos censos agropecuários, industriaisedemográficospublicadosdesde1931peloIBGE.Asegundaetapareferiu-seàinclusãono SEUCA dos dados censitários publicados pelo IBGE após a última versão do SEUCA disponível, ou seja, 2005.

Adicionalmente,comointuitodeatenderàatividadedecoletadosdadosdecensosdemográficos,foirealizadaareconstituiçãodabasecartográficadedivisãomunicipalelocalizaçãodasrespectivassedes para 1931, 1940, 1950, 1960, 1970, 1980, 1985, 1991, 1996, 2000 e 2005 na área de abrangência das bacias de interesse. Dado que a escala de trabalho do Projeto é 1:1.000.000 foram consideradas para esta reconstituição somente a árvore de genealogia da evolução dos municípios brasileiros, e não seus memoriais descritivos.

A partir da entrada no modelo dos dados comentados anteriormente foi realizada a estimativa das vazões mensais de usos consuntivos (irrigação, animal, rural, urbano e industrial) para cada uma das 230baciasfluviométricasprincipais.Asbaciasquecontavamcomtrechosinternacionais,tiverama sua proporção de área internacional determinada e, os valores de usos consuntivos calculados no trecho brasileiro, pela aplicação do SEUCA, foram estendidos proporcionalmente para as áreas internacionais.

26 27


D. DEFINIÇÃO DO MÉTODO DE RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

A intervenção do homem sobre os corpos hídricos, como retiradas de água para abastecimento, para consumo industrial e irrigação, bem como a construção de reservatórios, independente do fimaquesedestinam,alteraramocomportamentohidrológicodasvazões,atribuindoàsmesmascaracterísticas não naturais. Restabelecer as condições originais das séries hidrológicas, através da reconstituição de vazões é uma processo consagrado, necessário ao planejamento e à gestão dos recursos hídricos.

Buscandotentarreproduziromaisfielmentepossívelascondiçõesnaturaisdassériesdevazõesnas seções das estações fluviométricas selecionadas, definidas como estações principais, foramconsideradas neste Projeto as correções devidas às acumulações de água e à evaporação líquida nos reservatórios existentes a montante e as vazões de usos consuntivos referentes ao abastecimento urbano, ao abastecimento rural, ao abastecimento industrial, à criação animal e à irrigação que ocorrem nestas bacias.

A partir da análise das bacias de interesse com relação à disponibilidade de dados e a localização dos reservatóriospotencialmentesignificativosforamconsideradas7(sete)abordagensdistintas,asaber:ReconstituiçãodeVazõesemBaciassemaExistênciadeReservatóriosSignificativos;Reconstituiçãode Vazões em Bacias com a Existência de UHE operada pelo ONS imediatamente a Montante da EstaçãoPrincipal;ReconstituiçãodeVazõesemBaciascomUHEoperadapeloONSamontantedaEstaçãoPrincipalecomReservatóriosSignificativosnaBaciaIncremental;ReconstituiçãodeVazõesemBaciascomaExistênciadeUHEoperadapeloONSimediatamenteajusantedaEstaçãoPrincipal;Reconstituição de Vazões em Bacias com UHE operada pelo ONS a jusante da Estação Principal e comReservatóriosSignificativosnaBacia Incremental;ReconstituiçãodeVazõesemBaciascomReservatóriosSignificativosesemUHE’sdoONS;eReconstituiçãodeVazõesemBaciascomdadosobservadosemperíodototalmenteinfluenciadoporefeitosderegularização.

E. GERAÇÃO DE SÉRIES DE VAZÕES NATURAIS / PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES FLUVIOMÉTRICAS

A aplicação do método de reconstituição de vazões naturais proposto neste trabalho foi realizada atravésdeplanilhasEXCEL,umaparacadaRegiãoHidrográficacontemplandotodasas230estaçõesfluviométricasprincipaisdaregião,naqualconstam,assériesobservadas,assériesgeradas,asséries de vazões devidas à evaporação líquida e aos usos consuntivos e, conforme o caso, o(s) reservatório(s) existente(s) a montante da referida estação. Se necessário o tempo de propagação entre seções de interesse também é explicitado.

Com base nas informações referenciadas no parágrafo anterior aplicam-se os três modelos de geração de séries sintéticas de vazão, modelo multivariado sazonal (SMMAR) – modelo de ponderação regional por médias (PRM) e modelo de ponderação regional por correlações (PRC), de modo a efetivar o processo de preenchimento e extensão das séries. Sobre essas séries incorporam-se as vazões devidas à evaporação líquida e aos usos consuntivos dando origem às séries de vazões naturais nas respectivas estações.

4.1.7. Qualificação das Séries Hidrológicas

Nesta etapa foram estabelecidos índices relativos à qualidade das séries pluviométricas e fluviométricaseaplicados testesestatísticosparamétricosenãoparamétricosparaavaliaçãodaestacionariedade das séries hidrológicas. Para cada uma das estações avaliadas foi elaborada uma ficharesumocomaqualificaçãofinalatribuídaàsséries.Dizemrespeitoaestaetapaasseguintesatividades, detalhadas à seqüência:

A.AvaliaçãodaEstacionariedadedasSériesHidrológicas;

B.ÍndicesRelativosàQualificaçãodasSéries.


A. AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS

A precipitação e a vazão, variáveis que compõem as séries hidrológicas, são consideradas variáveis aleatórias quando tratadas sob a ótica da Estatística. Devido às ações antrópicas sobre as bacias hidrográficaseeventuaismudançasclimáticasnoplaneta,suspeita-sesobrealteraçõesnatendênciacentral e na variabilidade das variáveis hidrológicas, por exemplo, sobre a precipitação e a vazão, a partir da década de 70. Diversos testes estatísticos, paramétricos e não-paramétricos, podem ser aplicadosparaverificarseahipótesedeigualdadeentreasmédiaseasvariânciasdasvariáveisconsideradas, nos períodos anteriores ou posteriores a 1970, são estatisticamente indistinguíveis ouapresentamalgumadiferençasignificativa,aoníveldesignificânciaadotado.Definindo-sepelaigualdade entre as referidas médias considera-se a série estacionária no que diz respeito a sua tendênciacentral.Igualmente,definindo-sepelaigualdadeentrerespectivasvariânciasamostraisconsidera-se a série estacionária com relação a sua dispersão.

Neste projeto testes estatísticos recomendados na literatura foram aplicados sobre as séries anuais, preenchidas e estendidas segundo os períodos homogêneos definidos para cada RegiãoHidrográfica,detotaisdeprecipitaçãodasestaçõespluviométricasedevazõesnaturaisnasestaçõesfluviométricasselecionadas.Foramconsideradosostestesparatendênciaseshifts,paraamédiaoupara a variância, paramétricos e não-paramétricos como os testes t-student, Mann-Kendall, Mann-Whitney e Teste F.

B. ÍNDICES RELATIVOS À QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES

i)Sériespluviométricas:Aqualificaçãodassériesdeprecipitaçãofoicompostaporíndicesobtidosda qualidade do ajuste da curva duplo acumulativa perante as demais estações homogêneas consideradas, do tamanho da série observada, dos coeficientes de correlação dosmodelos quepermitiram o preenchimento e extensão das séries e do percentual de dados consistidos, preenchidos eestendidos.Asfichasdequalificaçãoforamdisponibilizadaspara2416estaçõesfluviométricas.

ii)Sériesfluviométricas;Aqualificaçãodassériesfluviométricasnaturaisdevazão foi compostapor índices relativos à qualidade das curvas de descarga, ao percentual de meses com consistência nas cotas diárias, à extensão do período de observação e ao percentual de meses preenchidos e/ou estendidos.Asfichasdequalificaçãoforamdisponibilizadastantoparaasestaçõesprincipais(231estações) como para as estações de apoio (cerca de 400 estações).

4.1.8. Armazenamento e Disponibilização de Resultados

Etapafinalcorrespondenteàdisponibilizaçãodas informaçõestrabalhadas,conformepreconizaoTermo de Referência do projeto.

A.ElaboraçãodeManuaisRelativosaosProgramaseFerramentasComputacionais;

B.OrganizaçãodosDadosColetadoseGeradosParaArmazenamento;

A. ELABORAÇÃO DE MANUAIS RELATIVOS AOS PROGRAMAS E FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS

Durante o andamento do projeto e na medida das necessidades a consultora desenvolveu programas computacionaisespecíficos, formandoumSistemadeConsistênciadeRedesHidrológicasANA–SisCORHA, sempre considerando a premissa básica de manter a compatibilidade com o Banco de Dados ANA5 nos processos de importação e exportação da base de dados. Todos os programas e ferramentas computacionais utilizados durante o desenvolvimento do projeto foram apresentados com seus respectivos manuais, nos quais consta um resumo do método contemplado e onde estão definidososdadosdeentradaesaídacomarespectivaformatação,bemcomoacompatibilidadecom o banco de dados do Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos – SNIRH.


28 29


B. ORGANIZAÇÃO DOS DADOS COLETADOS E GERADOS PARA ARMAZENAMENTO

Todasassériestrabalhadasforamarmazenadasemsuaformaoriginalenaformafinalconsistida,de modo a preservar a história do projeto desenvolvido. O padrão de armazenamento é o do Banco de Dados Hidrológico de Referência (ambiente do aplicativo Microsoft Access) da componente do subsistema “quali-quantitativo” do Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos – SNIRH, conforme consta do Termo de Referência do Projeto.

4.2. PRODUTOS

Os produtos e relatórios previstos durante o desenvolvimento do Projeto estão detalhados nas Tabelas 4.1 e 4.2 a seqüência.

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Rio Pratinha, Cavalcante – GO / Rui Faquini / Banco de Imagens ANA

Tabela 4.1 – Produtos do Projeto

ITEM PRODUTO

1

Posicionamento georreferenciado das estações pluvio-métricas em base cartográfica, em meio digital, na escala 1:1.000.000, diferenciando as estações principais e as es-tações de apoio.

2

Posicionamento georreferenciado das estações fluviomé-tricas em base cartográfica, em meio digital, na escala 1:1.000.000, diferenciando as estações principais e as estações de apoio e com delimitação e valores das áreas de drenagem.

3Séries de totais mensais de precipitação nas estações plu-viométricas principais, com dados preenchidos e estendi-dos, com a indicação do grau de qualificação dos dados.

4Séries de totais mensais de precipitação nas estações plu-viométricas de apoio, com a indicação do grau de qualifi-cação dos dados e da estação.

5 Séries de precipitação média mensal nas áreas de drenagem das estações fluviométricas principais.

6Séries de vazões observadas médias mensais nas estações fluviométricas selecionadas, com a indicação do grau de qualificação dos dados e da estação.

7

Séries de vazões naturais médias mensais, com períodos homogêneos de, no mínimo, 30 anos de dados, nas es-tações fluviométricas principais selecionadas, com a in-dicação do grau de qualificação dos dados e da estação.

8

Séries de vazões naturais médias mensais nas bacias in-crementais entre as estações fluviométricas principais, com períodos homogêneos de, no mínimo, 30 anos de dados, com a indicação do grau de qualificação dos dados.

9 Séries de usos consuntivos correspondentes às bacias das estações fluviométricas principais.

10 Séries de dados operativos dos reservatórios considera-dos.

11Programas e ferramentas computacionais desenvolvidos para a execução do projeto, com os respectivos códigos fonte, quando for o caso.

12 Banco de dados único com as séries trabalhadas e seus índices de qualificação.

Tabela 4.2 – Relatórios do Projeto

RT TÍTULO DO RELATÓRIO

1 Plano de Trabalho.

2 Estudos Hidrológicos Anteriores.

3 Disponibilidade de Dados Hidrometeorológicos.

4 Dados do Censo Demográfico, Agropecuário, Indus-trial e dos Limites de Municípios.

5 Base Cartográfica.

6 Consistência de Dados Pluviométricos

7 Preenchimento de Falhas e Extensão de Dados Plu-viométricos.

8 Consistência dos Dados Fluviométricos.

9 Avaliação da Estacionariedade das Séries Hidrológi-cas.

10 Consistência de Dados Operativos.

11 Precipitação Média.

12 Preenchimento de Falhas e Extensão de Dados Flu-viométricos.

13 Métodos de Reconstituição das Vazões Naturais.

14 Reconstituição de Vazões Naturais

15 Qualificação dos Dados Hidrológicos.

16 Manual dos Programas e Ferramentas Computacio-nais Desenvolvidos.

RF Relatório Final.

RE Resumo Executivo.

30 31

05 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

UmdosprodutosdoProjetoéaobtençãodesériespluviométricasefluviométricascompletas,abrangendoperíodos previamente definidos para cada região hidrográfica. Os períodos a serem considerados parapreenchimento e extensão das séries pluviométricas e fluviométricas devem ser compatíveis entre si econter no mínimo 30 anos de dados.

A definição destes períodos ocorreu em conjunto comoContratante atendendo à critérios relacionadosà disponibilidade de dados, à representatividade de épocas de cheias, à distribuição espacial frente as estações selecionadas e à distribuição temporal frente aos períodos observados dessas estações. Esta definiçãofoi tambémsubsidiadapeladeterminaçãodoperíodocrítico,oqual foideterminadoporregiãohidrográficaapartirdassériesdevazõesnaturaismensaisdeusinasdoSistemaInterligadoNacional–SIN, disponibilizadas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS. A Tabela 5.1 apresenta, por região hidrográfica,osperíodosadotadosnoProjeto.

Tabela 5.1 - Períodos Considerados por Região Hidrográfica.

REGIÃO HIDROGRÁFICA PERÍODO ANOS

RH Amazônica 1971-2007 37

RH do Tocantins Araguaia 1971-2007 37

RH Atlântico Nordeste Ocidental 1971-2007 37

RH do Parnaíba 1951-2007 57

RH Atlântico Nordeste Oriental 1951-2007 57

RH do São Francisco 1951-2007 57

RH Atlântico Leste 1951-2007 57

RH Atlântico Sudeste 1951-2007 57

RH do Paraná 1941-2007 67

RH do Paraguai 1961-2007 47

RH do Uruguai 1931-2007 77

RH Atlântico Sul 1941-2007 67

BASE CARTOGRÁFICA E ESTAÇÕES HIDROMÉTRICAS SELECIONADAS

Rio Xingu, PA / Rui Faquini / Banco de Imagens ANA

32 33

06 BASE CARTOGRÁFICA E ESTAÇÕES HIDROMÉTRICAS SELECIONADAS

6.1. BASE CARTOGRÁFICA

O estudo contemplou as 12 regiões hidrográficas brasileiras abrangendo uma área deaproximadamente 8,5 milhões de Km², sobre a quais foram analisados dados hidrológicos diáriosde230estaçõesfluviométricasprincipais,404estaçõesfluviométricasdeapoioe2.416 estações pluviométricas, no período de 1931 a 2007.

Os trabalhos foramorientadosapartir daDivisãoHidrográficaNacional instituídapelaResolução nº 32/2003 do CNRH – Conselho Nacional de Recursos Hídricos (Figura 6.1).

Fonte: Resolução CNRH/Nº. 32/2003 – Anexo I

Figura 6.1 – Divisão Hidrográfica Nacional

Todavia, como os limites do território nacional não comportam a extensão geográficadatotalidadedaáreadasbaciashidrográficasabordadasnoProjeto,osperímetrosdasRegiões Hidrográficas foram transgredidos, em alguns casos, a fim de respeitarem-seos limitesnaturaisdasbacias.Este fatoocorreunasregiõeshidrográficas:Amazônica,Paraguai, Paraná e Uruguai.

Afigura6.2naseqüênciadestacaaáreadeinteressedoProjetocorrespondenteàsbaciashidrográficasdasestaçõesfluviométricasselecionadascomoprincipais.

06 BASE CARTOGRAFICA E ESTAÇÕES HIDROMÉTRICAS SELECIONADAS

Figura 6.2. Bacias Hidrográficas das Estações Fluviométricas Principais

34 35


OarquivodigitalvetorialcomaregionalizaçãohidrográficautilizadanoProjetofoifornecidopelaAgência Nacional das Águas – ANA, em formato shapefile.

Alémdaregionalizaçãohidrográficanacional,outrasduasinformaçõesdebaseforamnecessáriasàcomposiçãodabasecartográfica:amalhahidrográficaeacodificaçãodasbaciashidrográficas.

Emvirtudedaextensãogeográficadoprojetoedadisponibilidadededadoscartográficos,foiadotadacomobasecartográficadesuporteaostrabalhosaCartaInternacionalaoMilionésimo-CIM.

A ANA também forneceu, para a execução dos trabalhos, os arquivos vetoriais relativos ao mapeamento na escala do milionésimo em formato shapefile, contendo amalha hidrográfica, acodificaçãoeadelimitaçãodasottobaciasdaáreadeabrangênciadoProjeto.

Com base nas informações recebidas foi organizado o ambiente de trabalho em plataforma SIG, utilizando-se como referencial geodésico o South American Datum de 1969 – SAD/69. Todos os dados obtidos de fontes secundárias, no decorrer do Projeto, foram integrados e organizados neste Sistema a fim de efetuarem-se as análises e derivações decorrentes do desenvolvimentodos trabalhos. Neste ambiente foram, também, desenvolvidos os mapas ilustrativos das bacias hidrográficas,estaçõesfluviométricas,estaçõespluviométricasedemais informaçõespertinentescomo reservatórios, açudes e espelhos de água. Assim, como resultado dos trabalhos da base cartográficaobteve-seemplataformaSIGopanoramaespacialdoProjetoemtodasuaextensão.

OmodelodeprojeçãocartográficautilizadofoioSistemadeProjeçãoEquivalentedeAlberscomosseguintesparâmetros:primeiroparalelo–5°S;segundoparalelo–42°S;meridianocentral–54°W;latitudedaorigem–32°S;falsonorte–0;falsoleste–0.

6.2. REDES PLUVIOMÉTRICA E FLUVIOMÉTRICA

6.2.1. Rede Pluviométrica

A rede pluviométrica inicial foi definida pela RHA com 2.549 estações, atendendocritérios relacionados à situação operativa das estações (ativas ou desativadas), período de operação (número de anos do período histórico), período de falhas de observação (meses a serem preenchidos e estendidos segundo os períodos de interesse – Tabela 5.1) e distribuição espacial em relação à área em estudo (representativas das estações fluviométricasprincipais).Oobjetivodaredefoiodeformarumabasededadossuficienteno que se refere aos quesitos espacialidade, temporalidade e qualidade.

Para seleção da rede pluviométrica inicial foram avaliados os dados pluviométricos de 14.621 estações que integram banco de dados ANA, correspondentes às sub-bacias 10 a 88. As estaçõesforamorganizadasporRegiãoHidrográficasegundoosseguintescampos:Sub-bacia;CódigoEstação;NomeEstação;Rio;UnidadeFederativa;Município;Responsável;Operadora;PeríododeDadosDisponíveisemAnos(eMeses)comaIndicaçãodoNúmerodeMeses(eDias)Completos;PercentualdeFalhas;IndicaçãodasEstaçõesSituadasforadoTerritórioNacional;IndicaçãodasEstaçõessemDadosDisponíveisnoBancodeDadosANA;IndicaçãodasEstaçõesConsistidasnosEstudosAnterioresAnalisados;IndicaçãodasEstaçõesSituadasnasBaciasFluviométricasPrincipaisdoProjeto;IndicaçãodasEstaçõesConsistidas em Estudos Anteriores Analisados e cuja Série não foi atualizada no Banco de Dados ANA.

As estações analisadas foram agrupadas conforme descrito a seqüência:

•Grupo1:sériescomnomínimo50anosdeobservaçãoenomáximo50%defalhas;

•Grupo2:sériesentre30e50anosdeobservaçãoenomáximo50%defalhas;

•Grupo3:demaisestações.


Paraadefiniçãodas2.549estaçõesselecionadasparaoProjeto,priorizaram-seaspertencentesaoGrupo 1, em detrimento dos Grupos 2 e 3, observando-se a situação espacial com relação às bacias fluviométricasde interesse,arealizaçãodeconsistênciasanterioresnasérieeadensidade idealdesejada, de aproximadamente 1(uma) estação pluviométrica para cerca de 3.300 km².

A rede pluviométrica de 2.549 estações selecionadas foi objeto de análise de consistência através da identificaçãodegruposhomogêneosedaaplicaçãodatécnicadacurvaduploacumulativa,conformeserá apresentado no Capítulo 7 – Análise de Consistência de Dados Pluviométricos. Nesta análise preliminar, foram identificadasalgumassériesparaasquais foi impossível ageraçãodevaloressintéticos. No total foram observadas 35 (trinta e cinco) estações nesta situação, sendo, portanto objeto da etapa de preenchimento e extensão o conjunto de 2.514 estações. Após a geração de séries sintéticas (Capítulo 10 – Preenchimento e Extensão de Séries Pluviométricas), observou-se a necessidade de descarte de outras 98 (noventa e oito) estações pluviométricas, em função da baixa representatividade do modelo.

Destaforma,aredepluviométricafinaldoProjetoquesubsidioualgumasdasatividadeschaveparareconstituição das vazões nas 230 bacias de interesse, como a determinação da precipitação média, a estimativa dos usos consuntivos e a determinação da evaporação líquida nas bacias do semi-árido, é formada por 2.416 (duas mil quatrocentas e dezesseis) estações pluviométricas.

AFigura6.3apresentaaespacializaçãodaredepluviométricafinalcomrelaçãoàsbaciasprincipais do Projeto. O Apêndice B – Inventário das Estações Pluviométricas6, contém o inventário destas estações com os respectivos índices de qualidade.

A avaliação das estações pluviométricas selecionadas, segundo a sua posição com relação às bacias fluviométricas de interesse do Projeto, resultou na detecção de algumas inconsistênciasrelacionadas às informações relativas à localização destas estações, notadamente, a discrepâncias entrecoordenadasgeográficasecódigosdeestações.

Do total de estações, 5 (cinco) apresentaram inconsistências em seu posicionamento, não correspondendo as suas coordenadas (latitude e longitude) ao código numérico (2º e 3º dígito) da estação. São as estações de Brundue (cód. 01142000), Favelândia (cód. 01343006), Novo Planalto (cód. 01349001), Ponte Nova BR-101 (cód. 01840008) e Campo Alegre (cód. 02247121). Em resposta a estes questionamentos a ANA procedeu à correção das coordenadas da estação Campo Alegre para latitude 22°12’ e longitude 47°16’ e corrigiu a informação relativa à localização daestação Brundue no HIDRO para sub-bacia 46.

Osquantitativosdeestaçõespluviométricasselecionadas,porregiãohidrográfica,podemservistosna planilha “Rede Hidrométrica.xls”, constante no Anexo I, que ilustra também, a distribuição das estaçõessegundosualocalizaçãoemrelaçãoàsbaciasdecontribuiçãodasestaçõesfluviométricasprincipais do Projeto, bem como nos trechos de seus segmentos incrementais. Com base nas coordenadasgeográficasconstantesnoHIDRO7, as estações selecionadas foram localizadas na base cartográficanoambienteSIG.

6 Apêndice A e Apêncide B acompanham o Relatório em mídia digital.7 Sistema de Informações Hidrológicas – Hidro, da Agência Nacional de Águas.

36 37


Figura 6.3. Estações Pluviométricas Selecionadas


6.2.2. Rede Fluviométrica

AsestaçõesfluviométricasdefinidasparacomporabasedoProjetoconstamdoSistemadeInformaçõesHidrológicas – HIDRO da ANA. A rede principal de estações fluviométricas selecionadas comoprincipais é formada por 230 estações (ver Apêndice A – Inventário das Estações Fluviométricas8). A partir das informações de coordenadas geográficas constantes no HIDRO, as estações foramlocalizadasnabasecartográficanoambienteSIG.

Comasestaçõeslocalizadasnabasecartográficaprocedeu-seaoreconhecimentodascorrespondentesbacias de drenagem. O método de delimitação das bacias de contribuição foi baseado na topologia hídricaderivadadacodificaçãodasottobacias.Noprocessodeobtençãodasbaciasdecontribuição,para algumas estações, foram observadas diferenças entre as áreas calculadas e as constantes no HIDRO.Paraasbaciascomdiferençasdeáreasuperiora5%procedeu-seaverificaçãodalocalizaçãodaestaçãofluviométricaatravésdasinformaçõesconstantesnasFichasDescritivasdisponibilizadaspelo contratante.

Nas situações em que foi possível diagnosticar o motivo provável da diferença entre as áreas, por exemplo,umafluentesituadoimediatamenteàjusantedabaciadelimitadaquedeveriapertenceràbacia, procedeu-se a alteração da ottobacia de partida para a delimitação da mesma, incluindo-se o referidoafluente.Emoutroscasos,oscroquisdelocalizaçãopermitiramconfirmarascoordenadasealocalizaçãogeográficadasestaçõesatravésdasimilaridadedasfeiçõeshidrográficas,oupelofato das estações estarem situadas em sedes municipais. Para esta última situação foram utilizadas informações de localização das sedes municipais provenientes do IBGE.

Asestaçõescomdiferençassignificativas(maioresque5%)entreasáreasdedrenagemcalculadase as constantes no HIDRO, cuja localização geográfica não foi passível de confirmação estãoregistradas na planilha “Rede Hidrométrica.xls” constante no Anexo I.

Adicionalmenteàsestaçõesfluviométricasprincipaisforamselecionadas404estaçõesfluviométricaspara composição da rede auxiliar (ver planilha “Rede Hidrométrica.xls” - Anexo I), cujo processo de localização foi semelhante ao aplicado às estações principais.

Asestações auxiliares foramdefinidasprocurandoatender aos critérios abaixo, considerando-sesempreosperíodospropostospelaANA,porregiãohidrográfica,paraanáliseeextensãodasséries(Tabela 5.1):

• Maiorperíododeoperaçãodaestaçãofluviométrica,dentrodoperíododefinidoparaaregiãohidrográfica;

• Maior proporção entre dados de cotas observados em relação ao período de operação da estação, dentrodoperíododefinidoparaaregiãohidrográfica;

• Maiornúmerodemediçõesdevazão,nestecasodurantetodooperíododeoperaçãodaestação;

• Maior “homogeneidade hidrológica” com as estações principais (pertencer ao mesmo curso de águaouafluentes,possuiráreadedrenagemsemelhante,proximidadeesemelhançaespacialentrebaciashidrográficas);e

• Ter sido utilizada em estudos anteriores.

• AFigura6.4apresentaaespacializaçãodaredefluviométricaprincipaleauxiliarcomrelaçãoàsbacias principais do Projeto.

8 Apêndice A e Apêndice B acompanham o Relatório em mídia digital.

38 39


Figura 6.4. Estações Fluviométricas Principais e Auxiliares


6.3. RESERVATÓRIOS

Buscando-sea identificaçãodosreservatóriosartificiaisnaáreadoProjetoutilizaram-sediversasfontes de dados secundários.

Os espelhos d’água elaborados pela Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos- FUNCEME, constantes no conjunto de dados disponibilizados pela ANA foram empregados na composição da base cartográfica. Os arquivos utilizados, em formato shapefile, contêm apoligonaldosespelhosd’águanaturaiseartificiaiscomáreasuperficialmaiorque20(vinte)ha,aproximadamente.Doconjuntodedadosdisponibilizadosforamselecionadososespelhosd’águaartificiaiscontidosnasbaciasdecontribuiçãodasestaçõesfluviométricasprincipais.

Também se utilizaram as informações do Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS, as registradas no Sistema de Informações Georreferenciadas do Setor Elétrico – SIGEL, da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL referentes aos aproveitamentos hidrelétricos, e as disponibilizadas pela Superintendência de Usos Múltiplos da ANA. Estas informações contemplam o conjunto de Usinas Hidrelétricas - UHE e Pequenas Centrais Hidrelétricas – PCH em operação na área de abrangência do projeto.

Completando o rol de elementos relativos aos reservatórios de água foram inseridas na base cartográfica as informações alusivas aos açudes doDepartamentoNacional deObras Contra asSecas – DNOCS.

AFigura6.5apresentaaespacializaçãodosaçudes,reservatórioseespelhosdeáguaartificiaiscomrelação às bacias principais do Projeto.

40 41


Figura 6.5. Açudes, Reservatórios e Espelhos d Água Artificiais sobre as Bacias


6.4. DISTÂNCIAS ENTRE AS SEÇÕES DE INTERESSE

Dispondo-sedasinformaçõesdasbaciasdecontribuiçãointegradasàbasecartográficadesuporte,foi possível o cálculo das distâncias entre as seções de interesse com vistas à determinação do tempo de propagação das vazões.

Para a execução deste procedimento foram considerados os limites das ottobacias de contribuição dasestaçõesprincipaiseauxiliares,bemcomodosreservatóriossignificativos.Oscomprimentosdos segmentos dos canais de drenagem nas diferentes seções foram então calculados sobre a base cartográficaemambienteSIG,combasenocruzamentodasottobaciasdecontribuiçãocomaredehidrográfica.

6.5. ARQUIVOS DIGITAIS

Osprodutosgeradosnaintegraçãodedadosparaelaboraçãodabasecartográficadesuporteaodesenvolvimento do projeto contemplam: arquivos de configuração dos mapas elaborados emformatoMXD;arquivosdigitaisdosdadosemformatoshapefileearquivosdigitaisparavisualizaçãodos mapas elaborados em formato PDF. Todos os produtos encontram-se no Anexo I - Produtos GeradosparaElaboraçãodaBaseCartográficadeSuporteaoProjeto,emmídiaóticadigital(DVD).

42 43

ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS

Foz do Rio Ribeira do Iguape, Barra do Ribeira – SP / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

07 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS

A análise de consistência pluviométrica foi realizada em 2.549 estações distribuídas nas doze regiões hidrográficasbrasileiras.Foramobjetodestaanálisetodososdadosdisponíveisdestasestações,nabasemensal, no período de janeiro de 1931 a dezembro de 2007.

7.1. BASE DE DADOS

A base de dados utilizada para análise de consistência refere-se aos dados mensais brutos, correspondentes às estações selecionadas, constantes no Banco de Dados ANA, eventualmente complementados quando do recebimento de informação adicional. As séries assim formadas na base mensal foram organizadas em planilhas Excel e constituíram a entrada de dados nos aplicativos desenvolvidos para geração dos Grupos Homogêneos e Curvas Duplo Acumuladas, conforme detalhado no item 7.2, “Métodos”.

7.2. MÉTODOS

As séries pluviométricas existem em maior número no Brasil e geralmente tiveram início em período anterioràssériesfluviométricasdisponíveis.Porestarazãosãocomumenteutilizadasnaextensãodas séries de vazão. As respostas aos diversos problemas de hidrologia aplicada serão tão mais corretas quanto mais longos e precisos forem os registros destes dados hidrológicos. Em qualquer caso, pode ocorrer a existência de períodos sem informações ou com falhas nas observações, ou ainda, os dados de precipitação podem conter erros aleatórios, sistemáticos e/ou grosseiros, devido a problemas com os aparelhos de registro e/ ou com o operador do posto, devendo ser submetidos a uma análise e consistência prévias antes de serem utilizados.

Geralmente a consistência pluviométrica se limita à escala mensal, podendo erros grosseiros ser identificados e supostamente corrigidos na escala diária. O objetivo da consistência é verificara homogeneidade dos dados, de forma a corrigir eventuais anomalias ocorridas na estação pluviométrica, como os erros descritos. Técnicas usuais de consistência resumem-se à curvas duplo-acumulativas, curvas de permanência, análise de regressão linear simples (diagrama de dispersão) e múltipla envolvendo chuva e vazão, mapas de isolinhas, métodos de regionalização como o vetor regional e métodos estatísticos multivariados como a análise de agrupamentos, a análise de componentes principais, etc.

No presente Projeto, o primeiro passo no processo da consistência dos dados pluviométricos consistiu naidentificaçãodesimilaridaderegionalentreasestações,apartirdaformaçãodosdenominados“Grupos Homogêneos”, obtidos a partir da análise de componentes principais e conveniência geográfica(critériodadistância)doconjuntodeestaçõespluviométricasselecionadas.

A partir destes grupos foram construídas curvas duplo-acumulativas para a avaliação de eventual inconsistência. Esta análise aplicou-se aos dados disponíveis das séries pluviométricas selecionadas para o Projeto, no período de janeiro de 1931 a dezembro de 2007.

7.2.1. Grupos Homogêneos

Dentre as etapas que compõem a consistência dos dados, a delimitação de regiões homogêneas é considerada a mais complexa e sujeita a subjetividades. Uma região é ditahomogêneaseexistemevidênciassuficientesdequeasdiferentesestaçõesdogrupopossuem a mesma distribuição de freqüências. Embora diversas técnicas tenham sido propostas e estudadas, como a análise de resíduos de regressão (Tasker, 1982 apud Naghettini et Pinto, 2007), análise de componentes principais (Nathan et McMahon, 1990 apud Naghettini et Pinto, 2007), análise fatorial (White, 1975 apud Naghettini et Pinto, 2007), correlação canônica (Cavadias, 1990 apud Naghettini et Pinto, 2007), análise discriminante (Waylen et Woo, 1984 apud Naghettini et Pinto, 2007), análise de forma das funções densidades de probabilidade (Gingras et Adamowski, 1993 apud Naghettini et Pinto, 2007), etc, nenhuma delas constitui um critério estritamente objetivo ou uma solução consensual para o problema. Uma primeira fonte de controvérsias a respeito da corretametodologia a ser empregadana identificaçãodas regiõeshomogêneasdizrespeito ao tipo de dado local a ser utilizado, fazendo-se distinção entre estatísticas locais e características locais.

44 45


A primeira refere-se a estimadores estatísticos calculados diretamente a partir dos dados hidrológicos objetos da análise, como a variância e a correlação, e a segunda diz respeito a propriedades relacionadasaumcertolocalespecífico,comoaproximidadeentreestaçõesealtitude.Algunsautores,nominalmente Wiltshire (1986), Burn (1989) e Pearson (1991), propuseram técnicas que fazem uso somente das estatísticas locais. Para o presente estudo, objetivando atender às prerrogativas do Termo de Referência do Projeto, de extensão e preenchimento das séries, considerou-se a aplicação de ambos os dados na determinação das regiões homogêneas, em duas etapas consecutivas:

A primeira, consistindo de uma delimitação preliminar, baseada na análise de componentes principais doconjuntodeestaçõespluviométricasselecionadasparaoProjeto,identificandoasestaçõeslongasdesignadas“principais”dosgrupos;

A segunda, consistindo no agrupamento das estações restantes às estações “principais” pelo critério de proximidade.

7.2.1.1. Análise de Componentes Principais

A técnica denominada de Análise de Componentes Principais, popularmente chamada de PCA, é umatécnicaexploratóriadesintetizaçãooudesimplificaçãodaestruturadevariabilidadedosdadose constitui-se em um método da Estatística Multivariada. Seu objetivo principal é o de explicar a estrutura de variância e covariância de um vetor aleatório, composto por p-variáveis aleatórias, através da construção de combinações lineares das variáveis originais.

Estas combinações lineares são chamadas de componentes principais e são não correlacionadas entre si. A informação contida nas p-variáveis originais é substituída pela informação contida em k (k < p) componentes principais não correlacionadas. Desta forma, o sistema de variabilidade do vetor aleatório composto das p-variáveis originais é aproximado pelo sistema de variabilidade do vetor aleatório que contém as k componentes principais. A qualidade da aproximação depende do número de componentes mantidas no sistema e pode ser medida através da avaliação da proporção da variância total explicada por essas. Quando a distribuição de probabilidades do vetor aleatório em estudo é normal p-variada, as componentes principais, além de não correlacionadas, são independentes e têm distribuição normal. No entanto, a suposição de normalidade não é requisito necessário para aplicação da técnica de análise de componentes principais.

Para o presente estudo a obtenção das componentes principais deu-se a partir da matriz de correlação Ppxp das variáveis Xi originais, onde i=1, 2, ... p. As variáveis Xi correspondem às séries mensais de precipitação das 2.549 estações pluviométricas consideradas. A matriz Ppxp é a matriz de correlação amostral do vetor aleatório X, onde Pijéocoeficientedecorrelaçãoamostralentreas i-ésimaej-ésimavariáveis,conhecidocomocoeficientedecorrelaçãodePearson.Sendoosautovaloresdamatriz Ppxp denotados por λ1≥λ2≥λ3≥...≥λp e os correspondentes autovetores normalizados por e1,e2,...ep, onde ei=[ei1 ei2 ... eip]´e seja Zi=(Xi-µi)/σi, onde E(Xi)=µi e Var(Xi)=σi² para i= 1, 2, ... p, então a j-ésimacomponenteprincipaldamatrizPpxp,j=1,2,...pédefinidapor:

Yj = ej´Z = ej1 Z1 + ej2 Z2 + ... + ejp Zp

Sendo que:

A variância de Yj é igual a λj, j = 1,2, ..., p, e a covariância entre Yj e Yk é igual a zero, para qualquer j≠k;

A correlação entre a componente Yj e a variável padronizada Zi é igual a:

, logo as variáveis Zi com os maiores coeficientes na componente principal Yj são as maiscorrelacionadascomacomponente;

A variância total do vetor aleatório Z = (Z1, Z2, ... ,Zp)´é igual ao traço da matriz Ppxp, que é igual ao valor p, ou seja, o número de variáveis medidas em cada elemento amostral. A proporção da

variância explicada pela j-ésima componente principal é igual a , ... ,p.


As“p”séries longasforamselecionadasapartirdoperíododefinidopelaANA,paracadaRegiãoHidrográfica,parapreenchimentoeextensãodassériespluviométricas(Tabela5.1).

Sobre estas “p” séries consideradas longas, aplicou-se a técnica de Análise de Componentes Principais demodo a identificar “k” séries com poder de explicar nomínimo 95% da variânciatotal das precipitações na Região analisada. Desta forma “(p-k)” estações de séries longas foram descartadas, e as “k” séries que restaram constituíram cada uma a estação dita “principal” de cada GrupoHomogêneoformadonaRegiãoHidrográfica.Paraodescartedas“(p-k)”sériesfoiaplicadoo critério sugerido por Beale (1967). Este critério indica que a primeira estação a ser descartada é aquelaqueestáassociadaaomaiorcoeficiente,tomadoemmódulo,dentreosrepresentadospeloauto-vetor associado ao menor auto-valor da matriz das precipitações consideradas. Eliminada uma estação, o processo se repete até que restem somente “k” estações.

7.2.1.2. Formação dos Grupos Homogêneos

EmcadaRegiãoHidrográfica,paraformaçãodos“k”gruposdeestaçõespluviométricas,consideradashomogêneas entre si, considerou-se o agrupamento das demais estações (não longas) e das estações descartadas pelo processo de análise de componentes principais (“p-k” estações), pelo critério da menor proximidade de cada uma delas em relação às “k” estações (longas) selecionadas. A distância entreestações,nocaso,foirepresentadaporumíndicededistância(pordefiniçãoquantomaiorIDmaior a distância entre estações), calculado pela raiz quadrada da soma das diferenças ao quadrado entre latitudes e longitudes geométricas das estações “i” e “j” consideradas, ou seja:

Assim, cada estação não-longa foi direcionada ao grupo da estação longa mais próxima.

7.2.1.3. Aplicativo Computacional para Geração dos Grupos Homogêneos

O procedimento descrito, relativo à formação de grupos homogêneos de séries pluviométricas, foiautomatizadoatravésdeumaplicativocomputacional(PANA,SISCORHA).Comoprodutofinaldo aplicativo tem-se a listagem dos grupos homogêneos resultantes da análise realizada. Outras informações, no entanto estão disponíveis no arquivo de saída e podem ser analisadas com vistas à melhor interpretação dos resultados. Dispõe-se da lista das estações longas, da matriz de correlação entre as séries das estações consideradas e da evolução do percentual da variância explicada à medida que se insere as estações longas que encabeçam os grupos homogêneos, além de resultados matemáticos oriundos da formulação do método.

Eventualmente, e por resultado da aplicação direta do sistema computacional utilizado, algumas RegiõesHidrográficasproduziramestaçõesprincipais (“k”estações) isoladas, semquenenhumaoutra estação considerada não longa tenha sido agrupada à elas. Nestes casos foi necessário rearranjar estas estações em outros grupos, para possibilitar a análise posterior dos seus dados pelo método da Curva Duplo-Acumulada. O critério adotado para realocar estas estações foi o de maior proximidade, a partir da inspeção visual das estações localizadas nas suas cercanías, alocando as estações longas isoladas no grupo da estação vizinha mais próxima.

A Tabela 7.1 na seqüência apresenta os resultados obtidos com o aplicativo computacional utilizado e os ajustes realizados, quando necessário, nos grupos homogêneos gerados.

46 47


Tabela 7.1 – Grupos Homogêneos

REGIÃO HIDROGRÁFICA GRUPOS HOMOG. GERA-DOS

ESTAÇÕES LONGAS ISOLADAS GRUPOS HOMOG. FINAIS

RH Amazônica 29 1660000; 166000; 1763001 26

RH do Tocantins Araguaia 25 - 25

RH Atlântico Nordeste Ocidental 11 - 11

RH do Parnaíba 15 - 15

RH Atlântico Nordeste Oriental 13 740008; 739006 11

RH do São Francisco 26 1946000 25

RH Atlântico Leste 18 1539006 17

RH Atlântico Sudeste 19 2041016; 2040004; 2347052; 2041001 15

RH do Paraná 49 2247005; 2043018 47

RH do Paraguai 8 - 8

RH do Uruguai 7 - 7

RH Atlântico Sul 25 2851008; 2648002 23

7.2.2. Curva Duplo Acumulada (CDA)

A aplicação do método da curva duplo-acumulada (CDA), desenvolvido pelo Geological Survey (USA), restringe-seàssériesmensaise/ouanuaisetemporobjetivoaverificaçãodograudehomogeneidadedos dados disponíveis em determinada estação, em relação às observações registradas em postos vizinhos, supostamente homogêneos entre si.

Umavez identificados os postos pertencentes a uma regiãohomogênea, ométodo consiste emacumular,paracadaumdospostosconsiderados,osvaloresmensaisouanuaiseplotarnumgráficocartesiano, os valores acumulados correspondentes ao posto a consistir contra os valores de outro posto confiável, adotado como base de comparação. Alternativamente, um aprimoramento dométodo consiste em obterem-se os valores médios acumulados, correspondentes a todos os postos, exceto o em análise, e utilizar esta série como base de comparação, em substituição à série do postoutilizadocomobase.Confirmando-seahomogeneidade,osvaloresdopostoaconsistirserãoproporcionais aos observados na base de comparação dando origem a uma relação linear entre as variáveis envolvidas.

A declividade da reta determina o fator de proporcionalidade entre ambas as séries. Eventualmente, se os pontos não se alinharem segundo uma única reta pode ser uma indicação de anomalia, conforme segue:

A mudança de declividade está geralmente associada à presença de erros sistemáticos, tais como mudançasnascondiçõesdeobservaçãodaprecipitação;

O alinhamento dos pontos segundo retas paralelas é devido a erros grosseiros tais como os relativos àtranscriçãoerrôneadeumoumaisdadosseqüenciais;

Adistribuiçãoerráticadospontos,semidentificaçãodequalquertendênciadefinida,podeindicaroresultado de uma comparação de postos com regimes pluviométricos distintos.

Complementarmente à aplicação da técnica da curva dupla acumulada, pode-se inferir um diagnóstico preliminar sobre determinada série pluviométrica, observando o comportamento dos correspondentes valores acumulados do total mensal de precipitação ao longo do tempo. Sob a hipótese de estacionariedade é de se esperar que esta relação resulte linear e que eventuais alterações de declividade, apontem uma suspeita sobre a regularidade da série analisada.


A fase de consistência das séries pluviométricas com base na CDA, desenvolvida neste Projeto, teve como premissas as seguintes considerações:

• Os subgrupos de estações homogêneas, sobre as quais foi aplicada a CDA, foram extraídos de grupos maiores de estações homogêneas, obtidos da Análise de Componentes Principais aplicadasobretodasassériespluviométricasconsideradasemcadaRegiãoHidrográfica;

• Os subgrupos de estações homogêneas, sobre as quais foi aplicada a CDA, foram formados de maneira empírica buscando sempre cobrir o maior período de observações de cada estação do grupohomogêneo,comomenornúmerodesub-grupos.;

• Cada estação daRegiãoHidrográfica considerada pertence a apenas umgrupo homogêneo,porémpodeparticipardemaisdeumsubgrupohomogêneo;

• O número de alterações propostas foi mínimo, tendo em vista a grande variabilidade das precipitaçõeseanãocriaçãodesériesartificiaisemdemasia;

• Asalterações forampropostaspreferencialmenteparaas séries suspeitas, identificadas combasenoseucomportamentoisoladoaolongodotempo;

• Uma seqüência exagerada de valores nulos, quando comparados com as demais observações correspondentes das estações do subgrupo, foi preferencialmente substituída por falhas para posteriorconsistência;

• Assériesdecomportamentoerráticoesemcondiçõesclarasdecorreçãoforamidentificadaspara provável descarte, sendo desconsideradas em etapas posteriores do processo, como na fase de preenchimento e extensão de séries.

Ageração dasCDA’s, emplanilhas EXCEL, foi realizada automaticamente pormeio de software(SISCORHA)desenvolvidoparaestefim.Cadasubgrupodeestaçõeshomogêneasdeuorigemaumarquivo CDA de saída do aplicativo.

As alterações propostas nas CDAs foram registradas e posteriormente implementadas nas séries pluviométricas correspondentes, de modo a formar a base de dados para a etapa seguinte de preenchimento e extensão de séries.

7.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A consistência de séries pluviométricas é extremamente complexa dada a variabilidade espacial e temporal acentuada das precipitações, principalmente ao se tratar de dados na escala diária. Noentanto,naescalamensalpode-se identificaro comportamentosimilardo regimepluvialdedeterminadas estações, geralmente próximas entre si. Desta análise, por exemplo, realizada atravésdacurvaduploacumulada,pode-seidentificarerrosgrosseirosesistemáticosquecausamdescontinuidade na relação linear esperada para a CDA entre estações supostamente homogêneas. ComrelaçãoàanálisedasmilharesdeCDA’sgeradaspode-seregistrar:

A. Assériesresultantesdestaanálise,atravésdasCDA’s,servemdeinsumoàetapaseguintedepreenchimento e extensão de séries, ocasião em que as alterações propostas foram validadas ourevistas;

B. Para algumas séries de pequeno período de dados foi considerada inapropriada a geração de valores sintéticos na etapa de preenchimento e extensão. No total foram observadas 35 (trinta ecinco)estaçõesnestasituação,quecorrespondema1,4%dototalprevistoparaoProjeto.Assim, foram objeto de análise na etapa de preenchimento e extensão 2.514 estações (Capítulo 10);

C. Alterações de períodos de dados, em determinada estação, somente foram efetuadas quando eramclarososprocedimentosparaacorreçãodetendênciasdistintas;

48 49


D. Outros subgrupos distintos dos analisados poderiam ser formados, a critério do analista, mas dificilmentelevariamaconclusõessignificativamentedistintasquantoàqualidadedassériesouaosdadosalterados;

E. UmaavaliaçãoexpeditasobreaqualidadedosdadospluviométricosemcadaRegiãoHidrográficapode estar baseada na Figura 7.1 apresentada na seqüência. Da simples visualização percebe-se queaRegiãoHidrográficadoParaguaidestaca-sedasdemaiseapresentaapiorqualidadedosdadospluviométricos,aopassoqueaRegiãoHidrográficadoUruguaiassumeaposiçãooposta;

F. Cerca de 65% das séries de cada Região Hidrográfica apresentaram R² > 0,99, em suasrespectivascurvasduploacumuladas;

G. Deformageral,das2.549estaçõesanalisadasforamidentificadosproblemasem416estaçõese alterados os dados relativos a 235 estações, das quais 176 foram devidas ao ajuste de tendênciadacurvaduplo-acumulada.Ascorreçõesefetuadascorrespondema1,8%dototaldedados mensais brutos. O número de alterações propostas foi mínimo, tendo em vista a grande variabilidadedasprecipitaçõeseanãocriaçãodesériesartificiaisemdemasia.EntreasRegiõesHidrográficasdestaca-seoAtlânticoNordesteOriental comomaiorpercentualdealteraçõesnosdadosmensaisemrelaçãoaototaldedadosmensaisbrutos(4,6%)eoAtlânticoSulcomomenorpercentual(0,6%).

Figura 7.1 – Permanência dos Coeficientes de Eficiência de Nash (R²) associados às respectivas Curvas Duplo Acumuladas de Dados Brutos

ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS OPERATIVOS

Barra do Rio Trancoso, Trancoso – BA / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

50 51

08 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS OPERATIVOS

Estecapítuloapresentao tratamentodispensadoaosdadosoperativos,maisespecificamentedosdadosrelativos a armazenamentos de água, sejam em reservatórios de usinas hidrelétricas ou de abastecimento, emaçudesousobaformadeespelhosdeágua,naáreadeinfluênciadas230baciasfluviométricasprincipaisde interesse do Projeto. Os dados analisados referem-se a informações recebidas através da Agência Nacional de Águas – ANA, oriundas do ministério de Integração – Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME), do Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS e do Departamento Nacional de Obras Contra as Secas – DNOCS.

8.1. VALIDAÇÃO DOS DADOS OPERATIVOS DOS ESTUDOS DO ONS

8.1.1. Métodos

O Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS disponibilizou as séries de dados operativos, contemplandovazõesnaturais,vazõesafluentesevazõesdefluentesnoslocaisdeaproveitamentos,dos quais a maior parcela foi objeto de estudos anteriores, referentes à análise de consistência e à reconstituição de vazões naturais nas usinas do Sistema Interligado Nacional - SIN.

Averificaçãoevalidaçãodessesdadosfoirealizadasobaóticadedoisprocedimentos.Oprimeiroconsistiu na análise das vazões naturais médias mensais geradas para os locais dos aproveitamentos hidrelétricos,localizadosnas230baciasfluviométricasdeinteressedoProjeto,atravésdageraçãodefluviogramassimultâneos.Paraesteprocedimento,alémdasprópriassériesdevazõesnaturaisdisponibilizadaspeloONS,foramcriadassériesartificiaismedianteasomaalgébricadosvaloresdevazão natural correspondentes a aproveitamentos localizados em rios distintos de uma mesma bacia. Osegundoprocessodeanáliseconsistiuemreconstituir,demaneirasimplificada,avazãonaturalnos locais e aproveitamentos, através de dados operativos de reservatórios localizados a montante. As séries resultantes foram comparadas com as séries de vazões naturais disponibilizadas pelo ONS. Considerandoestashipótesessimplificadoras,ocálculodavazãonaturalemumdeterminadomês,correspondenteaumaseçãodeumbarramentoqualquer,foidefinidopelaseguinteequação:

QNj=VazãoNaturalMédiaMensalnaseçãodoaproveitamentoj(m³/s);

QAj=VazãoMédiaMensalAfluenteaoaproveitamentoj(m³/s);

ΔV=Variaçãodevolumearmazenadonomês,ouseja,Vfinal – Vinicial(m³);

Δt=Intervalodetempo,nocasonúmerodesegundosdeummês(s);

i = Reservatórios localizados a montante do reservatório j ( i = 1, 2,...., j-1).

As duas análises propostas avaliaram o comportamento hidrológico das séries de vazões naturais no âmbitoregionaldabaciahidrográficae,eventualmente,correçõespontuaispuderamsersugeridasde modo a garantir a compatibilidade dos dados.

8.1.2. Análise dos Dados Operativos

Amenos das simplificações comentadas, é de esperar que a relação entre as séries de vazõesnaturais para o mesmo aproveitamento, uma disponibilizada pelo ONS (X) e outra obtida um função dosdadosoperativosdosreservatóriosdemontante(Y),resultelinearecomcoeficienteangularigual a unidade (reta de 45º). Considerando estemodelo linear (X= Y), é possível calcular ocoeficientedeeficiênciadeNash(R²)associado,quedefineograudedependênciaentreasvariáveis.No caso, sendo R² = 1 indica que as séries seriam idênticas. No entanto, em função das referidas simplificaçõesoajustelinearproposto,dotipoY=a+b.X,nãoproduzumtermoindependentenuloenemtãopoucoumcoeficienteangularexatamente igualàunidade,porémvaloresresultantespara o R², próximos à unidade, validam a série em análise, mostrando a compatibilidade entre esta e as eventuais séries correspondentes de aproveitamentos à montante. Registre-se que a conseqüentevalidaçãodassériesdisponibilizadaspeloONSficouasseguradapeloexcelenteajustelinear observado.


8.2. IDENTIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVOS

Os reservatórios são implantados visando diversos objetivos,mas independentemente do fim aque se destinam interferem no regime hidrológico da bacia a jusante com maior ou menor grau de intensidade. Esta interferência deve-se basicamente pela alteração do volume de água liberado para a atmosfera em forma de vapor e pelo efeito da operação do reservatório, que com variações do armazenamento altera a variabilidade das vazões no trecho rio abaixo. Dependendo da magnitude dovolumearmazenado,maisespecificamentedovolumeútilquecompreendeafaixadevariaçãodoarmazenamento,determinadoreservatóriopodealterarsignificativamenteavazãoregistradaoudefinidaparaumaseçãoajusante,ouestaalteraçãopodeserconsideradainsignificante,entendidacomo aquela cuja magnitude é da mesma ordem de grandeza da imprecisão inerente ao processo de geração de vazões.

Amaiordificuldadenoqueserefereàgeraçãodesériesdevazõesnaturaisemtrechosderioscomreservatórios a montante reside na falta de informações operativas destes empreendimentos. Esta situação impossibilita a aplicação do método convencional, que contempla indiretamente o cálculo do balanço hídrico de reservatórios.

Na etapa inicial do Projeto, de Levantamento de Dados, observou-se um grande número de armazenamentos sobre as bacias principais, que em função de peculiaridades foram chamados deespelhosdeágua,açudes,UHE’s,PCH’sousimplesmentereservatórios.Paraagrandemaioriadesses armazenamentos não se conhece o volume e dispõe-se apenas da área alagada determinada a partir de “shapes” da FUNCEME com os espelhos de água do País (MINISTERIO DA INTEGRACAO/FUNCEME,2008.Mapeamentodosespelhosd’águadoBrasil).Umainformaçãomaiscompletafoiaobtida junto ao setor elétrico, onde o Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS, disponibilizou, viaANA,sériesedadoscadastraisdosreservatóriosdeUHE’squecompõeoSistemaInterligadoNacional – SIN.

Para a correta consideração dos reservatórios, sobre a área de interesse do Projeto, foi criado um critériopara identificaçãodaquelespotencialmentesignificativossoboaspectode regularização,paraageraçãodevazõesnaturaisdedeterminadaestaçãofluviométrica.Ocritérioadotadoparaaidentificaçãodosreservatóriosrelevantes,estábaseadonaequação:

onde,

N= Pesodedeterminado reservatório, definidopela relação entre o seu volumeútil e omaiorvolumeútildentreosreservatórioslocalizadosamontantedaseçãoconsiderada;

Vútil =Volumeútildoreservatórioqueestásendoavaliado;

= Vazão média de longo período correspondente à estação principal, cuja seção drena os reservatóriosconsiderados;

Risco Definido = correspondente ao percentual limite para as diferenças na vazão média mensal da estação principal, atribuídas ao efeito do armazenamento do reservatório em avaliação.

Para a interpretação do critério apresentado, considera-se que os reservatórios em geral são operados de tal forma que o tempo de enchimento e esvaziamento, ao longo de um ano genérico, em média são iguais, ou seja, correspondem ao período de 6 (seis) meses. Desta forma, o denominador da equação apresentada é o volume médio escoado, em 6 (seis) meses, na seção considerada. O numerador pode ser entendido como um volume disponível no reservatório em avaliação,corrigidopelofator“∑N”,querepresentaumpesosempremaiorqueaunidade,buscandolevar em consideração os demais reservatórios existentes na bacia. A relação entre o numerador edenominadorrepresentariaograupotencialdealteraçãodoreservatórioemrelaçãoaodeflúviomédio na estação considerada.

52 53


Para a aplicação do critério sugerido a todos os armazenamentos visualizados na bacia de interesse, deve-se dispor da vazão média de longo período correspondente à exutória da bacia (estação principal), do volume útil associado aos reservatórios em avaliação e do risco a ser considerado. Como esta etapa do estudo antecedeu a geração de vazões naturais, a vazão média de longo período nas estações consideradas foi obtida dos dados disponíveis no Banco de Dados da ANA, através do sistema HIDRO9. Sendo uma estatística mais robusta, o dado obtido, independentemente do grau de consistência ou eventuais falhas de observação da série acessada, prestou-se perfeitamente ao objetoespecíficoagorareferido.Osvolumesdealgunsreservatóriosforamdisponibilizados,maisnotadamente os pertencentes ao setor elétrico, e outros, por comparação de dados fornecidos e investigação via “GOOGLE” e outras fontes da “WEB”, foram determinados. Os demais volumes, correspondentes a espelhos de água com área alagada conhecida, foram estimados através de equaçãoderegressão.FoideterminadaumaequaçãoparacadaRegiãoHidrográfica,ondeovolumefoi relacionado à área alagada. A equação de regressão adotada é do tipo potência, ou seja:

onde “a” e “b” são parâmetros a serem determinados. Considerando o diagrama de dispersão, com osparesdepontosgrafados,ondeaabscissa(X)correspondeàáreaalagadaeaordenada(Y)aovolume,aequaçãodefinidacorrespondeuàumaenvoltóriademaiorvolume,napartebaixadacurva,demodoareduziroriscodeeliminaçãodevolumessignificativos.Osmaioresreservatóriostêm,praticamente,seusvolumessempreconhecidosouidentificados,nãonecessitandoamaximizaçãodosmesmos. Com estemesmo objetivo, na determinação do par “X;Y” o volume adotado, narepresentação do diagrama de dispersão, foi sempre o volume total, não o volume útil, sob a hipótese dequenosaçudes,querepresentamamaioriadosarmazenamentosnãoidentificados,praticamentenão existe volume morto. Acrescente-se que em algumas situações, a vocação regional permitiu que se assumissem hipóteses que melhor retratam a realidade, como é o caso dos alagamentos do arroz irrigado no Rio Grande do Sul. Estes podem abranger uma grande área, porém certamente são de pequenovolumeenãodevemfigurarentreosvolumessignificativos.

Oriscoadotadonocritériodeidentificaçãodosreservatóriosrelevantesfoide10%,tendoemvistaquea imprecisãodasmedidasdenível, davazãoedaprópriadefiniçãode curvasdedescarganormalmente leva a dispersão de valores que chegam a percentuais superiores ao considerado.

ATabela8.1,aseguir,resumequantitativamente,porRegiãoHidrográfica,onúmerodeestaçõesprincipais potencialmente influenciadas pelos reservatórios existentes, bem como fornece umaestatísticaquantoaosreservatóriossignificativoscomdadosdisponíveis,queseriamasUHE’s,ounão disponíveis, que seriam os demais reservatórios e açudes.



Tabela 8.1 – Identificação de Reservatórios Significativos

REGIÃO HIDROGRÁFICA ESTAÇÕES PRINCIPAIS

ESTAÇÕES PRINCI-PAIS INFLUÊNCIA

DE ARMAZ.

RESERVATÓRIOS SIGNIFICATIVOS C/ DADOS

DISPONÍVEIS NÃO DISPONÍVEIS

RH Amazônica 20 - 0 0

RH do Tocantins Araguaia 29 8 1 1

RH Atlântico Nordeste Ocidental 6 1 0 1

RH do Parnaíba 10 7 1 32

RH Atlântico Nordeste Oriental 5 3 0 12

RH do São Francisco 85 46 5 73

RH Atlântico Leste 10 7 1 19

RH Atlântico Sudeste 4 1 1 0

RH do Paraná 17 3 27 6

RH do Paraguai 23 5 1 0

RH do Uruguai 8 6 5 32

RH Atlântico Sul 13 6 2 3

TOTAL 230 86 44 179


Um primeiro aspecto focado neste capítulo consiste na análise e validação dos dados operativos disponibilizados pelo ONS, que se referem às séries de vazões naturais e de dados operativos nos locais de aproveitamentos hidrelétricos, pertencentes ao Sistema Interligado Nacional – SIN. Grande parte desta informação foi motivo de estudos desenvolvidos pelo ONS, sob o acompanhamento de outras entidades, entre elas a própria ANA. Uma premissa considerada neste estudo diz respeito à análise e validação dos dados trabalhados nos estudos do ONS, dado a compatibilidade dos métodos empregados e a forma de acompanhamento contínuo dos trabalhos, que culminaram com a aprovação das séries reconstituídas e dos dados operativos. Um segundo enfoque direcionou a análise para os reservatóriosartificiaisexistentesnasbaciasdeinteresse.EmetapaposteriordesteProjeto,maisespecificamentearelativaàdefiniçãodométododereconstituiçãodevazõesnaturaisadotadoparacada uma das bacias principais, é relevante saber da eventual existência de reservatórios, cuja magnitude possa eventualmente alterar o regime hidrológico regional. Dentro deste contexto, a análisedesenvolvidanestaetaparestringiu-seàverificaçãodograuderegularizaçãoexercidopelosreservatóriossobreasvazõesnasexutóriasdasbacias.Admitiram-secomosignificativososefeitossuperiores,emmédia,a10%dodeflúviomédioanualnabaciaconsiderada.

Como considerações aos estudos desenvolvidos pode-se ressaltar:

A. AssériesdevazõesnaturaisapresentadaspeloONS,relativasàsUHE’spertencentesaoSIN,mostraram-seconsistenteseadequadasparaseremconsideradasnesteestudo;

B. Os meses em que a vazão incremental média mensal entre aproveitamentos consecutivos apresenta-se como negativa, quando em período coberto pelos estudos do ONS, são devidos a não consideração do efeito de abatimento das vazões no processo de propagação. Essas situaçõesocorremsemprequeasvazõesmudamsignificativamentedeummêsparaoutro.Nosdemaisperíodos,nãocobertospelosestudosdoONS,maisespecificamenteentreosanosde 2002 a 2007, para algumas UHE´s, e entre 2006 e 2007 para outras UHE´s, devem existir problemas nos dados operativos, não disponibilizados, uma vez que a vazão natural mostra-se coerenteecompatívelnoâmbitoregional;

C. Peloscritériosadotados,paracercade60%dasbaciasselecionadas,conclui-sequeassériesdevazõesnãosãoinfluenciadas,significativamente,pelosefeitosdeoperaçãodosreservatórios;

54 55


D. Paraasbaciasquepossuemreservatóriossignificativos,afetandoavariabilidadedasvazões,ométodo de reconstituição de vazões naturais leva em consideração, direta ou indiretamente, o efeito de regularização exercido pelos reservatórios. No caso de indisponibilidade de dados, foi necessário pelo menos estimar a época de entrada em operação desses reservatórios, de modo a se distinguir a série natural da série regularizada em determinada estação.

E. O critério adotado para a identificação de reservatórios significativos, tendo em vista amaximização dos volumes estimados, é robusto no sentido de buscar reduzir a eliminação de reservatórios que deveriam ser considerados.

Acompanham este relatório (Anexo II) as séries de dados operativos dos reservatórios considerados (ONS).

ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS FLUVIOMÉTRICOS

Serra do Amolar, Pantanal – MS / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

56 57

09 ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DE DADOS FLUVIOMÉTRICOS

9.1. BASE DE DADOS

Aanálisedeconsistênciafluviométricafoirealizadaem634estaçõesdistribuídasnasdozeregiõeshidrográficasbrasileiras,sendo230estaçõesprincipaise404auxiliares(Tabela9.1).Foramobjetoda análise de consistência realizada todos os dados disponíveis destas estações, no período de janeiro de 1931 a dezembro de 2007.

Destaca-se que, independente dos períodos considerados para a análise e reconstituição das vazões naturais (Tabela 5.1), a análise de consistência foi realizada em escala de tempo diária e sobre todo o período de operação das estações principais e auxiliares, quando da disponibilidade de dados. Nestesentido,foramconsideradostambémabasededadosfluviométricosconsistidosfornecidospelo Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS, objeto de estudos de reconstituição de séries vazões naturais em locais de Aproveitamentos Hidrelétricos.

Tabela 9.1 –Estações Fluviométricas Selecionadas por Região Hidrográfica

REGIÃO HIDROGRÁFICAESTAÇÕES SELECIONADAS

PRINCIPAIS AUXILIARES TOTAL

RH Amazônica 20 29 49

RH do Tocantins Araguaia 29 54 83

RH Atlântico Nordeste Ocidental 6 14 20

RH do Parnaíba 10 11 21

RH Atlântico Nordeste Oriental 5 6 11

RH do São Francisco 85 113 198

RH Atlântico Leste 10 17 27

RH Atlântico Sudeste 4 24 28

RH Atlântico Sul 13 51 64

RH do Uruguai 8 27 35

RH do Paraná 17 33 50

RH do Paraguai 23 25 48

TOTAL 230 404 634

9.2. MÉTODOS

O tratamento de consistência dispensado às estações principais e auxiliares teve o mesmo nível de detalhamento,independentedestaclassificação.Osdadosanalisadosforamosreferentesàssériesde dados brutos e consistidos fornecidos pela ANA, os quais constavam do banco HIDRO e que eventualmente foram objeto de outros estudos de consistência ao longo do tempo. Também foram considerados na análise de consistência os dados fornecidos pelo ONS, oriundos dos estudos de reconstituição de vazões naturais em locais de Aproveitamentos Hidrelétricos (UHE´s) do Sistema Interligado Nacional.

O objetivo da análise exercida pela RHA nas 634 estações selecionadas foi a revisão e consolidação das curvas de descarga e das séries diárias de cotas consistidas, objetivando a geração de séries de vazões observadas nas respectivas estações.

Inicialmente o processo de consistência deu origem a planilhas onde foram avaliadas individualmente as séries diárias de cotas, por estação, comparando-se as cotas brutas com os dados consistidos da ANA e do ONS. Nesta consistência preliminar as séries de cotas foram examinadas localmente, através da análise de cotagramas, para verificação da ocorrência de erros grosseiros e/ ou aexistência de períodos com prováveis inconsistências. A correção destas séries procedeu-se na análiseregionalcomaplotagemdecotagramasefluviogramassimultâneosentreestaçõesvizinhas.


As curvas de descarga foram grafadas frente às medições, comparadas entre si e analisadas com relação ao histórico das estações. Com base nestes dados foi tomada a decisão de adotar alguma dascurvasexistentesoudefinirnovascurvas.Apósadefiniçãodascurvasdedescargacombaseem dados locais, as séries de vazões foram analisadas frente aos dados regionais, o que permitiu detectar e corrigir inconsistências nas curvas de descarga, principalmente nas datas de mudança das validades e nas extrapolações dos tramos inferior e superior das mesmas.

Para a análise regional das séries de cotas e vazões, as estações foram divididas em grupos considerando-seatopologiaeaproximidadedasestações,osperíodosemcomumeainfluênciadas usinas de montante. As séries de vazões diárias foram analisadas por meio de curvas de permanências,curvasduplo-acumulativasefluviogramassimultâneos.Ascurvasdepermanênciapossibilitaramverificaracoerênciadasvazõesao longodasbaciaseprincipalmenteverificarasextrapolações dos tramos inferior e superior das curvas de descarga. As curvas duplo-acumulativas permitiramverificaraadequaçãodasvalidadesdascurvasdedescargaetambémasuaqualidade.Os cotagramas e fluviogramas simultâneos, a nível diário, foramutilizados principalmente parapreenchimento e consistência das vazões diárias.

Para o tratamento dos dados foram desenvolvidos aplicativos específicos em planilha EXCEL eutilizados os seguintes programas computacionais: SISCORHA da RHA para leitura, formatação e análisedosdados;HIDROdaANAparagerenciamentoeorganizaçãofinaldosdados;GRAFCHAVEdaCOPE/CPRMparadefiniçãodecurvasdedescarga;eSiADHdaANAparadeterminadasanálisesde consistência de séries de vazões.

9.2.1. ANÁLISE DAS CURVAS DE DESCARGA

Para as 634 estações selecionadas foram lidas todas as curvas de descarga disponíveis no banco HIDRO e as curvas disponibilizadas pelos estudos do ONS, as quais foram avaliadas comparativamente para cada estação.

Com base em indicadores e inspeção visual as curvas foram selecionadas quanto à adequação da validade e ao melhor ajuste. Quando da inexistência de curvas ou quando as mesmas não eram consideradas adequadas, ajustaram-se novas curvas de descarga pela RHA.

ParatodasascurvasdedescargaaRHArealizouumaverificaçãodosperíodosiniciaisefinaisdevalidade, que foram determinados levando-se em consideração a maior cota observada entre as datas da última medição de descarga da última tendência e, a primeira medição de descarga da tendência posterior, ou seja, os períodos de validade foram determinados por meio da análise do cotagramadecadaestação.Assim,considerou-secomojustificativaparaamudançadevalidadea ocorrência de uma enchente, evitando-se a determinação de períodos coincidentes com o início e término do ano civil (01 de janeiro e 31 de dezembro) ou períodos coincidentes com datas demediçõesdedescarga,excetuando-secasosdevidamentejustificados,comoreinstalaçõesdeseções de réguas.

As medições de vazão foram avaliadas quanto à presença de erros grosseiros, como por exemplo erros de digitação ou medições realizadas na mesma data com erros na velocidade. Quando detectados com clareza e sendo passíveis de correção estes erros foram sanados, caso contrário as medições foram excluídas.

Para o ajuste e extrapolação das curvas de descarga a RHA utilizou o programa “Curva-chave para Windows” (GRAFCHAVE), versão 4.5b, disponibilizado pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM e amplamente utilizado no Brasil. O programa permite o ajuste das curvas por equação polinomial de até 8° grau e pela equação potencial, e a extrapolação pelos métodos Logarítmico, Stevens e Manning.

TodasascurvasdefinidaspelaRHAsãorepresentadasporumaoumaisequaçõespotencialdotipo

, onde Q é a vazão, h é a cota, e h0, k e m são parâmetros.

No ajuste de novas curvas de descarga a RHA optou pela extrapolação logarítmica pelos seguintes motivos:

58 59


• Permite representar a curva por uma ou mais equações, sendo que a maior parte das curvas do banco da ANA é representada por equações, e destas, a grande maioria é do tipo potencial. AmesmaobservaçãopodeserfeitacomrelaçãoàscurvasdoONS;

• Permiteaextrapolaçãomesmonaausênciadeseçõestransversais;

• Compatibilidade da extrapolação de uma curva definida pela RHA, visto que as curvas dobanco,paraasdemaisvalidades,sãogeralmentedotipopotencial;

• Compatibilidade com estações próximas no mesmo rio, visto que as curvas do banco são do tipopotencial;

• Limitação de aplicabilidade dos métodos de Stevens e de Manning.

No entanto, para as estações com disponibilidade de seções transversais a RHA testou a aplicabilidade dos métodos de Stevens e Manning e quando recomendável, utilizou-os como balizadores para a extrapolação Logarítmica. Neste caso, pode-se “forçar” a tendência da extrapolação no trecho em questão, obtendo-se assim uma curva por equação com o formato desejado. Destaca-se que na existênciadeseçõestransversaisasmesmasforamutilizadasparadefiniçãodoh0noajustedascurvas de descarga.

Os ajustes e extrapolações realizados pela RHA foram verificados tambémna análise regional,notadamentenocomportamentodosfluviogramassimultâneosenascurvasdepermanência.

9.2.2. ANÁLISE DE COTAS E VAZÕES

Inicialmente, foram avaliadas as séries de cotas por estação, comparando-se as cotas brutas com os dados consistidos da ANA e do ONS. Para tanto, criaram-se séries de “cotas preliminarmente consistidas”, onde foram adotadas automaticamente as cotas consistidas da ANA, quando a diferença destas para as brutas era superior a 2 cm. Na ausência de cotas consistidas e nas diferenças de até 2 cm foram adotadas as cotas brutas. Quando da existência de séries de cotas consistidas pelo ONS, as mesmas foram comparadas com as séries brutas e consistidas da ANA, e as correções adotadas quando pertinentes.

No processo de análise, a partir de inspeção visual dos cotagramas dos dados brutos e consistidos gerados no mesmo arquivo, os dados foram criticados e eventualmente as cotas adotadas como “preliminarmente consistidas” pela RHA foram alteradas. Assim, neste processo inicial de análise dos cotagramas individualizados por estação o critério dos 2 cm foi adotado sistematicamente. As demaismodificaçõesrealizadasforamdecisõesdoanalista,sendodifícilparticularizaremfunçãodadiversidadedesituaçõesencontradas.Noentanto,todasasmodificaçõesforamdevidamenteregistradas nas memórias de cálculo ao longo do Projeto.

A primeira fase de análise originou séries de “cotas preliminarmente consistidas”, uma vez que foram adotadas/recusadas consistências realizadas em estudos anteriores. No entanto, as séries de “cotasconsistidas”finaisforamalteradas/preenchidasempelomenostrêsmomentosdistintos:(a)naanálisedoscotagramasindividualizadosporestação;(b)naanálisedegrupos,portransferênciadevazõesquandoomodelofoiconsideradoadequado;(c)naanálisedegrupos,porinterpolaçãodiretacombasenatendênciadoscotagramase/oufluviogramassimultâneos.

A partir dos arquivos das curvas de descarga revisadas e das séries de “cotas preliminarmente consistidas” foram geradas séries de vazões, que integraram a análise regional.

A análise das estações em grupos, ou análise regional, foi implementada de forma a gerar grupos de análise de 3 tipos distintos: (1) estações nomesmo rio, (2) estações em confluência e (3)estações em bacias diferentes. Nos dois primeiros o processo de consistência considerou o tempo de propagação entre as estações.


Na análise regional foram empregadas duas técnicas consagradas de análise de consistência de dadosfluviométricos, curvasduplo-acumulativase curvasdepermanência, ambas construídasapartir dos dados diários do período comum de vazões sem falhas nas estações de cada grupo. Basicamente, as curvas duplo-acumulativas permitiram a verificação/definição dos períodos devalidadedascurvasdedescargadasestaçõesenvolvidaseascurvasdepermanênciaaverificaçãoda coerência, principalmente das extrapolações superiores e inferiores, das curvas de descarga.

Também na análise regional foram avaliados de forma simultânea os cotagramas diários e os hidrogramas diários e mensais por grupos de estações. Na avaliação dos hidrogramas foram considerados os efeitos decorrentes da propagação das vazões entre as estações analisadas.

O tempo de propagação das vazões nos trechos entre as estações fluviométricas foi obtidoconsiderando-seocomprimentodorionotrecho,estimadoapartirdabasecartográfica,eamédiadas velocidades de propagação, calculada para cada par de estações envolvidas situadas nas extremidades do trecho considerado.

Pelo modelo da onda cinemática adotado para este estudo, determinou-se a velocidade de propagação, considerando os dados demedição de vazão nas estações fluviométricas. Com osvalores medidos de vazão e área da seção transversal é possível ajustar uma reta do tipo Q = Qo +

c.A, onde a inclinação desta reta ( ),defineovalordavelocidadedepropagaçãodaondacinemática na seção de interesse.

Considerando definidos os tempos de propagação das vazões média diárias, para os trechosavaliados, tem-se duas situações distintas de aplicação: a) propagação de vazão de montante para jusante e b) propagação de vazão de jusante para montante (retro-propagação).

A aplicação do método da onda cinemática, neste contexto, cria um deslocamento temporal das vazões com pequeno abatimento de pico, no caso de propagação para jusante, e manutenção do tempodoescoamentosuperficialparaoshidrogramasdecheia.

Destacam-seaslimitaçõesdométododevidoàssimplificaçõesadotadas,taiscomoconsiderarqueas características hidráulicas das seções de medições são representativas dos trechos de rios entre as mesmas, e que a velocidade de propagação não varia com a vazão. No entanto, em face da escassezdeinformaçõesparaimplementaçãodeummétodomaissofisticado,ométodopropostofornece uma boa aproximação e tem se mostrado de grande utilidade nos processos de análise de consistênciadedadosfluviométricos.

Para efeito de comparação dos hidrogramas diários, as vazões propagadas para a estação de destino foram corrigidas por relação de áreas de drenagem e por relação de vazões médias. Uma função objetivo foi utilizada para comparar estes hidrogramas de “vazões transferidas” com o hidrograma observado local. Quanto obteve-se um ajuste adequado, as vazões “transferidas” foram utilizadas para corrigir/preencher as vazões diárias consideradas inconsistentes. Estas correções foram realizadas diretamente na série de cotas por meio de uma rotina criada para gerar cotas consistidas a partir das vazões transferidas e das curvas de descarga das estações.

As vazões incrementais foram avaliadas em escala mensal e entre estações nos grupos do tipo 1 e2,correspondentesaestaçõesnomesmorioeestaçõescomconfluência,respectivamente.Paraobtenção das incrementais, as médias mensais das estações de montante foram calculadas a partir das vazões diárias propagadas até a estação de jusante.

Inicialmente, os casos com incrementais negativas foram avaliados por inspeção visual nos hidrogramaspropagadosfrenteaohidrogramadejusante,verificando-seavalidadedostemposdepropagação calculados. Quando pertinente os tempos de propagação foram alterados por tentativa, no sentido de sincronizar os hidrogramas propagados e locais.

60 61


Esteprocedimentojustifica-sepoisavelocidadedepropagaçãoéobtidacombasenaseçãodemediçãodas estações localizadas no início e final do trecho considerado. Como as estações estão localizadasem locais escolhidos visando atender determinadas recomendações, o trecho entre as mesmas pode apresentar características distintas.

Os casos de incrementais negativas remanescentes após ajuste dos tempos de propagação foram eliminados, sempre que possível, viamodificação nas curvas de descarga ou via alteração na série de cotas. Asmodificaçõesnascurvasdedescargaforamrealizadassomentequandopertinenteesemdescaracterizaras mesmas frente às medições. As alterações nas cotas foram realizadas somente nos casos em que os errosdeleituraeramevidentesnacomparaçãodoscotagramasefluviogramassimultâneos.

Para as estações muito próximas entre si, onde a diferença de áreas de drenagem pode ser inferior à precisão das séries fluviométricas, foi utilizado um critério para tolerância de incrementais negativas.Enquadram-se nesta situação as estações em que a diferença percentual das áreas de drenagem é inferior ao dobro da soma dos respectivos desvios médios das medições de vazão das estações envolvidas. Assim, para os grupos do tipo 1 cada estação foi avaliada com a estação vizinha mais próxima, e para os grupos dotipo2asestaçõesforamavaliadasconsiderando-seasestaçõesemconfluência.Nosdoiscasos,aáreaincremental entre as estações envolvidas deve ser, em relação à área de drenagem da estação de jusante, percentualmente inferior ao dobro da soma dos desvios médios das medições das estações envolvidas.

A avaliação da precisão das medições de vazão, em cada estação, foi feita por um critério, bastante objetivo, que consiste no cálculo dos desvios médios dos valores medidos em relação à curva de descarga. Esta incerteza obviamente é transferida à respectiva série de vazões que também podem trazer desvios devidosaoutrasfontesdedifícilidentificação.Considerandoesseserros,deoutrasfontes,comosendoda mesma magnitude dos desvios calculados, pode-se adotar um critério de tolerância na compatibilidade das séries, que admite eventuais incrementais negativas de valor absoluto máximo igual dobro dos desvios médios dos valores medidos.

Nos casos em que este critério de enquadramento para tolerância de incrementais negativas foi satisfeito, foram admitidas somente incrementais negativas percentualmente inferiores à um critério de precisão dos dados mais restrito, ou seja, a soma dos desvios médios das medições das estações envolvidas. As incrementais negativas com magnitude superior a este limite foram eliminadas.

Para os casos de incrementais negativas que não foram eliminadas após as correções mencionadas acima, foiapresentadaumaanálisedetalhadaporestaçãofluviométrica.

9.3. RESULTADOS

Nestetrabalhofoirealizadaaanálisedeconsistênciade634estaçõesfluviométricaslocalizadasnasdozeregiõeshidrográficasbrasileiras.

Foramavaliadasassériesfluviométricasdiáriasdisponíveisentre1931e2007, resultandoem83.502alterações de dados de cotas, com uma média de 132 dias corrigidos por estação. Para análise regional das estações foram criados 353 grupos.

Daavaliaçãodascurvasdedescargaresultaram2.416validades,sendoadotadas1.799(74%)curvasjáexistentesdobancoHIDROdaANA,127(5%)curvasoriundasdosestudosdevazõesnaturaisdoONS,e490(20%)novascurvasforamdefinidaspelaRHA.

Com relação a metodologia empregada, destacam-se os seguintes aspectos relevantes:

• Análise de consistência fluviométrica, na escala diária, para o período de operação das estaçõescompreendidoentre1931e2007;

• Paraasestaçõesselecionadas,independentementedaclassificaçãoprincipalouauxiliar,foidispensadoomesmotratamentonaanálisedeconsistência;

• O critério para a seleção das estações fluviométricas contempla, na suamaioria, estações comhistóricosignificativo,naquasetotalidadedasbaciashidrográficasanalisadas;


• Avaliação crítica e eventual validação de consistências realizadas em estudos anteriores, já incorporados no banco HIDRO, e também daqueles contratados pelo ONS na revisão das vazões naturais em locais deaproveitamentoshidrelétricos;

• Recuperação de curvas de descarga antigas, principalmente para períodos sem medições de vazão disponíveis,pormeiodassériesdecotasevazõesexistentesnobancoHIDRO;

• Análiseregionalporcomparaçãodosdadosentreestaçõespróximas;

• Aplicação de modelo para transferência de dados de vazão entre estações próximas, considerando o tempodepropagaçãoentreestaçõeserelaçõesentreáreasdedrenagemevazõesmédias;

• Estimativa das vazões incrementais médias mensais entre estações, considerando os efeitos devido à propagação;

• Elaboração e aplicação de critério de tolerância de incrementais negativas considerando-se as incertezasdosdadosfluviométricosobservados;

• Avaliaçãoeeliminaçãodeincrementaisnegativasmédiasmensais;

• Desenvolvimentodeumconjuntodeferramentasespecíficascontemplandotodasasfasesdaanálisede consistência realizada.

As séries de vazõesfinais consistidas, nas634estações, sãodisponibilizadasnoAnexo III, emmídiadigital.

62 63

PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DAS SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS

Rio São Francisco, Paulo Afonso – BA / Ricardo Zig Koch Cavalvanti / Banco de Imagens ANA

10 PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DAS SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS

A etapa de preenchimento e extensão das séries pluviométricas contemplou cerca de 2.500 estações, distribuídas,aolongodasdozeregiõeshidrográficasbrasileiras.Assériesconsideradasforaminicialmenteanalisadas e consistidas, na escala mensal, através de técnicas convencionais em hidrologia (Capítulo 7 – Análise de Consistência de Dados Pluviométricos).

10.1. BASE DE DADOS

A base de dados utilizada para preenchimento e extensão das séries refere-se aos dados mensais consistidos das 2.549 estações selecionadas. As séries resultantes da análise de consistência foram complementadas nos períodos não consistidos com os dados brutos do banco de dados HIDRO. Os períodos considerados para preenchimento e extensão das séries pluviométricas são compatíveis com osperíodosconsideradosparaassériesfluviométricas,conformeapresentadoanteriormente(Tabela5.1).

10.2. MÉTODOS

Para o tratamento das séries pluviométricas no que tange ao preenchimento e extensão dos dados, adotaram-se modelos baseados em estatísticas das séries envolvidas. Os três modelos utilizados têm características comuns relativamente à consideração da sazonalidade das precipitações e ao ajuste com base nos períodos comuns de dados das mesmas estações, todas pertencentes ao mesmo grupo homogêneo. Na seqüência apresenta-se uma descrição sucinta dos referidos modelos.

10.2.1. Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-Regressivo de Ordem 1 * SMMAR(1)

A denominação “Análise Multivariada” corresponde a um grande número de métodos e técnicas que utilizam simultaneamente todas as variáveis na interpretação teórica do conjunto de dados obtidos. O modelo SMMAR(1) baseia-se na teoria da distribuição multivariada normal, aplicada a variáveis independentes normalmente distribuídas. Em síntese, para um dado grupo de estações (séries históricas mensais de precipitação) o modelo reproduz automaticamente todas as equações de regressão e aplica, em cada caso, a equação de regressão possível em função da disponibilidade de dados. O ajuste é feito, um para cada mês, preservando as características sazonais da série em análise, previamente normalizada pela transformação Box-Cox.

10.2.2. Modelo da Ponderação Regional por Médias (PRM)

Éummétodosimplificadonormalmenteutilizadoparaopreenchimentodesériesmensaisouanuaisde precipitação, podendo, no entanto também ser utilizado para a extensão de series pluviométricas. Considere um grupo de N postos, X1, X2,......., XN-1eY(pelomenos3(três)estaçõescomnomínimo10 (dez) anos comuns de observação), este último representando a série dependente do grupo homogêneo.Ovalorpropostoparapreenchimentoouextensãodasériedoposto“Y”,emdeterminadomês,édefinidoporumamédiaponderada,ondeospesoscorrespondemàrelaçãoentreamédiadasérie“Y”,aserpreenchida,eamédiadasérie“Xi”, composta por variáveis explicativas do processo.

O preenchimento efetuado por este método é simples e o resultado estatístico da precipitação não sofresignificativamentecomaslimitaçõesdesteprocedimento.

10.2.3. Modelo da Ponderação Regional por Correlação (PRC)

Com as mesmas considerações relativas ao método da ponderação regional por médias, este método consiste em estabelecer regressões lineares entre o posto com dados a serem preenchidos e/ou estendidos(postoY),ecadaumdospostosvizinhos(postosXi, i = 1,2,...,N-1). Para o período comum de observação, determina-se para cada mês do ano o correspondente vetor de correlação, composto porN-1valoresdeterminadospelarespectivacorrelaçãolinear(ri)entreasériedaestaçãoYcomascorrespondentes séries das estações Xi. Ou seja, obtêm 12 vetores de correlação, um para cada mês do ano, de forma a levar em consideração os eventuais efeitos de sazonalidade da série em análise. Paraummêsespecíficoqualquer,ométodoérepresentadopelaseguinteequação:

64 65


Onde,

y =totalmensalprecipitado,estimado(preenchidoouestendido)paraoposto“Y”,noreferidomês;

=totalmédioprecipitadonaestação“Y”,nomêsemreferência,correspondenteaoperíodocomumdeobservação;

sy=desviopadrãodototalprecipitadonaestação“Y”,nomêsemreferência,correspondenteaoperíodocomumdeobservação;

= total médio precipitado para a estação “Xi” do grupo homogêneo, no mês em referência, correspondenteaoperíodocomumdeobservação;

sxi = desvio padrão do total precipitado na estação “Xi”, do grupo homogêneo, no mês em referência,correspondenteaoperíodocomumdeobservação;

xi = total mensal observado na estação “Xi”, no mês em que o total de precipitação na estação ”Y”deveserpreenchidoouestendido;

ri =correlaçãolinearentreasériedetotalprecipitadonaestação“Y”eacorrespondentesériena estação “Xi”, considerando o período comum de observação no mês em referência.

Registre-se que a correlação linear entre as séries pluviométricas é igual à correlação linear entre as séries pluviométricas padronizadas.

10.3. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS

Para o preenchimento e extensão das séries pluviométricas, no âmbito deste Projeto, faz-se a geração de séries sintéticas de precipitação, em cada uma das estações consideradas, utilizando-se os modelos previamente descritos. No entanto, para extensão e preenchimento das séries, bem como para a consistência de determinado valor, adotam-se prioritariamente os valores propostos pelo modelo de Ponderação Regional por Correlação, por ter sido este o modelo que, de maneira geral, melhor reproduziu a série original. Na inexistência de valores propostos pelo modelo “PRC”, adota-se os valores propostos pelo modelo “SMMAR(1)”, que praticamente sempre é capaz de inferir valores, mesmo na ausência de dados observados nas estações de apoio. Eventualmente, por impossibilidades matemáticas, o modelo SMMAR(1) pode não gerar algum valor pontualmente, adotando o programa nestas situações o valor nulo.

Os modelos “PRM” e “PRC” necessitam de um número mínimo de observações comuns às séries em análise, bem como o modelo “SMMAR(1)” necessita de no mínimo de pares de anos seqüenciais10 (regressivo de ordem 1) para geração de valores até o ano de referência desejado. Assim, para algumas séries de pequeno período de dados foi considerada inapropriada a geração de valores sintéticos. No total foram observadas 35 (trinta e cinco) estações nesta situação, que correspondem a 1,8%dototalprevistoparaoProjetoequeporconseqüêncianãoforampreenchidasnemestendidasnesta etapa, sendo descartadas do processo. Na seqüência é apresentado o roteiro seguido para a etapa de extensão e preenchimento de séries pluviométricas, no âmbito do Projeto:

Formação dos Subgrupos de Estações para Análise:

• O subgrupo de “N” estações a serem preenchidas/ estendidas (estação principal e N-1 estações deapoio)éselecionadoapartirdosGruposHomogêneosdefinidosparaanálisedeconsistência;

• ParaaRegiãoHidrográficadoAtlânticoNordesteOriental,emfunçãodepeculiaridadeslocaisquese traduzememvariabilidadedaprecipitaçãomesmoparaestaçõespróximas, foramdefinidosGrupos Homogêneos, baseados na correlação entre as séries das estações de apoio com a série da estaçãocabeçadegrupo(sérielonga);

10 Exemplo: anos 1991, 1992, 1994, 1995, 1996, 1999, 2000 e 2001, ou seja, pode haver falhas na série, desde que os pares formados sejam seqüenciais.


• A partir dos Grupos Homogêneos foram formados subgrupos, buscando-se garantir um número mínimo de meses11emcomumentreassériesobservadas;

• Para aumentar o período de observação comum entre algumas estações, considerando o limite imposto ao aplicativo computacional desenvolvido (PANA, SISCORHA), foram eventualmente utilizadas estações longas, externas ao Grupo Homogêneo considerado, porém com a maior proximidadepossívelaeste;

Séries Sintéticas (Séries “SM”, “SP” e “SC”):

• Osmodelosutilizados(SMMAR,PRMePRC)sãoajustadossobreassériesconsistidas;

• O modelo “SMMAR(1)” é validado pelos modelos de ponderação regional, mês a mês, através de diferençasabsolutaserelativasentreoscorrespondentesvaloresgerados;

• Além do preenchimento e extensão das séries, nesta etapa também é realizada nova consistência dedadosconsideradosfortementesuspeitos;

• A identificaçãodeumdadosuspeitoé realizadacombaseemdiferençasabsolutase relativasentreosvalorespropostospelosmodeloseocorrespondentevalorregistradonasérieemanálise;

• Para a alteração de um dado suspeito ou para o preenchimento e a extensão da série em análise é adotado prioritariamente os valores propostos pelo modelo “PRC”, padronizando desta forma o métododegeraçãodedadosparaasérieemanálise;

• No caso de inexistência de valor proposto pela série “PRC” e havendo necessidade de proposição dealgumvalor,adota-seovalorfornecidopelomodelo“SMMAR(1)”;

10.4. ORGANIZAÇÃO DOS DADOS

As séries pluviométricas geradas após esta etapa de preenchimento e extensão estão apresentadas noAnexoIV,atravésdeplanilhasExcel,umaparacadaregiãohidrográfica.

Foram descartadas 98 (noventa e oito) estações pluviométricas nesta etapa, em função da baixa representabilidade do modelo de geração de séries sintéticas. Foram eliminadas as estações cujo coeficiente de eficiência de Nash (R²) entre a série original e a série gerada pelomodelo “PRC”,associadaaoajusteperfeito“Y=X”,resultouinferiora0,40(62estações)e,tambémasestaçõescommais de 4 anos de dados estimados pelo respectivo total médio mensal de precipitação (38 estações).

As 2416 séries resultantes da etapa de preenchimento e extensão formaram a base de dados para a determinaçãodasériedachuvamédiasobreasbaciascorrespondentesàs230estaçõesfluviométricasprincipais.

10.5. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Combasenosíndicesrelativosaonúmerodevaloresalteradosepreenchidosenoscoeficientesdecorrelação,noserrosabsolutosenoscoeficientesdedeterminaçãoentreassériesoriginaisconsistidaspela RHA e as correspondentes séries geradas pelos modelos utilizados nesta fase de preenchimento e extensão, pode-se fazer uma análise global, por Região Hidrográfica, sobre a validação dosprocedimentosadotados.Comoregrageralverifica-sequeonúmerodealteraçõespromovidasemcada estação é de pequena monta, caracterizando a valorização do dado observado.

Naseqüênciaapresentam-segráficosondeosíndicesrelativosanúmerosdevaloresmensaisalteradose preenchidos são transformados em percentual do número de meses do período considerado para as sériesdecadaRegiãoHidrográfica.Estepercentualdevaloresalteradosepreenchidoseosíndicesrelativosaoscoeficientesdecorrelação,erroabsolutoecoeficientededeterminaçãoentreasérieRHAeas correspondentes sériesgeradas, sãoapresentadosem17figuras, atravésde curvasdepermanência.

11 As estações do subgrupo para estimativa das precipitações de um determinado mês devem possuir um período de observação comum de pelo menos 5 valores mensais.

66 67


Inicialmente mostram-se as curvas de permanência relativas ao percentual de valores alterados. NaFigura10.1,observa-sequepouquíssimasestaçõestiveramumíndicesuperiora4%dedadossuspeitosalterados.Comrelaçãoaopercentualdedadospreenchidos,Figura10.2,verifica-seumamaiordiversidadenaavaliaçãodassériesporRegiãoHidrográfica.AbaciadorioUruguai,mesmotendo poucos dados alterados, apresenta o maior percentual de preenchimento e extensão, uma vez queoperíodoadotadoestendeu-seatéoanode1931.EmcontrapartidaaRegiãoHidrográficadoTocantins/Araguaia apresentou o menor percentual de meses preenchidos e estendidos. A adequação dos modelos de geração de séries pluviométricas à série original pode ser avaliada pelo respectivo erro absolutoepelocoeficientededeterminação.AsFiguras10.3,10.4e10.5mostramocomportamentodo modelo “PRC -Ponderação Regional de Correlações”, quando aplicado às séries de cada Região Hidrográfica,relativamenteàcorrelaçãolinear(r)eaoerroabsoluto(EA),entrevaloresoriginaisevaloresgerados,eaocoeficientedeeficiênciadeNash(R²)associadoaoajusteperfeito,quedefineaigualdade entre os valores gerados e valores originais. Esta análise recaiu sobre o modelo “PRC” por ter sido este o de melhor desempenho na reprodução de valores originais. Observa-se que, a menos daRegiãoHidrográficaAmazônica,para90%dassériesocoeficienteR²resultoumaiordoque0,50,indicandoqueomodelo“PRC”explicamaisde50%davariânciadasérieoriginal.Pelaequaçãoquefornece R², apresentada anteriormente, percebe-se que o mesmo pode resultar negativo. A existência de R² negativo ou de baixa magnitude, por exemplo R² < 0,4, indica que o modelo utilizado não é recomendável para reproduzir os valores da série em análise. As séries da Região Amazônica, como esperado, foram na grande maioria destoantes das demais, tanto na análise do “r”, do “EA” ou do “R²”, provavelmente em função da maior distância e, conseqüentemente, menor homogeneidade, entre as estações consideradas como representativas da região. As Regiões do Tocantins/Araguaia e Atlântico Nordeste Ocidental apresentaram o melhor comportamento, com R² mais próximos da unidade, quando comparado às demais regiões.

Figura 10.1 - Permanência do Percentual de Valores Alterados em Relação ao Comprimento Total da Série


Figura 10.2 - Permanência do Percentual de Valores Preenchidos em Relação ao Comprimento Total da Série

Figura 10.3 - Permanência dos Valores da Correlação Linear (r) entre a Série Original e a Série Gerada (PRC)

68 69


Figura 10.4 - Permanência dos Valores do Erro Absoluto entre a Série Original e a Série Gerada (PRC)

Figura 10.5 - Permanência do Coeficiente de Eficiência de Nash (R²) correspondente ao ajuste: Série Original igual à Série Gerada (PRC)



Com relação aos procedimentos adotados para o preenchimento e extensão das séries pluviométricas, na escala mensal, bem como em relação aos resultados obtidos cabe registrar:

A. As 2.416 séries pluviométricas resultantes desta etapa serviram de insumo para algumas das atividades chave para reconstituição das vazões nas 230 bacias de interesse, como a determinação da precipitação média, a estimativa dos usos consuntivos e a determinação da evaporação líquida nasbaciasdosemi-árido;

B. Os subgrupos de estações utilizados para o preenchimento e extensão de séries foram criados preferencialmenteporestaçõespertencentesaomesmogrupohomogêneoedefinidosemfunçãode períodos comuns de observação. Para aumentar o período de observação comum entre algumas estações, considerando o limite imposto ao aplicativo computacional12 desenvolvido, foram eventualmente utilizadas estações longas, externas ao grupo homogêneo considerado, porémcomamaiorproximidadepossívelaeste;

C. grande maioria das séries dos subgrupos formados mostraram-se correlacionadas entre si, validandoaaplicaçãodosprocedimentosadotados;

D. Como critério de padronização do método de preenchimento e extensão de séries adotou-se o modelo“PRC”,queinvariavelmentemostrou-semaisadequadoaesteprocesso;

E. O modelo ”SMMAR(1)”, apesar da menor aderência aos dados observados, sempre foi capaz de propor um valor para a série original, sendo portanto utilizado quando da impossibilidade do modelo“PRC”sugerirumvalordeprecipitaçãoparadeterminadomês;

F. Oscritériosparaaidentificaçãodedadossuspeitosforamrobustosàmedidaqueprivilegiaramsempreodadoobservado;

G. Os parâmetros de controle e comparação foram mantidos constantes para todas as regiões hidrográficase,emconjuntocomoscritériosadotados,deramorigemaumpequenonúmerodedadosalterados,garantindoaparcimônianoprocessodeconsistênciapluviométrica;

H. Asestatísticaseíndicesproduzidosnestaetapaserviramdeinsumoà“QualificaçãodasSériesPluviométricas”.

12 As estações do subgrupo para estimativa das precipitações de um determinado mês devem possuir um período de observação comum de pelo menos 5 valores mensais

70 71

PRECIPITAÇÃO MÉDIA

Rio Bigua, Antonina – PR / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

11 PRECIPITAÇÃO MÉDIA

Este capítulo refere-se à etapa da espacialização da precipitação média mensal, ao longo das 230 bacias que integram regiões de interesse do Projeto. As séries resultantes de precipitação média, uma para cada bacia correspondente às estações principais selecionadas, constituem-se em variáveis explicativas no processo de reconstituição de vazões naturais.

11.1. BASE DE DADOS

A base de dados utilizada para a espacialização da precipitação média refere-se aos dados mensais consistidos e estendidos das 2.416 estações pluviométricas, conforme resultados obtidos no Capítulo 10. As observações da rede pluviométrica que extrapolaram os períodos a serem considerados no processodeextensãodeséries,emcadaRegiãoHidrográfica,complementaramabasededadosapartir de 1931. Esta complementação foi importantee para que o maior número possível de dados fosseutilizadonocálculodaprecipitaçãomédianasbaciaslimítrofesderegiõeshidrográficas,cujosperíodos sugeridos pela ANA são distintos entre si.

A Tabela 11.1, na seqüência, apresenta o número de estações pluviométricas consideradas por Região Hidrográfica.

Tabela 11.1. Número de Estações Pluviométricas com Dados Finais Consistidos e Estendidos

REGIÃO HIDROGRÁFICA ESTAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS

RH Amazônica 143

RH do Tocantins Araguaia 160

RH Atlântico Nordeste Ocidental 85

RH do Parnaíba 161

RH Atlântico Nordeste Oriental 155

RH do São Francisco 489

RH Atlântico Leste 217

RH Atlântico Sudeste 108

RH do Paraná 528

RH do Paraguai 85

RH do Uruguai 132

RH Atlântico Sul 153

11.2. MÉTODOS

O mapeamento da precipitação mensal é de fundamental importância para o planejamento dos recursos hídricos,vistoqueéumdoscondicionantesparaocomportamentohidrológicodabaciahidrográfica.

O monitoramento da precipitação ocorre, usualmente, através da observação de dados coletados em campo. A disponibilidade de dados de chuva refere-se tradicionalmente a uma rede de estações, onde pontualmentesãoregistradosostotaisprecipitadosemintervalodetempopreviamentedefinidos.NoBrasil, a quantidade de estações de monitoramento é considerada pequena em relação às grandes extensões territoriais das bacias, comparativamente a países mais desenvolvidos (VIOLA et al., 2010 apudMartinezetal.,2003;Martinez-Cob,1996;Melloetal.,2007).

Para a obtenção da chuva média sobre uma determinada área, surge a necessidade do uso de procedimentos que permitam a espacialização da informação, partindo de pontos (estações) localizados na área de interesse onde existem valores pré-conhecidos. Muitos procedimentos são usualmente empregados em hidrologia com este objetivo, sendo os mais tradicionais: Inverso do Quadrado das Distâncias(IQD);PolígonosdeThiesseneIsoietas.Nesteprojetoadotou-seométododeinterpolaçãopelo Inverso do Quadrado das Distâncias para a determinação das séries de precipitação média nas baciashidrográficasconsideradas.

72 73


11.2.1. Inverso do Quadrado da Distância (IQD)

Método determinístico que estima o valor de uma variável ao longo do espaço, atribuindo pesos a cada um dos “n” postos considerados, em função do inverso de uma potência da distância. De acordo com Watson e Philip (1985) e Mello et al. (2003), este é um interpolador largamente utilizado com o expoente igual a dois (Inverso do Quadrado da Distância), apresentando bons resultados, sendo muito difundido por ser um método de interpolação rápido (ISAAKS & SRIVASTAVA,1989).

No caso, as séries de precipitações médias totais mensais podem ser determinadas empregando-se o método da interpolação pelo inverso do quadrado da distância, onde o valor estimado h0 de uma grandeza h, para um ponto com coordenadas (x0 ,y0) é calculado em função das distâncias do ponto aos demais pontos com dados observados, com coordenadas (xj ,yj), j = 1, ..., n:

onde wj é o peso atribuído a cada valor observado de precipitação (hj) , calculado por:

onde d0j é a distância entre os pontos com coordenadas (x0 ,y0) e (xj ,yj):

As coordenadas x e y utilizadas no cálculo são, respectivamente, a longitude e latitude dos pontos.

Para o cálculo da precipitação média em um mês “t” qualquer, são pesquisados os “n” locais com dados observados naquele mês e, através de um algoritmo apropriado (fundamentado no conhecimento dascoordenadasdocontornodabaciahidrográfica),sãorealizadas“m”estimativasuniformementedistribuídasnaáreadabacia,onde“m”representaonúmerodequadrados,dedimensãopré-definida(função da densidade da malha adotada), com centro geométrico contido internamente ao contorno da bacia. O valor da precipitação média da bacia no mês “t” é estimado pela média dos valores calculados:

As estações pluviométricas, utilizadas para determinação da série de totais médios mensais de precipitaçãonumadadabaciahidrográfica,sãoidentificadasconsiderando-sequepertencemaumcontorno que extrapola as dimensões da bacia em questão em um determinado percentual adotado pelo analista. Desta forma, no cálculo da precipitação média, além das estações pluviométricas internas podem ser consideradas estações externas à bacia.

11.3. PRECIPITAÇÃO MÉDIA

O método de interpolação pelo Inverso do Quadrado das Distâncias é muito aplicado em Hidrologia e matematicamente mostra-se robusto, no sentido de não produzir descontinuidades ou saltos significativosemvaloresextrapolados.Aadoçãodestemétodotambémcondizcomafacilidadedeautomação dos procedimentos relacionados ao mesmo.


Na aplicação do método, através do aplicativo computacional desenvolvido (PANA, SISCORHA), o analista pode interagir no processo de cálculo, informando certos parâmetros, a saber:

i. Número de pontos considerados na construção do contorno da bacia, relativamente ao número total depontoslevantados;

ii. Densidade da malha de pontos sobre a bacia, para os quais será estimado o total precipitado, no intervalodetempoconsiderado,peloIQD;

iii. Dimensão da área de vizinhança da bacia em estudo, ao longo do contorno da mesma, sobre a qual serãoconsideradasasestaçõespluviométricasexistentesnaaplicaçãodoIQD;

iv. Comprimento associado à diferença de um grau em latitude ou longitude, de modo a distinguir esta distância em função da localização da bacia em estudo.

As séries de precipitação média resultantes estão disponíveis no Anexo V deste Relatório.


Com relação aos procedimentos adotados para a determinação das séries correspondentes à chuva média nas bacias de interesse cabe registrar:

A. As séries resultantes desta etapa servem de insumo à etapa de geração de séries de vazões naturaisnasbaciashidrográficasprincipais;

B. O método adotado para este procedimento é um interpolador clássico e robusto na geração de resultados, sem riscos de descontinuidade nos valores de precipitação gerados nos pontos de interseçãodamalhasugerida;

C. Osparâmetrosdeentrada,definidosparaaaplicaçãodosoftwaredesenvolvido,dãoaoanalistaapossibilidadedeinteragirnoprocessodecálculo;

D. Pela observação das curvas uni-acumuladas, de cada série de precipitação média, pode-se concluir que as mesmas resultaram homogêneas e, conseqüentemente, validam os procedimentos adotadosparaopreenchimentoeaextensãodassériesobservadas;

E. Os coeficientes de determinação correspondentes ao ajuste linear das curvas uni-acumuladasresultaram sempre superiores a 0,99, corroborando a análise visual.

74 75

SÉRIES DE USOS CONSUNTIVOS

Rio Uruguai, Uruguaiana – RS / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

12 SÉRIES DE USOS CONSUNTIVOS

12.1. INTRODUÇÃO

No âmbito do Projeto, optou-se por fazer a estimativa do uso consuntivo da água (séries de vazões de retirada, retorno e consumo) nas 230 bacias de interesse a partir segunda versão do “Sistema de Estimativa de Uso Consuntivo da Água”, denominado de SEUCA2, desenvolvido pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).

Trata-se de um Sistema robusto que, com base em um banco de dados relacional projetado para o armazenamentode informações territoriais, demográficas, econômicase climatológicas,permiteocálculo de estimativas dos usos consuntivos animal, população rural, população urbana, industrial e agrícola, conforme rotinas demonstradas detalhadamente em ONS (2005).

Nesse sentido, o presente resumo trata da apresentação das atividades de atualização do banco de dados do Sistema em questão, realizadas no âmbito do Projeto, a partir de uma breve caracterização do Sistemaedadescriçãodasetapasseguidasparaatualizaçãodosdados,tratandodasespecificidadesdo banco “atualizado” em relação ao “original”, tanto em termos de volume de informações como de implicações sobre os resultados obtidos. Também é feita referência à extensão das normais climatológicas e inclusão dos dados pluviométricos consistidos no Sistema. Por fim, é descrita aconstrução da base cartográfica relativa à evolução dos limites e sedesmunicipais para os anoscensitários, informação essa demandada para a realização dos cálculos pelo modelo SEUCA2.

12.2. CARACTERIZAÇÃO DO SEUCA2

O SEUCA, tal qual concebido em sua segunda versão, é baseado em fluxos de armazenamentosde dados relacionados a um dado uso consuntivo, cálculos intermediários e resultados para bacias incrementais no período de interesse. A Figura 12.1 apresenta a interface do Sistema.

Figura 12.1 – Tela Principal do SEUCA2 (Fonte ONS, 2005)

Menu Principal

Barra de Ferramentas

Árvore da Estrutura do Banco de Dados

Formulário Principal

Fluxograma de Cálculo

Indica função de cálculo

Indica uma tabela do banco de dados

76 77


Apesar de uma interface amigável, os procedimentos de cálculo precisam ser compreendidos para que se possam extrair estimativas de usos consuntivos de uma dada bacia. Inicialmente dois cadastros devem estar devidamente atualizados para o cálculo de uso consuntivo animal em uma bacia. O primeiro é o Consumo Animal, cadastro em que se registra a vazão de consumo e retorno por tipo de animal. O segundo cadastro, Censo Animal, é onde se registram os dados dos censos agropecuários com o número de animais – bovinos, bubalino, suínos, asininos, caprinos, ovinos, eqüinos, muares e aves – por município.

A partir desses dois cadastros, é possível realizar o cálculo da vazão de retirada, retorno e consumo para o nível municipal, nas mesmas datas de referência dos cadastros dos censos agropecuários.

A etapa seguinte exige que estejam atualizados os cadastros Bacia e Bacia/Município, que contém a razão numérica entre a área do município e a área da bacia. O cálculo da vazão na bacia segue uma lógica de proporção, ou seja, um município cujo território esteja totalmente contido dentro de uma dada bacia terá seus valores de usos consuntivos, anteriormente calculados, totalmente aplicados à bacia em questão. Assim, a vazão em uma bacia qualquer será igual à soma das vazões proporcionais às áreas dos municípios ligados à mesma.

A etapa descrita procede ao cálculo da vazão de uso consuntivo em dada bacia nas datas de referência (censos agropecuários) calculadas para o município. Isso implica na necessidade do cálculo de interpolações. As funções do SEUCA2 interpolam linearmente para o período intercensitário a variação verificadaentreduasdatasdereferência.

De forma resumida, o modelo acima exposto contém a lógica geral dos cálculos do SEUCA2, não só para a vazão de uso consuntivo animal, mas para as demais, ou seja, todos os cálculos do Sistema seguemaseguinterotina:cadastrosdevazãoderetiradaeretornoparadadoelemento;cadastrodequantidadedesse elemento emdeterminadadata emummunicípio; cálculo da vazãopara osmunicípios;cadastrodebaciaemunicípio/bacia;cálculodavazãoporbaciaparaasdatasdereferência;interpolações.

O cadastro Consumo Industrial apresenta os valores de vazão de consumo por unidade monetária nas datas de referência para cada um dos vinte e dois tipos industriais registrados no Sistema – metalúrgico, metal-mecânico, madeireiro, moveleiro, alimentar, etc. Os valores de uso consuntivos industriais calculados para os municípios são aplicados às bacias que contém as sedes dos municípios, havendo a necessidade de se registrar previamente no cadastro Bacia/Sede quais as sedes municipais correspondentes a cada bacia.

A vazão por uso consuntivo da população urbana também apresenta essa mesma relação entre bacia e sede do município, aplicando à bacia os valores calculados para os municípios.

A vazão de consumo rural não apenas considera o consumo da população total do município, retirada a população urbana – ambos previamente registrados no banco de dados, mas deduz, ainda, a população atendida por rede de abastecimento, assim o consumo rural é considerado aquele sem rede de abastecimento de água, enquanto o consumo urbano é aquele atendido.

O cálculo com maior complexidade e variação quanto ao esquema geral, é o de uso consuntivo por irrigação. A sua estimativa requer o cadastro de dados de estações climatológicas e inúmeras variáveis climáticas a elas relacionadas, devendo-se realizar o cálculo da evapotranspiração e do clima no município para o período de interesse. Paralelamente, com base nos cadastros Cultura, Método de Irrigação, Área Irrigada Estadual por Tipo de Cultura, Área Colhida Estadual por Tipo de Cultura, Área Colhida Municipal por Tipo de Cultura, e Área Total Municipal Irrigada, calcula-se a cultura média e a cultura média superfície, sendo essas o resultado de uma ponderação da retirada e do retorno de todas as culturas na área de interesse.

Os resultados de clima no município e culturas médias permitem o cálculo de vazão do uso consuntivo por irrigação no nível municipal. Sendo a seqüência posterior idêntica à estimativa dos demais usos consuntivos – determinação da vazão por bacia e interpolações.


Juntos, os cadastros tb_censoanimal, tb_censodemográfico, tb_censoindustrial, tb_colheitaestado, tb_colheitamunicipio, tb_irrigacaoestado, tb_irrigacaomunicipio, computaram 348.235 novos registros, boa parte deles digitados a partir das publicações em meio físicodoscensosdemográficoseeconômicosdoIBGErealizadosentre1940e1985.

Todos esses registros passaram pelos processos de levantamento de dados, digitação (ou edição para dados digitais), análise crítica, importação no banco de dados, teste de consistência dos resultados, críticaeimportaçãofinais.

Cabe salientar que a atualização dos dados foi orientada pela busca da manutenção da padronização domodeloadotadopeloONS.Noentanto,orelatóriofinalEstimativaDasVazõesParaAtividadesDeUso Consuntivo Da Água Em Bacias Do Sistema Interligado Nacional (ONS, 2005), principal fonte de informaçõesparaaverificaçãodopadrãodedadosutilizado,porvezes,semostroubastantelacônicoquanto às soluções aplicadas para imputação de dados faltantes em determinadas publicações censitárias. Assim, foi necessária a tomada de decisão quanto às interpolações, e posteriormente a verificaçãodaimplicaçãosobreosresultados,quandodajunçãodomodeloatualcomomodeloantigo.

12.5. ATUALIZAÇÃO DOS DADOS CLIMATOLÓGICOS E PLUVIOMÉTRICOS

Além da inclusão e atualização de dados censitários, os dados climatológicos das estações cadastradas no SEUCA também demandaram extensão de suas séries históricas. Quanto aos dados pluviométricos, a rede de estações originalmente cadastrada no SEUCA2 foi substituída pelas 2.416 estações pluviométricas consistidas, preenchidas e estendidas no Projeto.

No SEUCA2 foram cadastradas 361 estações climatológicas (Figura 12.2) pelo ONS, que foram mantidas no Projeto, das quais 344 estão situadas em território nacional e outras 17 estão localizadas em países vizinhos. As variáveis climatológicas cadastradas no SEUCA213 são: Temperatura Média (°C), TemperaturaMáxima (°C), TemperaturaMínima (°C), Umidade Relativa (%), Velocidade doVento (m/s) e Insolação (horas), sendo que a partir destes dados foram calculados os valores de Evapotranspiração (mm), conforme descrito em ONS (2005).

As variáveis climatológicas foram obtidas das Normais Climatológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), conforme descrito em ONS (2005). No banco de dados do SEUCA2 os dados climatológicos anteriormente mencionados encontram-se armazenados mensalmente, sendo que os valores de cada variável são repetidos para o período 1950 a 2003. É pertinente salientar que para a estimativa dos usos consuntivos no Projeto estes mesmos dados mensais também foram repetidos para o período de 2004 a 2007.

13 Com relação aos dados pluviométricos, foram cadastrados no SEUCA2 pelo ONS dados mensais de 3.258 estações pluviométricas, com séries históricas que não apresentavam consistência ou homogeneização. Cabe destacar deste conjunto, estações com períodos muito curtos, a exemplo da estação 00762001, cuja série apresenta apenas nove meses de dados observados (julho de 1993 a março de 1994).

78 79


Figura 12.2 – Estações Climatológicas Cadastradas no SEUCA2

12.6. RECONSTITUIÇÃO DAS BASES CARTOGRÁFICAS

Paraaestimativadasvazõesdosusosconsuntivosporbaciahidrográfica,omodeloSEUCA2consideraopercentualdecadamunicípiointernoàbaciaselecionada.Especificamenteparaasestimativasdosconsumos urbano e industrial, também são utilizadas as posições das sedes municipais.

Em relação às análises temporais dos usos consuntivos foi necessário considerar que desde 1931 a transformação da divisão política do Brasil tem sido intensa, mormente no que diz respeito ao surgimento de novos municípios. Principalmente nas duas décadas passadas, o crescimento do númerodemunicípios,porfracionamentodosexistentes,foibastantesignificativo.Porisso,dianteda inexistência de representação digital para os municípios brasileiros (malha municipal) anterior a 1991, a geração de séries de vazões para os municípios implicou na reconstituição dessa malha para cada ano em que foi realizado censo, quais sejam: 2006, 2000, 1991, 1985, 1980, 1970, 1960, 1950 e 1940.


As malhas municipais do território nacional correspondentes aos anos de 1997, 2001, 2005 e 2007 foramobtidasjuntoaositedoIBGE(www.ibge.gov.br)emformatoshapefile,naescala1:500.000.Quanto à malha municipal do Brasil referente ao ano de 199115, a mesma foi obtida a partir da publicação do IBGE intitulada “Malha Municipal Digital do Brasil – Situação em 1991 e 1994”. A escala deste produto foi de 1:500.000.

Apartirdabasecartográficade1991, foramrealizadasas reconstituiçõesdasbasescartográficaspara os anos de 1985, 1980, 1970, 1960, 1950, e 1940, adotando-se métodos que dessem conta de representarcartograficamenteaconstituiçãoterritorial.Paratanto,foramconsideradosdoistiposdedesmembramentos municipais, o simples e o complexo.

O desmembramento simples refere-se àquele em que o município criado é instalado a partir da cessão territorial de apenas um município original. O desmembramento complexo refere-se àquele em que o município recém-instalado é oriundo de dois ou mais municípios. Por exemplo, dos 4.491 municípiosexistentesem1991,4.140(92,19%)vieramdedesmembramentossimples,ouexistiamanteriormenteaoDecreto-leino311.Porsuavez,388municípios(7,81%)foramcriadosapartirdedesmembramentos complexos.

NaTabela12.3estáapresentadaaevoluçãomunicipalbrasileira,bemcomooreflexodestaevoluçãona área de abrangência do Projeto. Na Figura 12.3 está ilustrada a divisão municipal para os anos de 1940 e 2006.

Tabela 12.3 Situação dos Municípios em Anos Censitários no SEUCA2

DATA MUNICÍPIOS EXISTENTES NO BRASIL

MUNICÍPIOS INSERIDOS NA ÁREA DE ESTUDO

SEDES MUNICIPAIS NA ÁREA DE ESTUDO

1940 1.563 1.065 883

1950 1.894 1.325 1.129

1960 2.773 1.978 1.732

1970 3.951 2.734 2.432

1980 3.991 2.764 2.461

1985 4.105 2.854 2.548

1991 4.491 3.115 2.785

1996 4.974 3.505 3.154

2000 5.507 3.840 3.467

2006 5.564 3.880 3.505

Umavezconcluídaaconstruçãodasbasescartográficasparaosanoscensitários,asmesmasforamcorrelacionadas às 230 bacias de interesse, com o auxílio de recursos de Sistemas de Informações Geográficas. Seqüencialmente, foram calculados os percentuais de cada município nessas baciasincrementais.Porfim,osdadosresultantesforamintegradosnumaúnicatabela,aqualsubstituiuatabela denominada “tb_baciamunicipio” existente no banco de dados do SEUCA2.

No que se refere aos municípios extintos entre 1940 e 2000, adotou-se processo inverso aos de desmembramentos simples e complexo. Neste período ocorreram 16 extinções, sendo 15 resultantes em incorporações simples (a um município) e apenas uma incorporação complexa (a dois municípios).

A posição das sedes municipais é importante para a estimativa das vazões de usos consuntivos urbano e industrial. Neste sentido, fez-se necessário a construção de uma tabela, a qual foi adicionada ao SEUCA2,contendoarelaçãodemunicípioscujasedemunicipalestevainclusanasbaciashidrográficascontempladaspeloProjeto,istoparatodososanosdeimputaçãodedadosdemográficoseindustriais,quais sejam: 1940, 1950, 1960, 1970, 1980, 1985, 1991, 1994, 2000 e 2001.

14 É pertinente ressaltar que nas versões anteriores do SEUCA, a base cartográfica digital adotada para a reconstituição municipal referiu-se ao ano de 1997, não tendo sido publicado o método de reconstituição.

80 81


Sendoassim,asbasescartográficascomaposiçãodassedesdosmunicípiosexistentesem1991,2000 e 2006, foram obtidas a partir dos produtos digitais publicados pelo IBGE. Para os demais anos asbasescartográficasforamreconstituídaspormeiodaexclusãodosmunicípioscriadosnosintervalosentre os anos considerados (1985, 1980, 1970, 1960, 1950 e 1940).

Assimque concluída a organização das bases cartográficas referentes às sedesmunicipais, essasforam correlacionadas às bacias do Projeto. Em seguida os dados tabulares foram organizados numa tabela única, a qual substituiu a tabela denominada “tb_sedemunicipio” existente no banco de dados do SEUCA2.

Figura 12.3 – Divisão Municipal Brasileira na Área de Abrangência do Projeto em 1940 e 2006

12.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

No corpo do presente resumo foram descritos os dados, bem como os procedimentos de coleta e análise utilizados no modelo SEUCA2, adotado para a estimativa das vazões de usos consuntivos da água nas 230 bacias de interesse do Projeto. Na Figura 12.4 estão representados os resultados finaisderetirada,retornoeconsumodasmaioresbaciasdecadaumadasdozeregiõeshidrográficasestudadas.


Figura 12.4 – Resultado do SEUCA2 (Vazões de Retirada, Retorno e Consumo), para as maiores Bacias das 12 Regiões Hidrográficas

82 83


Figura 12.4 (continuação) – Resultado do SEUCA2 (Vazões de Retirada, Retorno e Consumo), para as maiores Bacias das 12 Regiões Hidrográficas

Em relação aos aspectos operacionais da execução dos serviços, conforme se previa, enfrentou-se umadificuldadeadicionalnacoletadedados.Alémdoscondicionantesimpostospelograndevolumede informaçãonecessário, esbarrou-senaqualidade,por vezesdeficiente, dosdadosbásicos. Emparticular, destaca-se a baixa densidade dos dados disponíveis para os estados da Região Norte nos censos anteriores à década de 70. A obtenção das informações demandou um extenso trabalho de recuperação e digitação, uma vez que não existe material em meio digital relacionado às décadas de 40, 50, 60, 70 e 80.

PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES

FLUVIOMETRICAS

Rio Olho d Água, Bonito, MS / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

84 85

13 PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES FLUVIOMETRICAS

13.1. BASE DE DADOS

Abasededadosutilizadaparapreenchimentoeextensãodassériesfluviométricasde634estações,entre estações principais (230) e de apoio (404), no âmbito deste Projeto, é apresentada a seqüência. As séries de vazões consideradas inicialmente foram analisadas e consistidas conforme apresentado no Capítulo 9 – Análise de Consistência de Dados Fluviométricos.

A. Série de vazões médias mensais, resultantes da consistência de dados das 230 estações fluviométricasprincipaisedas404estaçõesfluviométricasdeapoioselecionadas;

B. Séries de vazões médias mensais das usinas hidrelétricas operadas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS, descontando-se das mesmas mês a mês as vazões devidas à evaporação líquidaeaosusosconsuntivosdarespectivabacia;

C. Sériesdetotaismédiosmensaisdeprecipitaçãonas230baciashidrográficas,correspondentesàsestaçõesfluviométricasprincipais.

13.2. MÉTODOS

Paraotratamentodassériesfluviométricasnoquetangeaopreenchimentoeextensãodosdados,adotaram-se os mesmos modelos utilizados para o preenchimento e extensão das séries pluviométricas, os quais estão baseados em estatísticas das séries envolvidas. Os três modelos empregados, Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-Regressivo de Ordem1 - SMMAR (1), Modelo de Ponderação Regional por Médias – PRM e Modelo de Ponderação Regional por Correlação - PRC, têm características comuns relativamente à consideração da sazonalidade das vazões e ao ajuste com base nos períodos comuns dedadosnãoafetadossignificativamenteporefeitosderegularização.

13.3. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO DE SÉRIES FLUVIOMÉTRICAS

Tendo em vista o objetivo de reconstituição de vazões naturais nas 230 estações fluviométricasprincipais, exutórias das bacias de interesse, analisaram-se as bacias consideradas em função dos dadosfluviométricoseoperativosdisponíveisedalocalizaçãodoseventuaisreservatóriossignificativos,relativamente aos objetivos do Projeto.

Os reservatórios potencialmente significativos foram identificados em etapa anterior do estudo,através de um critério que define o percentualmédio de alteração na vazãomédia creditada aoefeito de regularização de montante. A menos dos reservatórios pertencentes ao Sistema Interligado Nacional - SIN e coordenados pelo ONS, os demais não dispõem de dados operativos, impossibilitando o uso direto de informação local. Neste caso buscou-se ao menos a informação relativa à data de inicio daoperaçãodestesreservatórios,ouaomenosdosmaisantigos,deformaaidentificaroperíodoemque as vazões observadas permaneceram com características de não regularização. Com base neste período ajustaram-se os modelos mencionados.

Paraopreenchimentoeextensãodas sériesfluviométricasnão regularizadas,desenvolveu-seumaplicativo computacional contemplando os três modelos apresentados para a geração de séries de vazões médias mensais. As séries sintéticas geradas pelos modelos adotados são comparadas entre si,combasenoscoeficientesdecorrelaçãolinear(r),determinadosrelativamenteàsérieobservada,no erro médio absoluto (EMA) entre os valores gerados e os correspondentes valores observados e no coeficientedeeficiênciadeNash(R²)associadoaoajusteperfeito,ouseja,valorgeradoigualaovalorobservado. Estas estatísticas são calculadas por:


13.3.1. Formação dos grupos para preenchimento e extensão das séries fluviométricas:

Para o preenchimento das séries de vazões médias mensais das estações principais sempre se tem como uma das variáveis explicativas a série de precipitação média na respectiva bacia. Eventualmente, em função da proximidade, consideram-se também as séries de vazões não regularizadas das usinas sob a responsabilidade ou operadas pelo ONS. As séries de vazões não regularizadas das usinas são determinadas subtraindo-se dos valores das séries de vazões naturais os respectivos valores de vazões devidos à evaporação líquida e aos usos consuntivos, informações estas também disponibilizadas pelo ONS. Finalmente, completando as séries de variáveis independentes, pode-se selecionar séries fluviométricas, limitadas ao período não afetado pela ação de reservatórios de regularização amontante, que pela localização mantêm uma certa coerência hidrológica com a série a ser preenchida e/ou estendida.

Paraopreenchimentoeextensãodassériesfluviométricasdeapoio,aanáliseésemelhantediferindoapenas pela não consideração de séries pluviométricas no rol das variáveis explicativas, uma vez que não foram determinadas séries de precipitação média nessas bacias. Registre-se neste caso, que por imposiçãocontratual,foramestendidasepreenchidasassériesfluviométricasobservadas,podendoasériefinalobtidaresultarinconsistenteumavezquepodeserformadaporperíodosintercalados,unsafetadoseoutrosnãoafetadospelaexistênciadereservatóriospotencialmentesignificativosamontante.

Os três modelos considerados podem propor valores para as falhas de observação ou para os períodos semobservação.AescolhadomodeloaseradotadoparaopreenchimentoeextensãoédefinidapelacomparaçãoentreoscoeficientesdedeterminaçãooucoeficientesdeeficiênciadeNashassociadosao modelo perfeito, aquele que sugere que o valor calculado pelo modelo resulte igual ao valor observado no respectivo mês. Se em determinado mês o modelo selecionado não oferece o valor da vazão sintética, apresentando falha no procedimento, adota-se o valor proposto pelo modelo de melhor desempenho, observado na seqüência. Eventualmente, ocorrendo falha nos três modelos a série é preenchida por regressão, tendo como variáveis explicativas outras séries preenchidas pelo procedimento padrão.

Oproduto final consiste na geração de séries fluviométricas não regularizadas na escalamensal,emcadaestaçãoconsiderada,semfalhaseabrangendooperíododefinidoparaarespectivaregiãohidrográfica(Tabela5.1).

13.4. RESULTADOS

Emcercade19%dasestaçõesocorreramproblemasimpedindoopreenchimentoeaextensãodasséries, através dos modelos de geração de vazões sintéticas utilizados.

Os resultados referentes às estações principais, obtidos nesta fase do estudo, foram reavaliados no processodereconstituiçãodevazõesnaturais,ondeforamidentificadasassituaçõesespecíficasdecada estação e valorizados os dados observados, no sentido de preservar os volumes escoados ao longo dos períodos de vazões regularizadas. As estações principais sem séries sintéticas geradas pelos modelos receberam tratamento especial (Capítulo 14 – Reconstituição de Vazões Naturais), de modo a garantir a disponibilização da respectiva série natural. A Tabela 13.1, a seguir, apresenta um resumo identificandoonúmerodeestaçõesassociadasaomelhorajuste,entreosmodelosconsiderados,eaamplitudedevariaçãodocoeficientedeeficiênciadeNash,R²,utilizadocomoíndicedaqualidadedoreferido ajuste.

No caso das estações de apoio, para as quais não se previa a reconstituição das vazões naturais, foram preservados os dados observados e a série foi complementada com os valores sintéticos gerados, quando possível. Na impossibilidade de geração de séries sintéticas, situação que ocorreu para 57 estações de apoio, a complementação das séries ocorreu após a reconstituição das vazões não regularizadas nas estações principais, servindo estas de base para a geração dos valores faltantes.

86 87


Tabela 13.1 – Resumo da Geração de Séries Sintéticas para as Estações Principais

Nº REGIÃO HIDROGRÁFICA

ESTAÇÕES PRINCIPAIS

ESTAÇÕES C/ MELHOR AJUSTE PELO MODELO

R2 ASSOCIADO AO AJUSTE PERFEITO (X=Y)

SMMAR PRM PRC SEM AJUSTE R2 MÁXIMO R2 MÍNIMO

1 Amazônica 20 6 5 9 - 0,986 0,833

2 Tocantins Araguaia 29 9 3 16 1 0,988 0,776

3 Atl. Nord. Ocidental 6 2 1 3 - 0,945 0,891

4 Parnaíba 10 1 0 5 4 0,928 0,741

5 Atl. Nord. Oriental 5 2 1 0 2 0,904 0,811

6 São Francisco 85 18 1 37 29 0,988 0,357

7 Atl. Leste 10 2 3 1 4 0,924 0,664

8 Atl. Sudeste 4 0 1 3 - 0,950 0,838

9 Atl. Sul 13 2 4 6 1 0,941 0,435

10 Uruguai 8 6 1 1 - 0,958 0,821

11 Paraná 17 2 2 12 1 0,945 0,643

12 Paraguai 23 13 0 9 1 0,961 0,354

A etapa de Preenchimento e Extensão de Séries Fluviométricas antecede mas também confunde-se, com a etapa de Reconstituição de Vazões Naturais. Pela forma como foram considerados os critérios parageraçãodas sériesdevazões sintéticas, emcadaestaçãofluviométrica, a série resultanteéuma primeira aproximação para a respectiva série natural reconstituída. Esta, no caso das estações principais,passa,nanovaetapadoestudo,poranálisesespecíficasvisandoavalorizaçãododadoobservadoeacompatibilidadecomassériesdevazõesnaturaisdefinidas,peloONS,paraoslocaisde aproveitamentos hidrelétricos.

Paraestafasedoestudo,atítulodeconsideraçõesfinais,pode-seregistrar:i)Assériesrelativasàsestaçõesprincipais,aindaemcaráterpreliminar,podemserentendidascomosériesnãoregularizadas;ii) As séries relativas às estações de apoio podem, eventualmente, intercalar períodos de dados com característicasdesériesnãoregularizadascomperíodosdedadossoboefeitoderegularização;iii)Asséries completas relativas as estações de apoio devem ser reavaliadas antes de qualquer uso futuro, revendoprocedimentosecontemplandoasnovasobservaçõeseinformaçõesdisponíveis;iv)Aetapade Reconstituição de Vazões Naturais complementa a etapa de Preenchimento e Extensão de séries fluviométricasdasestaçõesprincipais.

RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

Marimbus, Chapada Diamantina – BA / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

88 89

14 RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

Aetapafinaldoestudoconsisteemdisponibilizarsériesdevazõesnaturaiscorrespondentesàs230estaçõesfluviométricas principais consideradas. Neste processo, parte-se das séries consistidas, séries sintéticasgeradas e séries de vazões naturais nos locais de aproveitamento e contemplam-se os seguintes efeitos gerados à montante da seção considerada:

• Propagaçãodasvazõesaolongodoscursosdeágua;• Evaporaçãolíquidaconseqüentedainundaçãodeáreaspelatotalidadedosreservatóriosartificiais;• Regularização das vazões, exercida pelos reservatórios artificiais, considerados potencialmente

significativos;• Vazões de usos consuntivos explorados na bacia.

Os efeitos devidos à evaporação líquida (QEL) e aos usos consuntivos (QUC) são incorporados sobre a série de vazões não regularizadas, ou seja, aquela corrigida preliminarmente (QCP), resultante da correção da sérieobservadapelosefeitosdaregularização.Assim,asériefinaldevazõesnaturais(QN)ficadefinidapelaequação apresentada na seqüência, onde “i” representa o mês considerado:

QNi = QCPi + QELi + QUCi

Aevaporaçãolíquidafoidefinidaconsiderandotodososespelhosdeáguaartificiaisidentificados,mediantecritério semelhante ao utilizado em estudos similares ao Projeto em curso, coordenados pelo ONS, estabelecendo taxas de evaporação líquida constantes em cada bacia para cada mês do ano, através do Sistema de Avaliação da Evaporação Líquida dos Reservatórios do Sistema Interligado Nacional – SisEvapo. Neste Projeto, exceção foi dada às bacias inseridas no semi-árido brasileiro, que para a estimativa das vazões devido à evaporação líquida receberam tratamento diferenciado, no qual o processo físico é retratado pela vazão não regularizada que serve como índice de umidade da bacia.

As vazões de usos consuntivos (Anexo VI) foram determinadas, conforme detalhado no Capítulo 12 – Séries de Usos Consuntivos, com o emprego do modelo SEUCA (Sistema para Estimativa de Usos Consuntivos da Água), disponibilizado pela ANA.

A determinação do tempo de propagação de vazões, importante na avaliação de vazões incrementais, foi baseada no método da onda cinemática. Com relação aos efeitos de regularização de reservatórios, a abordagemdependeudasituaçãonaqualfoienquadradaabaciaemanálise,situaçãoestadefinidamaisadiante neste capítulo. Na seqüência apresenta-se o método de propagação de vazões e o método para o cálculo da evaporação líquida.

14.1. ÁREAS DOS ESPELHOS DE ÁGUA

No cálculo das séries de Evaporação Líquida para as 230 bacias principais consideradas no estudo, multiplica-se a taxa de evaporação mensal (m/s) pela área do espelho de água (m²) determinado paraomês.Umavezqueestãosendoconsideradostodososespelhosdeáguaartificiaisrelacionadosem etapa anterior deste Projeto, onde amaioria não foi passível de identificação, decidiu-se porcriarcritériosparamelhorrepresentaraevoluçãotemporaldaáreaalagadanasbaciashidrográficasprincipais. Os critérios adotados são:

• Os espelhos de água com data conhecida de implantação têm a evaporação líquida correspondente adicionadapontualmentenomêsemreferência;

• Osespelhosnãoidentificadostêmsuasrespectivasáreassomadasedistribuídasanualmenteaolongo do período considerado, proporcionalmente às correspondentes vazões de usos consuntivos. Esta hipótese supõe que o aumento da vazão dos usos consuntivos só é possível com maior disponibilidadedeáguareservada;

• Aáreaalagadadefinidaparaumano,correspondenteaosespelhosdeáguanãoidentificados,é redistribuída mensalmente inversamente à variação de usos consuntivos. Entende-se nesta situação que ao aumentar o uso consuntivo, consumiu-se mais água armazenada, reduzindo, por conseqüência,ovolumeeaáreaalagadadosreservatóriosartificiais;

• Alocalizaçãodasáreasalagadasdosarmazenamentosartificiaisnãoidentificadosérepresentadapelo centróide dos espelhos de água pertencentes à bacia incremental. O SisEvapo é alimentado, no caso, com as coordenadas do centróide para a obtenção do vetor de taxas médias de evaporação mensal.


14.2. RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES

O dado observado, quando não afetado por efeitos de regularização, é preservado para a geração da correspondente vazão natural, mediante a adição das vazões devidas à evaporação líquida e aos usos consuntivos.Quandoestasituaçãonãoseconfigura,abasededadosaserutilizadanoprocessodereconstituição das séries de vazões naturais consiste:

A. no conhecimento da existência de eventuais reservatórios relevantes no processo, com ou sem dadosoperativos,paraidentificaçãodosperíodosafetadosounãopelosefeitosderegularização;

B. nas séries sintéticas15 geradas nos períodos de interesse, utilizadas segundo as diferentes situações em substituição ao dado observado afetado ou para preenchimento das falhas de observação, de formaacobriratotalidadedoperíododefinidopelaANAemcadaRegiãoHidrográfica;

C. nassériesdedadosoperativosdosreservatóriosdasUHE’scoordenadaspeloOperadorNacionaldoSistema–ONS,utilizadasconformeocasoemsubstituiçãoàssériessintéticas;

D. nassériesfluviométricasconsistidas16 nas estações consideradas no estudo (principais e de apoio), utilizadas para preservar o volume escoado na série não regularizada, através da multiplicação da série sintética por um fator de correção.

Damesmaforma,sobreasérienãoregularizadaassimconfiguradasãoadicionadososefeitosdeevaporação líquida e usos consuntivos, para obtenção da série natural reconstituída.

Tendoemvistaareconstituiçãodevazõesnaturaisnas230estaçõesfluviométricasprincipais,exutóriasdas bacias de interesse do projeto, analisaram-se as bacias consideradas em função dos dados fluviométricos e operativos disponíveis e da localização dos eventuais reservatórios significativos,relativamenteaosobjetivosdoProjeto.Setesituaçõesdistintaspodemseridentificadas(T-1aT–7), sendo que uma mesma bacia pode cronologicamente se enquadrar em mais de uma delas. São elas:

• T–1:BaciasdasEstaçõesFluviométricasPrincipaissemaExistênciadeReservatóriosSignificativos;

• T – 2: Bacias das Estações Fluviométricas Principais com UHE, operada pelo ONS, imediatamente amontantedaEstaçãoPrincipal;

• T – 3: Bacias das Estações Fluviométricas Principais com UHE operada pelo ONS a montante da EstaçãoPrincipalecomReservatóriosSignificativosnaBaciaIncremental;

• T–4:BaciasdasEstaçõesFluviométricasPrincipaiscomReservatóriosSignificativosesemUHE’sdoONS;

• T – 5: Bacias das Estações Fluviométricas Principais com UHE, operada pelo ONS, imediatamente ajusantedaEstaçãoPrincipal;

• T – 6: Bacias das Estações Fluviométricas Principais com UHE operada pelo ONS a jusante da EstaçãoPrincipalecomReservatóriosSignificativosnaBaciaIncremental;

• T – 7: Bacias em que os dados observados são totalmente influenciados por reservatóriosconsideradossignificativos,existentesamontante.

A Tabela 14.1, a seguir, mostra a distribuição das estações principais, segundo as situações descritas anteriormente,emdezembrode2007,datafinaldoperíodoconsideradonoProjeto.

15 Remeter ao Capítulo nº 13 – Preenchimento de Falhas e Extensão de Dados Fluviométricos. 16 Remeter ao Capítulo nº 9 – Consistência de Dados Fluviométricos.

90 91


Tabela 14.1 – Enquadramento das Estações Principais na Situação para a Reconstituição de Vazões Naturais, em Dezembro de 2007

Nº REGIÃO HIDROGRÁFICA

ESTAÇÕES QUE EM 31/12/2007 SE ENQUADRAM NA SITUAÇÃO DE RECONSTITUIÇÃO

T - 1 T - 2 T - 3 T - 4 T - 5 T - 6 T - 7

1 Amazônica 20 0 0 0 0 0 0

2 Tocantins Araguaia 18 6 0 2 3 0 0

3 Atl. Nord. Ocidental 5 0 0 1 0 0 0

4 Parnaíba 3 2 0 1 0 1 3

5 Atl. Nord. Oriental 2 0 0 0 0 0 3

6 São Francisco 41 13 0 4 4 0 23

7 Atl. Leste 3 0 0 3 0 0 4

8 Atl. Sudeste 0 3 0 0 0 0 1

9 Atl. Sul 6 1 1 4 0 0 1

10 Uruguai 2 0 3 3 0 0 0

11 Paraná 14 2 0 1 0 0 0

12 Paraguai 13 2 0 7 0 0 1

T O T A L 127 29 4 26 7 1 36

T O T A L (%) 55,22 12,61 1,74 11,30 3,04 0,43 15,65

OsreservatóriospotencialmentesignificativosforamidentificadosemetapaanteriordesteProjeto.Amenos dos reservatórios pertencentes ao Sistema Interligado Nacional - SIN e coordenados pelo ONS, os demais não dispõe de dados operativos, impossibilitando o uso direto de informação local. Neste caso buscou-se ao menos a informação relativa à data de inicio da operação destes reservatórios, ou ao menosdosmaisantigos,deformaaidentificaroperíodoemqueasvazõesobservadaspermanecemcom características de não regularização. Com base neste período foram ajustados os modelos de geração de séries sintéticas de vazão, servindo estas séries para as etapas de preenchimento e extensão, bem como para o processo de reconstituição de vazões não regularizadas nas bacias em estudo.

14.3. PLANILHAS PARA A RECONSTITUIÇÃO DE VAZÕES NATURAIS

Os procedimentos para a reconstituição de vazões naturais, nas estações principais consideradas no estudo,sãoaplicadosatravésdeplanilhasEXCEL,umaparacadaRegiãoHidrográfica.

O preenchimento destas planilhas, com a obtenção das séries de vazões naturais nas estações de interesse, ocorre de forma manual, sendo a decisão do especialista quanto ao método a ser utilizado, dentre as possíveis alternativas, e sua implantação durante a análise de cada situação.


Completa esta etapa a determinação das vazões naturais correspondentes às bacias incrementais, entre estações principais. O cálculo dessas incrementais atende a equação:

sendo,

= Vazão natural média mensal da bacia incremental entre a estação de jusante(J)eaestaçãodemontante(M);

=Vazãonaturalmédiamensaldaestaçãodejusante;

= Vazão natural média mensal da estação de montante, propagada até a estação de jusnte.

14.4. RESULTADOS

Considerandoasestaçõesprincipais,assériesfluviométricasreconstituídas,conformeosmétodoseos critérios adotados neste Relatório, encontram-se disponíveis em planilhas EXCEL, uma para cada regiãoHidrográfica.Nasmesmasplanilhasconstamassériesreconstituídasdas36estaçõesprincipaisquemereceram tratamento especial, em função das especificidades inseridas na situação T – 7.Também são disponibilizadas em planilha Excel à parte, as séries de vazões naturais médias mensais nas bacias incrementais. Esses arquivos fazem parte do Anexo VII.

92 93

Buraco do Padre, Ponta Grossa – PR / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS

AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS 15 AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS

SÉRIES HIDROLÓGICAS

15.1. ANÁLISE DE ESTACIONARIEDADE

Aanálisedeestacionariedadesobreassériespluviométricasefluviométricasconstituiu-seemmaisumaetapadoestudo,sendoamesmaaplicadaàssériesfinaisestendidasepreenchidasnocasodasestações pluviométricas (2416 estações) e séries consistidas no caso das estações fluviométricas(634 estações). Adicionalmente foi realizada a análise de estacionariedade sobre as séries de vazão natural, obtidas para as 230 estações principais. Os testes de hipótese foram bilaterais, ao nível de significânciade1%,considerandoahipótesebásicacomoafirmaçãodenão-tendenciosidadeoucomode igualdade das estatísticas, médias e variâncias, resultantes sobre as séries subdivididas. Para a redundância de análise formulou-se tanto para a tendência como para os saltos testes paramétricos e não paramétricos.

15.2. TESTES ESTATÍSTICOS

A análise de séries temporais em hidrologia é uma ferramenta essencial na construção de modelos matemáticos, simulação e previsão de eventos hidrológicos, detecção de tendências e mudanças bruscas no registro hidrológico e no preenchimento de séries com falta de dados.

Uma série temporal hidrológica é constituída de uma seqüência discreta de medidas feita em intervalos geralmente regulares de tempo (hora, dias ou anos, por exemplo) de dados como vazão, precipitação etc.

Segundo Salas (1992), uma série temporal hidrológica é não-estacionária se apresenta tendências, “shifts” (saltos) e sazonalidade, ou seja, se suas propriedades estatísticas não permanecem constantes ao longo do tempo.

A preocupação cada vez maior com a mudança climática têm tornado o estudo da ocorrência de tendências e shifts, uma discussão mais presente em hidrologia.

Uma série é tendenciosa se apresentar uma tendência de crescimento ou decaimento de algum de seus parâmetros estatísticos (média, variância, etc.). Esta tendência pode seguir uma função, por exemplo, um polinômio ou uma exponencial, ou ser irregular. Os fatores que provocam a tendência numa série temporal podem ser naturais ou de origem humana.

Saltos são mudanças bruscas na média ou no desvio padrão da série e podem ocorrer devido tanto à fatores naturais (como atividade vulcânica) como de origem antropogênica (a introdução de atividades econômicas que demandam o uso de recursos hídricos, por exemplo). Estas mudanças súbitas podem afetar tanto a média com a variância da série temporal.

Séries temporais com intervalos de amostragem menores que um ano apresentem em geral comportamento periódico ou sazonal. Séries temporais podem apresentar periodicidade anual, semanal ou diurna. A sazonalidade de uma série se caracteriza pela variação da média (ou outro parâmetro estatístico) em um determinado período, por exemplo, um ano.

Uma série temporal hidrológica tem em geral comportamento estocástico, embora possa possuir também componentes determinísticas, com a sazonalidade e tendências. Desta maneira, uma série pode ser vista com uma soma de componentes, sejam componentes sazonais, tendências, saltos além de uma parte estocástica. A componente estocástica pode ou não ser auto-correlacionada.

Muitos dos modelos utilizados para análise de séries temporais em estatística pressupõem a independência serial e a normalidade da série, ou seja, que a variável analisada tenha comportamento compatívelcomumadistribuiçãoestatísticanormalougaussiana.Caso istonãoseverifique,paraalguns casos, existem transformações que buscam converter distribuições não-normais em distribuições normais. A mais comumente utiliza é a transformação de Box-Cox. Para padronizar os procedimentos, todas as séries passaram pela transformação de Box-Cox, que é recomendada (Maidment, David R., Handbook of Hydrology – capítulo 19) em Hidrologia e que abrange, por exemplo, a transformação logarítmica que a de uso mais difundido.

94 95

15 AVALIAÇÃO DA ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS

Muitos dos modelos utilizados para análise de séries temporais em estatística pressupõem a independência serial e a normalidade da série, ou seja, que a variável analisada tenha comportamento compatível comumadistribuiçãoestatísticanormalougaussiana.Caso istonão severifique,paraalguns casos,existem transformações que buscam converter distribuições não-normais em distribuições normais. A mais comumente utiliza é a transformação de Box-Cox. Para padronizar os procedimentos, todas as séries passaram pela transformação de Box-Cox, que é recomendada (Maidment, David R., Handbook of Hydrology – capítulo 19) em Hidrologia e que abrange, por exemplo, a transformação logarítmica que a de uso mais difundido.

15.2.1. Detecção e Teste de Tendências e Shifts em Séries Hidrológicas

Os testes para tendências e shifts, para a média ou para a variância, são em geral aplicados sobre séries anuais e diversos tipos de teste paramétricos e não-paramétricos são sugeridos na literatura. Os métodos paramétricos exigem a normalidade da variável a ser analisada e os testes não paramétricos não fazem qualquer hipótese sobre a distribuição estatística dos dados. O uso de séries anuais busca atender a condição de independência e não prejudica a análise de estacionariedade.

15.2.1.1. Determinação e Teste de Tendências

Análise de tendência polinomial: Uma tendência pode se detectada ajustando-se uma função linear emrelaçãoaootempo(X),dotipoY=a+b.X,sobreasérieindependentedavariávelaleatóriaemanálise(Y).Nestafunçãoaebsãoestimativasparaosparâmetrospopulacionaisαeβdaregressãolinear.Oteste-tpodeseraplicadoparaaverificaçãodahipótesebásicadequeoparâmetroβ=0,ouseja,ahipótese de que a série não apresentaria tendência. Sendo a hipótese básica rejeitada, a um determinado níveldesignificância,tambémdenotadoporα,poderíamosafirmarquehárazõesparasuspeitarsobreaexistência de tendência sobre a série da variável analisada.

Teste de Mann-Kendall: É um teste não-paramétrico para avaliar a existência de tendência sobre séries temporais,semespecificarseatendênciaélinearounãolinear.ConsidereumasérieanualYt , t = 1, 2 ,3,....., N. Cada valor yT, T = 1, 2, 3,...., N-1 é comparado com todos os valores subseqüentes yt, t = T+1, T+2, ....., N, e uma nova série zk é gerada por:

zk = 1 se yt>yT

zk = 0 se yt = yT

zk = -1 se yt < yT ,

onde k = 1, 2, 3, ......, (N+1)(N-2)/2. A estatística Mann-Kendall representa o número de diferenças positivas menos o número de diferenças negativas

15.2.1.2 Determinação e Teste para “shifts” na Média

Teste t – Student: Considerando uma série anual de tamanho N, normalmente distribuída, a mesma é dividida em duas amostras de tamanhos N1 e N2, cujas médias são iguais a respectivamente. Umteste-tpodeseraplicadoparaseverificarahipótesebásicadeigualdadeentreasmédias,ouseja,

, desde que as duas amostras tenham o mesmo desvio padrão “S” (variâncias conhecidas). O teste-t pode ser aplicado para a verificação da hipótese básica, de não existência de shifts, a umdeterminadoníveldesignificânciadenotadoporα.

Teste de Mann-Whitney: O teste U de Mann-Whitney é equivalente ao teste da soma dos postos de Wilcoxon para amostras independentes no sentido de que ambos se aplicam às mesmas situações e levam sempre às mesmas conclusões.

O teste da soma de postos de Wilcoxon é equivalente ao teste U de Mann-Whitney, que é incluído em alguns livros texto e pacotes de computador. A idéia que fundamenta o teste da soma de postos de Wilcoxon é a seguinte: Se duas amostras são extraídas de populações com mesma mediana e se associam postos a todos os valores individuais combinados em uma única coleção de valores, então os postos altos e baixos devem se distribuir igualmente entre as duas amostras. Se os postos baixos se concentrarem predominantemente em uma amostra e os altos se concentrarem na outra suspeitamos de que as duas populações tenham medianas diferentes.


15.2.1.3 Determinação e Teste para “shifts” na Variância

Teste F : Considerando uma série anual de tamanho N, normalmente distribuída, a mesma é

dividida em duas amostras de tamanhos N1 e N2, cujas variâncias amostrais são iguais a e respectivamente.Oteste-Fpodeseraplicadoparaseverificarahipótesebásicadeigualdadeentreasvariâncias,ouseja,=,considerandoumdeterminadoníveldesignificânciadenotadoporα.

15.2.1.3 Determinação e Teste para “shifts” na Variância

Teste F : Considerando uma série anual de tamanho N, normalmente distribuída, a mesma é dividida em duas amostras de tamanhos N1 e N2, cujas variâncias amostrais são iguais a e respectivamente. Oteste-Fpodeseraplicadoparaseverificarahipótesebásicadeigualdadeentreasvariâncias,ou

seja, = ,considerandoumdeterminadoníveldesignificânciadenotadoporα.

15.2.1.4 Subdivisão da Série em Duas Amostras

Paraostestesdeverificaçãodeeventuaisshifts,sejamcomrelaçãoàmédiaouàvariância,pressupõe-se a divisão da série original de tamanho N, em duas outras séries de tamanhos N1 e N2, sendo N1 + N2 = N.

A série original é uma série anual composta pelo total anual de precipitação ou pela vazão média anual, conforme estejam sendo tratadas séries pluviométricas ou fluviométricas respectivamente.Admitindo a independência entre os valores anuais, somente foram considerados para a formação da série original os valores resultantes de anos sem falhas de observação.

Na automatização do processo de análise e para evitar decisões sobre séries de curta duração, admite-se que somente serão aplicados os testes estatísticos para a avaliação de estacionariedade sobre as sériescompostasporpelomenos30(trinta)valores(N≥30).

Na divisão da série, uma vez que não se sabe da eventual ocorrência de shifts e nem mesmo da época que o mesmo, caso exista, tenha ocorrido propôs-se dividir a série original de várias maneiras, desde queN1≥ 15 eN2≥ 15.Desta forma, para uma série de tamanhoN, teríamos (N – 29)alternativas para a divisão da mesma e sobre cada uma delas foram aplicados os testes estatísticos paraaverificaçãodeigualdadeentreasrespectivasmédiaseentreasrespectivasvariâncias.

15.3. RESULTADOS

Osresultadossãoapresentadosemtabelasresumo(AnexoVIII),umaparacadaRegiãoHidrográfica,onde para os testes comparativos de duas amostras de uma mesma série, é apontado na tabela o percentil mínimo, obtido dentre os (N – 29) percentis resultantes da aplicação do respectivo teste, onde “N” representa o tamanho da série. Na teoria de decisão, este percentil corresponderia ao níveldesignificânciadoteste,nocasoolimiteentreaaceitaçãoerejeiçãodahipótesebásica,eéinterpretado como a probabilidade de se estar cometendo o chamado erro tipo I, ou seja, de que estejamos rejeitando, no caso, a hipótese de igualdade entre médias ou entre variâncias quando na realidade esta hipótese é verdadeira. Assim, aos menores percentis estão associados as maiores possibilidades de ocorrência de shifts na série analisada, sendo o ano de separação da série que forneceestevalormínimo,a identificaçãodomomentomaispropensoàsuspeitadeumapossívelalteraçãomaissignificativanaevoluçãodosdadosobservados.

Uma análise dos resultados apontados permite a emissão de um diagnóstico objetivo sobre o grau de estacionariedade da série analisada. A série está sendo considerada estacionária (E = Estacionária) na tendência da média, se os percentis relativos aos dois testes aplicados nesta avaliação resultarem superioresa1%,casocontrárioassumeacondiçãodenãoestacionária (NE=NãoEstacionária).A série está sendo considerada estacionária quanto a saltos isolados na média (N = índice para a identificaçãodesaltosNEGATIVO),seosmínimospercentisrelativosaosdoistestesaplicadosnestaavaliação,emfunçãodasubdivisãodasséries,resultaremsuperioresa1%,casocontrárioassumeacondição de não estacionária quanto aos saltos (PS = Índice Positivo para Saltos).

96 97


A série é considerada estacionária quanto a saltos isolados na variâcia (N = índice NEGATIVO para a identificaçãodesaltos),seomínimopercentilrelativoaotesteaplicadonestaavaliação,emfunçãodasubdivisãodasséries,resultarsuperiora1%,casocontrárioéconsideradanãoestacionáriaquantoaos saltos (PS = Índice POSITIVO para Saltos). Estes critérios embora subjetivos, fornecem uma possívelclassificaçãodassériesquantoàestacionariedade.Aleituradodiagnósticoaserapresentadonão pode estar dissociada do critério empregado.

15.4. ANÁLISE CRÍTICA DOS RESULTADOS

Opercentil limite,quedefineo critérioparaa classificaçãodas sériesquantoàestacionariedade,correspondeaoníveldesignificânciade1%,critérioclássicoadotadoemestatísticanaformulaçãode testes de hipótese. O resultado forte, neste tipo de análise, está sempre associado à rejeição da hipótese básica, tendo em vista que neste caso sabe-se a probabilidade de se estar cometendo o chamado erro tipo I, ou seja, a probabilidade de se estar rejeitando uma hipótese verdadeira, a qual correspondeaoníveldesignificânciadoteste.

Peloexposto,aoseclassificarumasériecomo“NãoEstacionária-(NE)”,pode-seestarincorrendoemumerrocomaprobabilidadede1%,aopassoqueaoaceitarmosacondiçãodeestacionariedade,nãotemos como avaliar a probabilidade de estarmos cometendo o chamado erro tipo II, ou seja, o erro de aceitar uma hipótese falsa.

Como comentado, os testes paramétricos pressupõem, alem da independência serial, que as séries sejam normalmente distribuídas. Para alcançar esta condição aplicou-se sobre as mesmas a transformação Box-Cox.Registre-sequenatransformação,Box-Cox,“λ=0”correspondeàtransformaçãologarítmica,bastante usual em Hidrologia.

Umresumodosresultadosrelativosàssériespluviométricasexplicitaque:i)100%dassériesanalisadasmostraram-seestacionáriasquantoàtendênciacentral; ii)cercade2/3dassériesanalisadasnãoindicamexistênciadesaltosnamédia,segundooscritériosutilizadosparaaanálise;eiii)poucomaisde60%dassériesforamestáveisrelativamenteasaltosnavariância.Individualmente,porRegiãoHidrográfica,essesresultadosestãoapresentadosnasFiguras15.1,15.2e15.3.Pode-seobservarqueasRegiõesHidrográficasdoAtlânticoSul,Uruguai,ParanáeAtlânticoSudeste,nestaordem,sãoasqueproporcionalmenteregistrammaioríndicedesignificânciaquantoàpossibilidadedeexistênciadesaltosnamédia,contrapondo-seàsRegiõesHidrográficasdoParnaíba,AtlânticoNordesteOcidental,Tocantins/Araguaia e Atlântico Nordeste Oriental que se mostraram mais estáveis nesta avaliação (Figura 15.2). Quanto à possibilidade de existência de saltos na variância, estatística mais instável do queamédia,aRegiãoHidrográficaquesemostroumaisestávelfoiadoTocantins/Araguaia,aopassodequeaRegiãoHidrográficadoParanáfoiaqueapresentoumaior índicePOSITIVOnestaanálise(Figura 15.3).

Umresumodosresultadosrelativosàssériesfluviométricasexplicitaque:

I. 100%dassériesanalisadasmostraram-seestacionáriasquantoàtendênciacentral;

II. cercade60%dassériesanalisadas,sejamasconsistidascomoasnaturais,nãoindicamexistênciadesaltosnamédia,segundooscritériosutilizadosparaaanálise;e

III. poucomaisde85%dassériesconsistidasepoucomaisde60%dassériesnaturaisforamestáveisrelativamente a saltos na variância. Individualmente, por Região Hidrográfica, os resultadosrelativos às séries consistidas estão apresentados nas Figuras 15.4, 15.5 e 15.6 e os relativos às séries naturais estão apresentados nas Figuras 15.7, 15.8 e 15.9.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Amz ToAr ANOc Pba ANOr SFc Ale Ase PR PG Uru Asul

Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)

REGIÃO HIDRGRÁFICA

Estacionariedade das Séries Pluviométricas - Tendência Central

Estacionária (E) Não Estacionária (NE)

Figura 15.1. Estacionariedade Relativa à Tendência

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)

REGIÃO HIDROGRÁFICA

Estacionariedade de Séries Pluviométricas - "Shifts" na Média

Índice NEGATIVO para saltos (N) Índice POSITIVO para Saltos (PS)

Figura 15.2. Estacionariedade Relativa à Saltos da Média (“shifts”)

98 99


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade de Séries Pluviométricas - "Shifts" na Variância

Íncide NEGATIVO para Saltos (N) Índice POSITIVO para Saltos (PS)

Figura 15.3. Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade das Séries Fluviométricas Consistidas - Tendência Central




0

20

40

60

80

100

120


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade de Séries Fluviométricas Consistidas - "Shifts" na Média



0

20

40

60

80

100

120


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade de Séries Fluviométricas Consistidas - "Shifts" na Variância


Figura 15.6. Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”)

100 101


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade das Séries Fluviométricas Naturais - Tendência Central



0

20

40

60

80

100

120


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade de Séries Fluviométricas Naturais - "Shifts" na Média




0

20

40

60

80

100

120


Perc

entu

al d

e Sé

ries (

%)


Estacionariedade de Séries Fluviométricas Naturais - "Shifts" na Variância


Figura 15.9 . Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”)


Com relação aos procedimentos adotados para a avaliação da estacionariedade de séries hidrológicas, bem como em relação aos resultados obtidos cabe registrar:

A. Os resultados da análise de estacionariedade constarão da ficha de qualificação das sériespluviométricasefluviométricas,lembrando,noentanto,queanãoestacionariedadenãoimplicanamáqualidadedasériecorrespondente;

B. A observação de tendências mais significativas, em relação à saltos na média das sérieshidrológicas,mostrou-semaispresentenasregiõesmaisdesenvolvidas;

C. Nota-sequeassériesfluviométricasobservadasconsistidasapresentam-semaisestacionáriasquanto aos saltos na média e na variância do que as séries naturais.

102 103

QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS

Riacho Doce, Divisa ES-BA/ Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

16 QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES HIDROLÓGICAS

AultimaetapadoProjetofoirelativaàqualificaçãodassérieshidrológicasemfunçãodaestacionariedade,da representatividade, da consistência e de outros parâmetros propostos. Foram objeto desta avaliação as sériespluviométricasconsistidas,preenchidaseestendidasem2416estaçõeseassériesfluviométricasconsistidasem230baciasdeinteressenas12RegiõesHidrográficasbrasileiras.

Osresultadosdaqualificação,bemcomodosprincipais índicesdaconsistênciarealizadasobreassérieshidrológicas, estão sintetizados nas fichas de qualificação das séries fluviométricas e pluviométricas,constantes no Anexo IX.

16.1. MÉTODOS

Tendo por base o estudo de consistência e preenchimento desenvolvido sobre as séries hidrológicas, foramestabelecidosíndicesquepermitiramqualificar,pornota,assériespluviométricasefluviométricasanalisadas. Inicialmente, foram considerados o tamanho da série original, os coeficientes decorrelação dos modelos que permitiram o preenchimento e extensão das séries e o percentual de dadosconsistidos,preenchidoseestendidosquandodadefiniçãodométododequalificaçãodessasséries. Outro fator analisado referiu-se à avaliação da estacionariedade, representada pela tendência das séries, mediante a aplicação de testes paramétricos e/ou não paramétricos.

Naseqüênciasãoapresentadososíndicesdequalificaçãodesenvolvidosdeformaarefletiraqualidade,estacionaridade e representatividade, tanto das séries fluviométricas quanto pluviométricas. Oconhecimento da qualidade das séries, com relação aos tópicos acima abordados, facilita a tomada de decisão, por parte dos usuários das informações hidrológicas, sobre qual(is) estação(ões) empregar nosestudoshidrológicos,deformaamanteraqualidadeeconfiabilidadedosresultados.Assim,aoescolher entre diversas estações passíveis de serem utilizadas, o usuário poderá considerar como um doscritériosdeescolhaosíndicesdequalificaçãodasséries.

16.2. QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS

Entreosíndicesutilizadosparaqualificaçãodassériespluviométricas,tem-seoíndicequedescreveaqualidade geral das séries, denominado Índice Q, o qual considera o número de falhas, comprimento da série, além dos métodos utilizados para a consistência, preenchimento e extensão. Outro índice de qualificaçãoconsiderado,ÍndiceE,refere-seàavaliaçãodaestacionariedadedassériesconsiderandoa tendência e a ocorrência de saltos (shifts) na média.

AFigura16.1apresentaahierarquiadoscálculosdosÍndicesdeQualificaçãodassériespluviométricas.

Índice Q-1

Índice Q-SCP

Índice QB1

Índice Q

Índice QC1

Índice QA1

Índice C-PRC

Índice P/E-SM

Índice P/E-PRC

Índice C-SM

Índice E

Índice QD1

Índice

QA1-CP

Índice QB1-Dad

Índice QB1-CP

Índice QA1-Dad

Figura 16.1 - Hierarquia dos Índices de Qualificação das Séries Pluviométricas

104 105


16.2.1. Índice de Qualidade Geral das Séries Pluviométricas – Índice Q

O Índice Q, que descreve a qualidade geral das séries pluviométricas, é calculado através da média ponderada entre os Índices Q-1 e QSCP. O Índice Q-1 descreve a qualidade da série bruta do banco de dados da ANA, enquanto o Índice Q-SCP descreve a qualidade da série consistida, preenchida e estendida (remeter ao Capitulo nº 10 – Preenchimento e Extensão de Séries Pluviométricas).

No cálculo do Índice Q-1 efetua-se a análise individual e regional. Na análise individual considera-se o comprimento da série pluviométrica e o número de falhas da série pluviométrica. Na análise regional,porsuavez,considera-seocoeficientededeterminação(R2)dascurvasduplo-acumuladasdasrespectivassériesdedadosbrutos,bemcomoonúmerodedadosmodificadospelaRHAatravésda curva duplo-acumulada. Assim, o Índice Q-1 é calculado através da média ponderada de quatro sub-índices,osquaisdescrevemcadaumdosaspectoscitadosanteriormente: ÍndiceQA1; ÍndiceQB1;ÍndiceQC1eÍndiceQD1.

O Índice Q-SCP descreve as séries SCP, as quais foram consistidas, preenchidas, e estendidas pela consultora. Este índice é calculado através da combinação de 4 sub-índices, descritos a seguir. Cada um destes sub-índices contempla um aspecto da qualidade da série pluviométrica SCP com relação ao processo de consistência, preenchimento e extensão das séries.

• ÍndiceC-SM–Esteíndice,quequalificaoprocessodeconsistênciarealizadoatravésdomodeloSMMAR, é calculado através de uma equação que relaciona o número de dados consistidos através domodeloSMMARcomograudeajustedestemodelo;

• ÍndiceC-PRC-Esteíndice,quequalificaoprocessodeconsistênciarealizadoatravésdaponderaçãoregional por Correlação (PRC), é calculado através de uma equação que relaciona o número de dadosconsistidosatravésdomodeloPRCcomograudeajustedestemodelo;

• ÍndiceP/E-SM-Esteíndice,quequalificaoprocessodePreenchimento/extensãoatravésdomodeloSMMAR, é calculado através de uma equação que relaciona o número de dados preenchidos/estendidosatravésdomodeloSMMARcomograudeajustedestemodelo;

• ÍndiceP/E-PRC -Este índice, quequalificaoprocessodePreenchimento/extensãoatravésdaponderação regional por Correlação – PRC, é calculado através de uma equação que relaciona o número de dados preenchidos/estendidos através do modelo PRC com o grau de ajuste deste modelo.

O Índice Q-SCP, o qual efetivamente qualifica a série pluviométrica SCP, é calculado através damultiplicação dos 4 sub-índices descritos anteriormente.

Apartirdesteponto,dispõe-sededoisÍndicesdequalificação:ÍndiceQ-1,oqualdescreveaqualidadedasériebruta(Série1);ÍndiceQ-SCP,oqualdescreveaqualidadedasérieconsistida,preenchida,eestendida pela consultora (Série SCP). Estes índices são combinados para originar um Índice único de avaliação da qualidade geral das séries pluviométricas, o Índice Q, o qual é calculado através da média ponderada entre os Índices Q-SCP e Q-1.

OndePQ-SCP e PQ-1 representam os pesos atribuídos pelo analista aos Índices Q-SCP e Q-1, respectivamente.

16.2.2. Índices de Estacionariedade: Tendência e Saltos – Índice E

No caso das estações pluviométricas a análise de estacionariedade foi realizada sobre as séries de precipitação consistidas, preenchidas e estendidas no presente Projeto (remeter ao Capítulo 15 – Avaliação da Estacionariedade das Séries Hidrológicas), segundo os diferentes períodos uniformes consideradosporRegiãoHidrográfica(Tabela5.1).


Assim,nafichadequalificação(AnexoIX)dasestaçõespluviométricasconstamdoisíndicesrelacionadoscom a estacionaridade da série analisada: “Índice para tendência na média”, cujos resultados podem ser“Estacionária”e“NãoEstacionária”;e“ÍndicedeShiftsnaMédia”,cujosresultadospodemser“Negativo para Shifts” e “Positivo para Shifts”.

16.2.3. Intervalo de Notas de Qualificação

Após o cálculo da nota representada pelo Índice Q, atribui-se um conceito para cada estação pluviométricabaseadonaclassificaçãoapresentadanaTabela16.1.Estaclassificaçãotambéméamesmautilizadanaqualificaçãodasestaçõesfluviométricas.

Tabela 16.1 – Conceitos Atribuídos às Estações Pluviométricas e Fluviométricas

INTERVALO DE NOTAS CONCEITO ATRIBUÍDO

1<= Índice Q <1,6 ÓTIMO

1,6<= Índice Q <2,2 BOM

2,2<= Índice Q <2,8 RAZOÁVEL

2,8<= Índice Q <4 RUÍM

16.3. QUALIFICAÇÃO DAS SÉRIES FLUVIOMÉTRICAS

Paraaqualificaçãodasestaçõesfluviométricasfoidefinidoum“ÍndicedeQualidade”,obtidoapartirde doze critérios de avaliação segundo determinadas características dos dados observados. Além destaavaliaçãodecarátermaisgeraldaqualidadedosdadosfluviométricosobservadosnasestações,também foi avaliada,aexemplodaqualificaçãodas sériespluviométricas,aestacionariedadedasséries de vazões considerando a tendência e a ocorrência de saltos (shifts) na média, resultando em doisíndicescomplementaresdequalificação.

Destaca-sequeaqualificaçãodasestaçõesfluviométricasfoirealizadacombasenosdadosconsistidosno presente Projeto, contendo as correções e preenchimentos realizados na escala diária nos dados observados entre 1931 e 2007, sem considerar o preenchimento e extensão em escala mensal para períodosuniformesporregiãohidrográfica,etapaestaapresentadanoCapítulo13–PreenchimentoeExtensão de Séries Fluviométricas.

16.3.1. Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas

O“ÍndicedeQualidade”criadoparaaqualificaçãodasestaçõesfluviométricasutilizadozecritériosdeavaliação, que geram notas parciais variando de 1 a 4, e cuja média ponderada enquadra as estações em quatro classes, sendo: “1 - Ótimo”, “2 - Bom”, “3 - Razoável” e “4 - Ruim”.

ATabela16.2mostraoscritériosdeavaliaçãoeosvalores limitesutilizadosparaaclassificaçãoeatribuição das notas parciais. Tomando-se, por exemplo, o “Critério 1 – Tamanho da série observada”, observa-se que séries com menos de 10 anos de dados observados recebem nota parcial 4 - Ruim e commaisde30anosnotaparcial1–Ótimo,paraestecritério.Anotafinaldedeterminadaestação,que origina o “Índice de Qualidade”, é obtida pela média ponderada das doze notas parciais, sendo que os valores de ponderação (pesos) constam da Tabela 16.3.

106 107


Tabela 16.2 – Critérios para Qualificação das Estações Fluviométricas

Nº CRITÉRIOSCLASSIFICAÇÃO (NOTA PARCIAL)

PESO1 - Ótimo 2 - Bom 3 - Razoável 4 - Ruim

1 Tamanho da série observada (anos) >30 20 a 30 10 a 20 <10 3

2 Falhas de observação (%) <1 1 a 3 3 a 5 >5 2

3 Valores preenchidos (%) <1 1 a 3 3 a 5 >5 1

4 Valores alterados (%) <1 1 a 3 3 a 5 >5 1

5 Número de validades da curva de descarga 1 2 3 >3 2

6 Sensibilidade ((Q95(+10mm)-Q95)/Q95*100) >3 2 a 3 1 a 2 <1 1

7 Número de medições por ano >9 6 a 9 3 a 6 <3 3

8 Desvio médio das medições <3 3 a 6 6 a 10 >10 2

9 Freqüência na extrapolação inferior (%) <1 1 a 3 3 a 5 >5 2

10 Freqüência na extrapolação superior (%) <1 1 a 3 3 a 5 >5 2

11 Vazão máxima observada / Vazão máxima medida <1,15 1,15 a 1,5 1,5 a 2,5 >2,5 1

12 Reservatório significativo a montante não - - sim 1

16.3.2. Análise de Estacionariedade: Tendência e Saltos

Na análise de estacionariedade das séries fluviométricas foram aplicados os testes descritos noCapítulo 15 – Avaliação da Estacionariedade das Séries Hidrológicas.

No caso das estações fluviométricas, a análise de estacionariedade foi realizada sobre as sériesde vazões consistidas no presente Projeto, contendo as correções e preenchimentos realizados na escala diária. Portanto, os testes foram aplicados para as séries de vazões realmente observadas na estação entre 1931 e 2007, sem considerar o preenchimento e extensão em escala mensal para períodosuniformesporregiãohidrográfica,realizadosposteriormente.Comoassériesfluviométricasapresentam diferentes períodos de dados observados e também de falhas de observação, os resultados da análise de estacionariedade nesta fase também apresentam esta limitação, sendo que em alguns casosassériesnãoapresentaramperíodocontínuosuficientementelongoparaaplicaçãodostestes,constandoassimnafichadequalificaçãocomo“nãoavaliado”.

Assim, na ficha de qualificação (Anexo IX) das estações fluviométricas constam dois índicesrelacionados com a estacionaridade da série de vazões observadas: “Índice para tendência na média”, cujosresultadospodemser“Estacionária”,“NãoEstacionária”e“NãoAvaliado”;e“ÍndicedeShiftsna Média”, cujos resultados podem ser “Negativo para Shifts”, “Positivo para Shifts” e “Não Avaliado”.

16.4. FICHAS DE QUALIFICAÇÃO

16.4.1. Séries Pluviométricas

NoAnexoIXemmídiadigitalconstamas2.416fichas“Resumodeconsistênciaequalificaçãodaestaçãopluviométrica” individualizadas por estação. No Apêndice B – Inventário Estações Pluviométricas18, constaumatabelaresumodasnotaseconceitosfinaisresultantesdoprocessodequalificaçãodasestações pluviométricas. A Figura 16.2 a seqüência apresenta um exemplo das fichas individuaisgeradas.



Figura 16.2 - Exemplo Ficha de Qualificação Pluviométrica – Estação 1547011

16.4.2. Séries Fluviométricas

NoAnexoIXemmídiadigitalconstamas634fichas“Resumodeconsistênciaequalificaçãodaestaçãofluviométrica” individualizadas por estação. No Apêndice A – Inventário Estações Fluviométricas19

constaumatabelaresumodasnotaseconceitosfinaisresultantesdoprocessodequalificaçãodasestações fluviométricas. As Figuras 16.3 a 16.5 a seqüência apresentam um exemplo das fichasindividuais geradas.


108 109


Figura 16.3 - Exemplo Ficha de Qualificação Fluviométrica Estação 11400000 (página 2 de 3)


Figura 16.4 - Exemplo Ficha de Qualificação FluviométricaEstação 11400000 (página 1 de 3)

110 111


Figura 16.5 - Exemplo Ficha de Qualificação Fluviométrica Estação 11400000 (página 3 de 3)


16.5. ANÁLISE DOS RESULTADOS

16.5.1. Análise dos Resultados da Qualificação das Séries Pluviométricas

A Tabela 16.3 apresenta algumas estatísticas das notas atribuídas ao Índice-Q nas 12 Regiões Hidrográficas.Ográficonaseqüência (Figura16.6)apresentaoshistogramasdestes ÍndicesparacadaRegiãoHidrográfica.AFigura16.7apresentaapermanênciadasnotasdoÍndice-Qnasdistintasregiões.

Tabela 16.3 – Estatísticas das Notas Referentes ao Índice Q

REGIÃO HIDROGRÁFICA MAIOR NOTA ÍNDICE Q

MENOR NOTA ÍNDICE Q

NOTA MÉDIA ÍNDICE Q

DESV PADRÃO NOTA ÍNDICE Q

RH Amazônica 1,1 2,5 1,6 0,3

RH do Tocantins Araguaia 1,1 2,3 1,3 0,2

RH Atlântico Nordeste Ocidental 1,1 2,1 1,6 0,3

RH do Parnaíba 1 2 1,5 0,2

RH Atlântico Nordeste Oriental 1 2,3 1,5 0,3

RH do São Francisco 1 2,5 1,5 0,2

RH Atlântico Leste 1,1 2,2 1,6 0,3

RH Atlântico Sudeste 1 2,2 1,5 0,3

RH do Paraná 1 2,2 1,4 0,3

RH do Paraguai 1,3 2,2 1,8 0,2

RH do Uruguai 1,2 2,1 1,6 0,2

RH Atlântico Sul 1,1 2,3 1,6 0,4

Observou-se que as Regiões Hidrográficas do Paraná e Atlântico Sul contêm as estações com osmelhoresíndicesdequalificação.Aproximadamente34%dasestaçõesdoParanáapresentamíndicesentre1,0e1,2,enquantoamédiadestesíndiceséiguala1,4;paraoAtlânticoSul,31%dosíndicesestão contidos neste intervalo. Além disso, deve-se destacar a Região Hidrográfica do Tocantins-Araguaia,paraaqual28%dosíndicessãomenoresque1,2,enquanto44%delesestãonointervalo1,2–1,4;estaRegiãoHidrográficaapresentaamelhormédiadeíndices,iguala1,3.

Poroutrolado,paraaRegiãoHidrográficadoParaguainenhumaestaçãopluviométricaapresentouíndicenointervalo1,0–1,2,enquantoapenas2,4%dasestaçõesapresentaramíndicenointervalo1,2 – 1,4. Para esta mesma Região, a média dos índices é igual a aproximadamente 1,8, a pior média entretodasasRegiõesHidrográficas.

Porém,estascomparaçõesentrediferentesRegiõesHidrográficasdevemserrealizadascomcuidado,uma vez que estas regiões apresentam diferentes períodos de preenchimento e extensão das séries e as notas dependem, entre outros índices, do próprio período de análise. Ou seja, quanto mais extenso este período, menor será a nota atribuída à estação, uma vez que será necessário preencher a série com um maior número de dados. Cabe ressaltar também que as notas estão condicionadas aos pesos atribuídos pelos especialistas aos diferentes critérios utilizados na composição do índice Q-1 (Q-A1, Q-B1, Q-C1 e Q-D1). Na avaliação apresentada os pesos atribuídos foram respectivamente, 3 para o índice Q-A1, 5 para o índice QB-1 e 1 para os índices Q-C1 e Q-D1.

Como exemplos do mencionado anteriormente citam-se as duas regiões acima comentadas: Tocantins-Araguaia, cujo período de análise se estende de 1971 a 2007, e Paraná, com período de 1941 a 2007. Neste caso, estações que apresentam as mesmas características (como extensão, número de dados, número de falhas) recebem diferentes notas, conforme se localizem em uma ou outra Região Hidrográfica.ComparandoascurvasdepermanênciasdosíndicesreferentesàsRegiõesHidrográficasAmazônica, Atlântico Nordeste Ocidental e Tocantins-Araguaia (as quais apresentam o mesmo período de análise) é possível perceber que, de forma geral, as séries do Tocantins-Araguaia apresentam as maiores notas quando comparadas às duas primeiras regiões.

112 113


Sobre o Índice de Qualidade Geral das 2.416 estações pluviométricas analisadas, resultante da média ponderada dos Q-1 e Q-SCP, nota-se uma grande concentração de estações na faixa correspondente aos conceitos “Ótimo” e “Bom”, com freqüência de 1.310 e 1.088 estações, respectivamente. A faixa “Razoável” teve uma freqüência de apenas 18 estações e a faixa “Ruim” de nenhuma estação. A Região Hidrográfica commaior concentração de estações com conceito “Ótimo” foi o Tocantins-Araguaia,com80,6%dasestações,seguidodaRegiãoHidrográficadoParaná,com64%dasestações,edaAmazônica,com58,7%dasestações.ARegiãocompiordesempenhofoiadoParaguai,com27,1%dasestaçõesconceituadascomo“Ótimo”e69,4%dasestaçõesconceituadascomo“Bom”.

Figura 16.6 - Histograma das Notas Referentes ao Índice Q – Estações Pluviométricas


Figura 16.7 – Curvas de Permanência Referentes ao Índice Q - Estações Pluviométricas

16.5.2. Análise dos Resultados da Qualificação das Séries Fluviométricas

AFigura16.8mostraadistribuiçãopercentualdasestaçõesfluviométricassegundoasnotasparciaisobtidas para os doze critérios de avaliação do Índice de Qualidade. De maneira geral, nota-se que tomados individualmente os critérios utilizados discretizam adequadamente o comportamento das estações analisadas, com uma boa distribuição das estações nas quatro faixas de avaliação em praticamentetodososcritérios.Observa-seque,emrelaçãoàqualificação,oscritériosmaisrestritivossão o 7 (Número de medições por ano) e o 8 (Desvio médio das medições), onde uma porcentagem pequena de estações atinge a faixa de nota “Ótimo”.

114 115


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Critérios de avaliação

Not

as p

arci

ais

(% d

e es

taçõ

es)

Ótimo Bom Razoável Ruim

1 - Tamanho da série observada (anos) 2 - Falhas de observação (%)3 - Valores preenchidos (%) 4 - Valores alterados (%) 5 - Número de validades da curva de descarga 6 - Sensibilidade ((Q95(+10mm)-Q95)/Q95*100)7 - Número de medições por ano 8 - Desvio médio das medições9 - Frequência na extrapolação inferior (%) 10 - Frequência na extrapolação superior (%)11 - Vazão máxima observada / Vazão máxima medida 12 - Reservatório significativo a montante

Figura 16.8. Distribuição das Notas Parciais para os Critérios de Avaliação do Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas

SobreoÍndicedeQualidadedasestaçõesfluviométricas,resultantedamédiaponderadadosdozecritérios apresentados anteriormente, a Figura 16.8 mostra a distribuição percentual das estações fluviométricas com relaçãoàsnotasfinaisobtidas.Nota-seneste caso,agrandeconcentraçãodeestações na faixa de nota entre 1,5 e 3,5, correspondente aos conceitos “Bom” e “Razoável”, com freqüência de 323 e 303 estações, respectivamente. As faixas “Ótimo” e “Ruim” tiveram uma freqüência de 4 estações em cada uma.

Esta elevada concentração de estações nas duas classes intermediárias deve-se ao fato dos limites entre classes na nota final terem sido arbitrados a partir dosmesmos limites das notas parciaisdefinidosparaosdozecritériosdeavaliação.Comooscritérioseosreferidoslimitesforamdefinidosapartirdaopiniãodeespecialistas,osmesmosrefletemprioritariamenteumapreocupaçãocomaqualidade dos dados. No entanto, uma redistribuição da freqüência de estações nas quatro classes doÍndicedeQualidadepodeserfacilmenteobtidapelaredefiniçãodoslimitesdasclassesapartirdainterpretação da Figura 16.9. Com relação à estacionariedade das 634 séries de vazões, a avaliação do “Índice para Tendência na Média” resultou em “estacionária” para 575 e “não avaliado” para 58 estações, sendo que apenas uma estação resultou em “não estacionária”. Para a avaliação do “Índice de Shifts na Média” o resultado foi de 220, 127 e 287, respectivamente para “negativo para shifts”, “positivo para shifts”, e “não avaliado”.


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Permanência

Nota

fina

l (ÍN

DICE

DE

QUA

LIDA

DE)

Figura 16.9 – Distribuição das Notas Finais do Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas

116 117

Poço Encantado, Chapada Diamantina – BA / Ricardo Zig Koch Cavalcanti / Banco de Imagens ANA

CONSIDERAÇÕES FINAIS 17 CONSIDERAÇÕES FINAIS

OpresenteProjetodisponibilizousériesconfiáveisdeprecipitaçãoevazão,comníveisdequalidadedefinidoseperíodoshomogêneos,sobreasdozeregiõeshidrográficasbrasileiras.

OProjetocontemplouaanálisededadoshidrológicosde230estaçõesfluviométricasprincipais,404estaçõesfluviométricasdeapoioe2.416estaçõespluviométricas.Osestudosrealizadosconsideraramademais,asséries de dados operativos de 152 aproveitamentos hidrelétricos do Sistema Interligado Nacional, cuja operação centralizada está sob a responsabilidade do Operador Nacional de Sistema Elétrico – ONS, além de informaçõesarespeitodalocalizaçãoeáreaalagadadediversosaçudesereservatóriosartificiaisespalhadospelasbaciashidrográficasconsideradas,cujouniversoinicialdeanáliseultrapassou5.000espelhosdeáguaartificiais.

OsestudosdesenvolvidosnoâmbitodesteProjetoatingiramosobjetivospropostos,dequalificar sériesmensaisdeprecipitaçãoevazãonoPaísereconstituirsériesdevazõesnaturaisemestaçõesfluviométricasselecionadas, resultando na obtenção dos seguintes Produtos:

A. Séries de totais mensais de precipitação nas estações pluviométricas principais, com dados preenchidos eestendidos,comaindicaçãodograudequalificaçãodosdadosedaestação;

B. Séries de totais mensais de precipitação nas estações pluviométricas de apoio, com a indicação do graudequalificaçãodosdadosedaestação;

C. Sériesdeprecipitaçãomédiamensalnasáreasdedrenagemdasestaçõesfluviométricasprincipais;

D. Séries de vazões observadas médias mensais nas estações fluviométricas selecionadas, com aindicaçãodograudequalificaçãodosdadosedaestação;

E. Séries de vazões naturais médias mensais, com períodos homogêneos de no mínimo 30 anos, nas estaçõesfluviométricasprincipaisselecionadas,comaindicaçãodograudequalificaçãodosdadosedaestação;

F. Sériesdevazõesnaturaismédiasmensaisnasbaciasincrementaisentreasestaçõesfluviométricasprincipais,comperíodoshomogêneosdenomínimo30anosdedados;

G. Sériesdeusosconsuntivoscorrespondentesàsbaciasafluentesàsestaçõesfluviométricasprincipais;

H. Sériesdedadosoperativosdosreservatóriosconsiderados;

I. Bancodedadosúnicocomassériestrabalhadaseseusíndicesdequalificação;

J. Programas e ferramentas computacionais desenvolvidos para a execução do Projeto, com os respectivos códigosfonte;

K. Posicionamentogeorreferenciadodasestaçõespluviométricasembasecartográfica,emmeiodigital,naescala1:1.000.000,diferenciandoasestaçõesprincipaiseasestaçõesdeapoio;

L. Posicionamentogeorreferenciadodasestaçõesfluviométricasembasecartográfica,emmeiodigital,na escala 1:1.000.000, diferenciando as estações principais e as estações de apoio e com delimitação evaloresdasáreasdedrenagem;

O principal produto do Projeto consiste nas séries de vazões naturais médias mensais em 230 estações fluviométricasprincipais,perfazendoumaáreadecercade8.500.000km².Oprocessodeobtençãodasséries de vazões naturais contemplou sete grandes macro-funções, descritas no corpo deste Relatório: i) ColetadeDados;ii)AnálisedeConsistência;iii)PreenchimentoeExtensãodeSéries;iv)GeraçãodeSériesde TotaisMensais de Precipitação; v) Reconstituição deSéries deVazõesNaturais; vi)Qualificação dasSériesHidrológicas;vii)ArmazenamentoeDisponibilizaçãodeResultados.

Dentrodecadaregiãohidrográfica,opreenchimentoeaextensãodasséries,ageraçãodesériesdetotaisde precipitação médios mensais e a reconstituição das vazões naturais foram realizadas para um mesmo período,assimdefinidos:Amazônica(1971a2007),Araguaia-Tocantins(1971a2007),AtlânticoNordesteOcidental (1971 a 2007), Parnaíba (1951 a 2007), Atlântico Nordeste Oriental (1951 a 2007), São Francisco (1951 a 2007), Atlântico Leste (1951 a 2007), Atlântico Sudeste (1951 a 2007), Paraná (1941 a 2007), Paraguai (1961 a 2007), Uruguai (1931 a 2007), Atlântico Sul (1941 a 2007).

118 119

17 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Cientes de que a taxa de evaporação líquida fornecida pelo SisEvapo, para as regiões do semi-árido brasileiro, não representam adequadamente o correspondente processo físico, adotou-se uma alternativa em que a vazão média mensal não regularizada é um indicativo do estado de umidade da bacia, variável de grande relevância no método proposto. Fisicamente uma bacia úmida tem maior potencial de evapotranspiração que uma bacia seca e esta foi a idéia retratada na aplicação do método desenvolvido, que garante a validade das relações intrínsecas ao balanço hídrico da bacia em estudo. Adicionalmente, para os espelhos de água artificiais,semdadosoperativosdisponíveis,foiavaliadaaépocadeiníciodeoperação,calculadososvetoresdeevaporação,estimadososvolumescorrespondentesedefinido,porumcritérioespecífico,seomesmoerapotencialmentesignificativoemtermosderegularizaçãodevazõesparajusante.

Com relação ao cálculo das vazões de usos consuntivos, através do modelo SEUCA - Sistema de Estimativa de Uso Consuntivo da Água, diante da inexistência de representação digital para os municípios brasileiros (malha municipal) anterior a 1991, a geração de séries de vazões para os municípios implicou na reconstituição dessa malha para cada ano em que foi realizado censo, quais sejam: 2006, 2000, 1991, 1985, 1980, 1970, 1960, 1950 e 1940.

Nas etapas de preenchimento e extensão das séries hidrológicas, vale registrar a utilização de três modelos (Modelo Multivariado Sazonal Mensal Auto-Regressivo de Ordem 1- SMMAR[1], Ponderação Regional por Médias - PRM e Ponderação Regional por Correlação - PRC) para a geração de séries sintéticas e a seleção do melhor ajuste pela comparação da performance com o modelo perfeito, que fornece o valor gerado igual ao valor observado em condições naturais. O modelo SMMAR[1] baseia-se na teoria da distribuição multivariada normal e em síntese reproduz automaticamente todas as equações de regressão para um dado grupo de estações (séries históricas mensais de precipitação), aplicando, em cada caso, a equação de regressão possível em função da disponibilidade de dados. O ajuste é feito, um para cada mês, preservando as características sazonais da série em análise, previamente normalizada pela transformação Box-Cox. Os modelos PRM e PRC são tradicionais e consistem em estabelecer regressões lineares entre o posto com dadosaserempreenchidose/ouestendidos.Porfim,mereceregistro,aadoçãodeumaabordagemúnicano Projeto, possibilitando melhor análise comparativa com relação à qualidade das séries consideradas.

No desenvolvimento das diversas atividades do Projeto, em trabalho conjunto entre a RHA Engenharia e Consultoria e a Agência Nacional de Águas, algumas considerações técnicas foram adotadas no sentido de melhor estimar os efeitos sobre as vazões decorrentes das intervenções humanas no meio físico. Neste sentido cabe destacar:

• Critério para identificação dos armazenamentos potencialmente significativos em termos deregularização nas seções das estações principais de jusante, inclusive para os reservatórios sem disponibilidadedeinformações;

• Consideração de todos os espelhos de água no cálculo da evaporação líquida, estimando a evolução cronológicadeimplantaçãodosmesmosnasbaciasconsideradas;

• Cálculo da evaporação líquida de reservatórios localizados em bacias inseridas no semi-árido brasileiro pormétodoquepreservaobalançohídricoregional;

• Consistênciadesériesfluviométricasrealizadanaescaladiária,independentementedaestaçãoserprincipalouauxiliaredoprodutofinaldoestudoconsiderarsériesdevazõesnaturaismédiasmensaisnasestaçõesprincipais;

• Critério para a valorização e favorecimento do dado observado, garantindo a preservação de volumes escoadosduranteoprocessodereconstituição;

• CompatibilidadedosprodutosdesteProjetocomassériesdevazõesnaturaisdefinidasemestudosanteriores,paradiversosaproveitamentoshidrelétricosdoSistemaInterligadoNacional;

• Análisedaestacionariedadedassériespluviométricasefluviométricas,quantoàtendênciacentraleaossaltos(shifts)namédiaevariância,identificandooanomaispropícioàocorrênciadadescontinuidadequandoestafoiidentificada;

• Qualificaçãodassérieshidrológicasmediantecritériosobjetivosdefinidos.

• Considerando a magnitude do estudo e a grande quantidade de informações analisadas cabe registrar os seguintes aspectos:


• AbasecartográficaapoiadaemOttobaciascompilouáreasdedrenagemcomumaprecisãocompatívelaestarepresentação;

• Para os espelhos de água considerados com potencial de regularização buscou-se estimar a época de entrada em operação desses reservatórios, de modo a se distinguir o período em que as séries de vazõesdasestaçõesdejusantepermanecemcomcaracterísticassimilaresàsnaturais;

• As estimativas da evaporação líquida, devido à implantação de reservatórios artificiais, foramestendidasatodososespelhosdeáguaquandodoprocessodereconstituiçãodevazõesnaturais;

• EntreasRegiõesHidrográficasdestaca-seoAtlânticoNordesteOcidentalcomomaiorpercentualdealteraçõesnosdadospluviométricosmensaisanalisados(17,83%)eoAtlânticoLestecomomaiorpercentualdepreenchimento(37,91%)dasfalhasmensaisexistentesnassériesanalisadas.ComosmenoresíndicesestáadoParaguaiemrelaçãoàalteraçãodosdados(1,91%)eadoParnaíbaemrelaçãoaopreenchimento(1,05%);

• O método de interpolação pelo inverso do quadrado das distâncias foi adotado para o cálculo da chuva médianasbaciashidrográficasprincipaisporseruminterpoladorclássicoerobustonageraçãoderesultados, sem riscos de descontinuidade nos valores gerados nos pontos de interseção da malha sugerida;

• Daavaliaçãodascurvasdedescargaresultaram2.416validades,sendo1.799(74%)adotadascurvasjáexistentesdobancoHIDROdaANA,127(5%)oriundasdosestudosdevazõesnaturaisdoONS,e490(20%)novascurvasdefinidaspelaRHA.

• Para todas as estações selecionadas, independentemente de ser considerada principal ou auxiliar, foi dispensadoomesmotratamentonaanálisedeconsistênciafluviométrica;

• Para privilegiar o dado disponível no banco de dados da ANA, foram recuperadas curvas de descarga antigas, principalmente para períodos sem medições de vazão, por meio das séries de cotas e vazões existentes;

• A estimativa das vazões incrementais médias mensais entre estações considerou os efeitos devido à propagação;

• A análise das incrementais levou em consideração a aplicação de um critério de tolerância de incrementaisnegativasemfunçãodasincertezasdosdadosfluviométricosobservados;

• As séries de vazões naturais resultantes em locais com períodos de observação totalmente, ou quase que totalmente, afetados por efeitos de regularização merecem tratamentos adicionais quando de umaeventualutilizaçãofutura;

• As séries de vazões observadas preenchidas e estendidas, correspondentes às estações de apoio, podem apresentar dados não homogêneos em termos de sua gênese, ou seja, podem misturar períodos com dados não regularizados com períodos de dados afetados por reservatórios potencialmente significativosamontante;

• A observação de tendências significativas, em relação a saltos namédia das séries hidrológicas,mostrou-semaispresentenasregiõesmaisdesenvolvidas;

• Assériesfluviométricasobservadasconsistidasapresentammaiorgraudeestacionariedadequantoaos saltos na média e na variância do que as séries naturais, em função da regularização imposta às sériesobservadas,pelosreservatóriosexistentesamontantedasexutóriasdasbacias;

• As séries de vazões naturais nas bacias incrementais entre estações principais, um produto deste projeto,apresentamváriosmesesdevaloresnegativos,osquaispodemser justificadospor: i) apropagação das vazões na escala mensal, como feito para este procedimento, conduz a resultados distintos dos que seriam obtidos com a propagação das vazões na escala diária, adotado na fase de consistênciafluviométrica,principalmenteemmesesdeocorrênciadecheias; ii)paraocálculodavazão incremental faz-se uma subtração de valores pertencentes a séries de variabilidades distintas e o resultadodestasubtraçãotendeasapresentarvariabilidademaiordoqueasdassériesisoladamente;iii) pelo método de reconstituição adotado, baseado em modelos de regressão aplicados isoladamente a cada série, não se garante o real crescimento das vazões para jusante, independentemente da escaladetempoconsiderada;iv)oserrosamostraisdequalquersériehidrológica,porexemploparamaior na série de montante e para menor na série de jusante, podem eventualmente contribuir para a geração de resultados inconsistentes.

120 121


No desenvolvimento das diversas atividades do Projeto, em trabalho conjunto entre a RHA Engenharia Em um estudo deste porte, estendendo-se praticamente a todo o território nacional, as hipóteses adotadas são abrangentes e as avaliações realizadas não esgotam todas as possibilidades para a análise e para a crítica das séries hidrológicas. Como sugestões para estudos futuros destacam-se as seguintes:

• Utilização das séries de precipitação e vazão resultantes deste Projeto nas estimativas de disponibilidade hídricadebaciashidrográficas;

• Atualização do banco de dados ANA com os resultados das séries de precipitação e vazão resultantes desteProjeto;

• ExtensãodosestudosdequalificaçãodedadosereconstituiçãodasvazõesnaturaisatodasasestaçõesoperadaspelaAgênciaNacionaldeÁguas;

• Atualizaçãocontinuadadassériesgeradas;

• Levantamento em campo das coordenadas das estações, visando eliminar a incerteza quando à localizaçãodasmesmas;

• Determinação da área de drenagem das estações em uma base cartográfica única e em escalaadequada, como por exemplo, com utilização da base SRTM que permite uma precisão compatível comaescala1:50.000(PEREIRAFILHOetal,2005);

• Realizaçãodeestudoespecíficoparaasestaçõeseventualmenteafetadasporremanso,principalmentena RH Amazônica, envolvendo levantamento de dados para determinação das respectivas curvas de descarga,visandoavalorizaçãodosdadosobservadosnestascondições;

• Recuperação de dados de estações antigas que ainda não constam da base HIDRO, principalmente as mediçõesdevazãoanterioresadécadade1970;

• Reavaliação das vazões naturais nas bacias incrementais entre estações principais, mediante método que contemple as séries naturais na escala diária.

• Modificação do Sistema HIDRO para permitir soluções específicas de representação de curvas dedescarga e geração de vazões em estações afetadas por remanso.

Acompanham este relatório em mídia ótica digital os seguintes Anexos e Apêndices:

• ANEXO I. PRODUTOS GERADOS PARA ELABORAÇÃO DA BASE CARTOGRÁFICA DE SUPORTE AO PROJETO;

• ANEXOII.CONSISTÊNCIADEDADOSOPERATIVOS-SÉRIESDEDADOSOPERATIVOSONS;

• ANEXOIII:CONSISTÊNCIAFLUVIOMÉTRICA-SÉRIESDEVAZÕESCONSISTIDAS;

• ANEXO IV. PREENCHIMENTO E EXTENSÃO SÉRIES PLUVIOMÉTRICAS – RESUMO SÉRIES ESTENDIDAS EPREENCHIDAS;

• ANEXOV.PRECIPITAÇÃOMÉDIA-SÉRIESDEPRECIPITAÇÃOMÉDIA;

• ANEXOVI.USOSCONSUNTIVOS–SÉRIESDEVAZÕES;

• ANEXOVII.RECONSTITUIÇÃODEVAZÕESNATURAIS–SÉRIESDEVAZÕESNATURAIS;

• ANEXOVIII.ANÁLISEDEESTACIONARIEDADESÉRIESHIDROLÓGICAS;

• ANEXOIX.QUALIFICAÇÃOSÉRIESHIDROLÓGICAS-FICHASDEQUALIFICAÇÃO;

• APÊNDICEA–InventárioEstaçõesFluviométricas;

• APÊNDICE B – Inventário Estações Pluviométricas.

Rio Tocantins, Lago Tucurui – PA/ Rui Faquini / Banco de Imagens ANA

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

122 123

18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AMORIM,RANIERIC.F.; SILVA, JONATHASB.G.;RIBEIRO,ARISTIDES.; LEITE,CHRISTIANEC. ; LEAL,BRAULIRO G. Avaliação de desempenho de dois métodos de espacialização da precipitação pluvial para o Estado de Alagoas. Maringá, Vol. 30 nº 1, 2008.

BEALE,E.M.L.;KENDALL,M.G.andMANN,D.W.(1967).The Discarding of Variables in Multivariate Analysis. Biometrika, 54, 357-366.

CASTRO,FABIOdaS.;PEZZOPANE,JOSÉE.M.;CECÍLIO,ROBERTOA.;PEZZOPANE,JOSÉR.M.;XAVIER,ALEXANDRE C. Avaliação do desempenho de diferentes métodos de interpoladores para parâmetros do balanço hídrico climatológico. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Vol. 14 nº 8, 2010.

CENTRO DE HIDRÁULICA E HIDROLOGIA PROFESSOR PARIGOT DE SOUZA. Projeto HG-38 - Revisão e Extensão de Séries Fluviométricas de Estações de Interesse Energético da Região Sul do Brasil: Relatório Final. Curitiba: CEHPAR, 1979.

Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica – DNAEE. Divisão de Controle de Recursos Hídricos. Sistemática para Análise de Consistência de Dados Fluviométricos. Brasília: DNAEE, 1982.

ELETROBRÁS. Diretrizes Para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Centrais Elétricas Brasileiras S.A. Rio de Janeiro: Eletrobrás, 2000. 458 p.

HAIR, JOSEPH F.; TATHAM, RONALD L.; ANDERSON, ROLPH E. ; BLACK,WILLIAM.Multivariate Data Analysis. Prentice-Hall, Inc. 5th Edition, 1998.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Cartas censo municipal. Rio de Janeiro, 1970.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de Comunicação Social. IBGE planeja Censo 2010 em parceria com países do Mercosul, 2007. Disponível em<http://www.ibge.gov.br/home/presidencia/noticias/noticia_visualiza.php?id_noticia=1040&id_pagina=1>.Acessoem:04 setembro 2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de População e Indicadores Sociais-COPIS;DiretoriadePesquisas-Estimativas populacionais para os municípios brasileiros em 01.07.2009 – Rio de Janeiro, 2009, disponível em <http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/estimativa2009/default.shtm>.Acessoem:18agosto2009.

INSTITUTOBRASILEIRODEGEOGRAFIAEESTATÍSTICA–IBGE.CoordenaçãodeAgropecuária-COAGRO;Diretoria de Pesquisas. Censo Agropecuário 2006. Primeiros resultados - Agricultura Familiar Brasil, Grandes Regiões e Unidades da Federação – Rio de Janeiro, 2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de Indústria - COIND;Diretoria de Pesquisas. Notas Técnicas da Pesquisa Industrial Anual. Rio de Janeiro, 21 de agosto de 2008, disponível em <http://www.ibge.gov.br /home/estatistica/economia/industria/pia/empresas/2007/notatecnica2007.pdf>.Acessoem:20agosto2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de Atendimento Integrado -COATI;CentrodeDocumentaçãoeDisseminaçãodeInformações–CDDI–Coleção Digital de Censos Econômicos e Demográficos,disponívelem<http://biblioteca.ibge.gov.br>.Acessoem:16agosto2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de Atendimento Integrado - COATI;CentrodeDocumentaçãoeDisseminaçãodeInformações–CDDI–Sistema IBGE de Recuperação Automática–SIDRA,disponívelem<www.sidra.ibge.gov.br>.Acessoem:16agosto2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Coordenação de Atendimento Integrado - COATI;CentrodeDocumentaçãoeDisseminaçãodeInformações–CDDI–Banco Multidimensional de Estatísticas–BME,disponívelem<www.bme.ibge.gov.br>.Acessoem:30agosto2009.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Divisão Territorial Brasileira. Diretoria deGeociências,DepartamentodeGeografiaeDepartamentodeEstruturasTerritoriais.2002.


INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Malha Municipal Digital do Brasil: Situaçãoem1991e1994.DiretoriadeGeociências,DepartamentodeCartografia.RiodeJaneiro,1996.1CD-ROM.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Malha Municipal Digital do Brasil 2000. DiretoriadeGeociências,DepartamentodeCartografia.RiodeJaneiro,2000.1CD-ROM.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico, 2000. SEDU/PR, 2002. CD-ROM.

INSTITUTO DE PESQUISA E ESTRATÉGIA ECONÔMICA DO CEARÁ – IPECE. Evolução municipal. Ceará, 2000.

MINGOTI, SUELI A., Análise de dados através de Métodos de Estatística Multivariada – Uma Abordagem Aplicada. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2005.

NAGHETTINI, M. ET PINTO, E. J. A. Hidrologia Estatística. Belo Horizonte: CPRM, 2007.

OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO – ONS. Estimativa das Vazões para Atividades de Uso Consuntivo da Água nas Principais Bacias do Sistema Interligado Nacional. Metodologia e Resultados Consolidados. Relatório Final. 2003. 209p.

OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO – ONS. Estimativa das vazões para atividades de uso consuntivo da água em bacias do Sistema Interligado Nacional. Metodologia e Resultados Consolidados. Relatório Final. 2005. 236 p.

OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO – ONS. Revisão das Séries de Vazões Naturais nas Principais Bacias do SIN - Relatório Executivo. Rio de Janeiro: ONS, 2005.

OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO – ONS. Revisão das Séries de Vazões Naturais nas Principais Bacias do SIN - Relatório Executivo. Rio de Janeiro: ONS, 2005.

ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE METEOROLOGIA – OMM. Guia de Práticas Hidrológicas. 5º Edição, versão em inglês, 1994.

PEREIRA FILHO,D.L.B. ; SANTOS, I. ; FILL,H.D.A.Sistema de ajuste e extrapolação de curva de descarga - STEVENS. In: XV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2003, Curitiba. Curitiba : ABRH, 2003. p. 1-12.

PINTO, N. L. S. et al. Hidrologia Básica. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1976.

REIS,E.;PIMENTEL,M.;ALVARENGA,A.I.Áreas mínimas comparáveis para o período intercensitários de 1872 a 2000. IPEA/DIMAC, 2007.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 02 – Estudos Anteriores. Curitiba, 2009.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 03 – Disponibilidade de Dados Hidrometeorológicos. Curitiba, 2009.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 04 – Dados dos Censos Demográfico, Industrial e Limites de Municípios. Curitiba, 2009.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 05 – Base Cartográfica. Curitiba, 2010.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 06 – Consistência de Dados Pluviométricos. Curitiba, 2010.

124 125


RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 07 – Preenchimento e Extensão de Séries Pluviométricas. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 08 – Consistência de Dados Fluviométricos. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 09 – Análise de Estacionariedade das Séries Hidrológicas. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 10 – Consistência de Dados Operativos. Curitiba, 2010.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 11 – Precipitação Média. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 12 – Preenchimento e Extensão Séries Fluviométricas. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 13 – Métodos de Reconstituição de Vazões Naturais. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 14 – Reconstituição de Vazões Naturais. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 15 – Qualificação Séries Hidrológicas. Curitiba, 2011.

RHA ENGENHARIA E CONSULTORIA. Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição de Vazões Naturais no País - Relatório Técnico 16 – Manuais dos Programas Computacionais. Curitiba, 2011.

SALGUEIRO, JOÃO H. P. B. Avaliação de rede pluviométrica e análise de variabilidade espacial da precipitação: estudo de caso na bacia do rio Ipojuca em Pernambuco. Dissertação de Mestrado. UFPE, 2005.

TUCCI, CARLOS E. M. (org), Hidrologia: ciência e aplicação, Coleção ABRH, EDUSP,1993.

VIOLA,MARCELOR.;MELLO,CARLOSR.;PINTO,DANIELB.F.;MELLO,JOSÉM.;ÁVILA,LÉOF.Métodos de interpolação espacial para mapeamento da precipitação pluvial. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Vol. 14 nº 9, 2010

Índice de Tabelas

Tabela 4.1. Produtos do Projeto 28Tabela 4.2. Relatórios do Projeto 28Tabela 5.1. Períodos Considerados por Região Hidrográfica. 30Tabela 7.1. Grupos Homogêneos 46Tabela 8.1. Identificação de Reservatórios Significativos 53Tabela 9.1. Estações Fluviométricas Selecionadas por Região Hidrográfica 56Tabela 11.1. Número de Estações Pluviométricas com Dados Finais Consistidos e Estendidos 71Tabela 12.3. Situação dos Municípios em Anos Censitários no SEUCA2 79Tabela 13.1. Resumo da Geração de Séries Sintéticas para as Estações Principais 86Tabela 14.1. Enquadramento das Estações Principais na Situação para a Reconstituição de Vazões Naturais, em Dezembro de 2007 90Tabela 16.1. Conceitos Atribuídos às Estações Pluviométricas e Fluviométricas 105Tabela 16.2. Critérios para Qualificação das Estações Fluviométricas 106Tabela 16.3. Estatísticas das Notas Referentes ao Índice Q 111

Índice de Figuras

Figura 4.2. Seqüência do Processo de Consistência de Dados Pluviométricos 19Figura 4.3. Seqüência do Processo de Consistência de Dados Fluviométricos 21Figura 4.4. Seqüência do Processo de Consistência de Dados Operativos 22Figura 6.1. Divisão Hidrográfica Nacional 32Figura 6.2. Bacias Hidrográficas das Estações Fluviométricas Principais 33Figura 6.3. Estações Pluviométricas Selecionadas 36Figura 6.4. Estações Fluviométricas Principais e Auxiliares 38Figura 6.5. Açudes, Reservatórios e Espelhos d Água Artificiais sobre as Bacias 40Figura 7.1. Permanência dos Coeficientes de Eficiência de Nash (R²) associados às respectivas Curvas Duplo Acumuladas de Dados Brutos 48Figura 10.1. Permanência do Percentual de Valores Alterados em Relação ao Comprimento Total da Série 66Figura 10.2. Permanência do Percentual de Valores Preenchidos em Relação ao Comprimento Total da Série 67Figura 10.3. Permanência dos Valores da Correlação Linear (r) entre a Série Original e a Série Gerada (PRC) 67Figura 10.4. Permanência dos Valores do Erro Absoluto entre a Série Original e a Série Gerada (PRC) 68Figura 10.5. Permanência do Coeficiente de Eficiência de Nash (R²) correspondente ao ajuste: Série Original igual à Série Gerada (PRC) 68Figura 12.1. Tela Principal do SEUCA2 (Fonte ONS, 2005) 75Figura 12.2. Estações Climatológicas Cadastradas no SEUCA2 78Figura 12.3. Divisão Municipal Brasileira na Área de Abrangência do Projeto em 1940 e 2006 80Figura 12.4. Resultado do SEUCA2 (Vazões de Retirada, Retorno e Consumo), para as maiores Bacias das 12 Regiões Hidrográficas 81

126

AnexosMÍDIA DIGITAL - DVD

Anexo I. Produtos Gerados Para Elaboração Da Base Cartográfica De Suporte Ao ProjetoAnexo II. Consistência De Dados Operativos - Séries De Dados Operativos Ons.Anexo III. Consistência Fluviométrica - Séries De Vazões ConsistidasAnexo IV. Preenchimento E Extensão Séries Pluviométricas – Resumo Séries Estendidas E PreenchidasAnexo V. Precipitação Média - Séries De Precipitação MédiaAnexo VI. Usos Consuntivos – Séries De VazõesAnexo VII. Reconstituição De Vazões Naturais – Séries De Vazões NaturaisAnexo VIII. Análise De EstacionariedadeAnexo IX. Qualificação Séries Hidrológicas - Fichas De QualificaçãoApêndices

Apêndice A - Inventário Estações FluviométricasApêndice B - Inventário Estações Pluviométricas

Índice de Figuras

Figura 12.4. (continuação) – Resultado do SEUCA2 (Vazões de Retirada, Retorno e Consumo), para as maiores Bacias das 12 Regiões Hidrográficas 82Figura 15.1. Estacionariedade Relativa à Tendência 97Figura 15.2. Estacionariedade Relativa à Saltos da Média (“shifts”) 97 Figura 15.3. Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”) 98Figura 15.4. Estacionariedade Relativa à Tendência 98Figura 15.5. Estacionariedade Relativa à Saltos da Média (“shifts”) 99Figura 15.6. Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”) 99Figura 15.7. Estacionariedade Relativa à Tendência 100Figura 15.8. Estacionariedade Relativa à Saltos da Média (“shifts”) 100Figura 15.9. Estacionariedade Relativa à Saltos da Variância (“shifts”) 101Figura 16.1. Hierarquia dos Índices de Qualificação das Séries Pluviométricas 103Figura 16.2. Exemplo Ficha de Qualificação Pluviométrica – Estação 1547011 107Figura 16.3. Exemplo Ficha de Qualificação Fluviométrica – Estação 11400000 (página 2 de 3) 108Figura 16.4. Exemplo Ficha de Qualificação Fluviométrica – Estação 11400000 (página 1 de 3) 109Figura 16.5. Exemplo Ficha de Qualificação Fluviométrica – Estação 11400000 (página 3 de 3) 110Figura 16.6. Histograma das Notas Referentes ao Índice Q – Estações Pluviométricas 112Figura 16.7. Curvas de Permanência Referentes ao Índice Q - Estações Pluviométricas 113Figura 16.8. Distribuição das Notas Parciais para os Critérios de Avaliação do Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas 114Figura 16.9. Distribuição das Notas Finais do Índice de Qualidade das Estações Fluviométricas 115

Documents

Qualificação de Dadosarquivos.ana.gov.br/institucional/sge/CEDOC/Catalogo/... · 2014. 2. 5. · 9 01 APRESENTAÇÃO O Projeto de Qualificação de Dados Hidrológicos e Reconstituição