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1 REGIONALIZAÇÃO DE VAZÕES MÍNIMAS DA BACIA DO RIO POMBA. Área temática: Gestão Ambiental e Sustentabilidade Pedro Igor Austregésilo Corrêa Cesar [email protected] Mônica De Aquino Galeano Massera Hora [email protected] Resumo: Tendo em vista a recente crise hídrica no Brasil, que quase culminou com o desabastecimento de água nas principais cidades brasileiras, faz-se necessário entender o comportamento hidrológico dos principais mananciais e rios do país. Nesse contexto, é de grande importância ter a disposição dados de vazões e outros parâmetros de uma bacia hidrográfica. Como essa disponibilidade de dados no Brasil é aquém do desejável, foi necessário desenvolver técnicas que maximizem a utilização dos dados existentes. A Regionalização de Vazão é uma ferramenta que permite estimar o comportamento hidrológico de um rio mesmo que nele não existam dados disponíveis, tal estimativa é possível graças à transferência de dados existentes em outra localidade dentro de uma mesma bacia. Nesse artigo serão calculadas as vazões mínimas 95% e 7,10, utilizando o software Hidro 1.2, assim como a regionalização delas, utilizando uma regressão estatística entre as vazões características calculadas e às áreas de drenagem dos postos fluviométricos. O resultado do estudo foi satisfatório, com coeficientes de determinação muito próximos de 1 e com isso as equações regionais podem ser usadas para quase toda a bacia hidrográfica do rio Pomba. Palavras-chaves: Regionalização de vazão, Vazões mínimas, Bacia do Rio Pomba.

REGIONALIZAÇÃO DE VAZÕES MÍNIMAS DA BACIA DO RIO … · existentes, impossibilitando o conhecimento hidrológico de grande parte das bacias hidrográficas brasileiras, tal problemática

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REGIONALIZAÇÃO DE VAZÕES MÍNIMAS DA BACIA DO RIO

POMBA.

Área temática: Gestão Ambiental e Sustentabilidade

Pedro Igor Austregésilo Corrêa Cesar [email protected]

Mônica De Aquino Galeano Massera Hora [email protected]

Resumo: Tendo em vista a recente crise hídrica no Brasil, que quase culminou com o desabastecimento

de água nas principais cidades brasileiras, faz-se necessário entender o comportamento hidrológico dos

principais mananciais e rios do país. Nesse contexto, é de grande importância ter a disposição dados de

vazões e outros parâmetros de uma bacia hidrográfica. Como essa disponibilidade de dados no Brasil é

aquém do desejável, foi necessário desenvolver técnicas que maximizem a utilização dos dados

existentes. A Regionalização de Vazão é uma ferramenta que permite estimar o comportamento

hidrológico de um rio mesmo que nele não existam dados disponíveis, tal estimativa é possível graças à

transferência de dados existentes em outra localidade dentro de uma mesma bacia. Nesse artigo serão

calculadas as vazões mínimas 95% e 7,10, utilizando o software Hidro 1.2, assim como a regionalização

delas, utilizando uma regressão estatística entre as vazões características calculadas e às áreas de

drenagem dos postos fluviométricos. O resultado do estudo foi satisfatório, com coeficientes de

determinação muito próximos de 1 e com isso as equações regionais podem ser usadas para quase toda a

bacia hidrográfica do rio Pomba.

Palavras-chaves: Regionalização de vazão, Vazões mínimas, Bacia do Rio Pomba.

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1. Introdução

O Brasil atualmente está enfrentando uma crise hídrica grave, provocada por um regime

de chuvas abaixo na média nos últimos anos e pela falta de gestão adequada dos recursos

hídricos e seus usos múltiplos.

A Lei Nacional de Recursos Hídricos nº 9433 de 8 de Janeiro 1997 preconiza a gestão

múltipla dos recursos hídricos, instituiu a Politica Nacional de Recursos Hídricos e criou o

Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos (BRASIL, 1997).

Ela define em seus fundamentos que água é de domínio público e é dotado de um valor

econômico e em caso de escassez hídrica o uso prioritário da água será para consumo humano e

dessedentação animal (BRASIL, 1997).

Nesse sentido, fez-se importante determinar a região para a Gestão de Recursos Hídricos,

a partir da lei nº 9433 foi determinado que a bacia hidrográfica é a unidade territorial para

implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de

Gerenciamento de Recursos Hídricos.

Bacia hidrográfica pode ser compreendida como uma área com um conjunto de vertentes

e de uma rede de drenagem, onde todos os cursos d’águas e precipitação iram escoar até atingir

um único ponto de saída, seu exutório (TUCCI, 2007).

Portanto, conhecer o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é essencial

para fazer uma boa gestão de recursos hídricos. Para isso é necessário dispor das suas

características físicas e climáticas, possibilitando a realização de estudos.

Nesse sentido, é de grande importância que tenha um monitoramento continuo de certos

parâmetros ao longo da bacia, ou seja, postos de monitoramento que meçam características

físicas como vazão, cota do rio, sedimentação e características climáticas de precipitação.

Entretanto, realizar essas medições continuamente apresenta um custo elevado de

operação e manutenção, o que provoca a não instalações ou desativação dos postos de medições

existentes, impossibilitando o conhecimento hidrológico de grande parte das bacias hidrográficas

brasileiras, tal problemática é mais grave em pequenas bacias, onde seus dados de

monitoramentos são escassos ou inexistentes (TUCCI, 2007).

O hidrólogo para enfrentar tal dificuldade buscou otimizar ao máximo as informações

existes e com isso desenvolveu técnicas para transferir informações de uma localidade para outra

dentro de uma bacia. Tal procedimento em hidrologia é conhecido como Regionalização de

Vazão (TUCCI, 2007), que busca utilizar ao máximo as informações existentes para estimar

3

parâmetros hidrológicos em localidades sem dados ou insuficientes. É uma ferramenta relevante

para a gestão de recursos hídricos no país, devido à escassez de dados em grande parte das bacias

hidrográficas.

Em 2003, o Serviço Geológico do Brasil - CPRM realizou a regionalização de vazão da

bacia do rio Paraíba do Sul, entretanto, por ser uma bacia hidrográfica grande, o estudo não

abordou a regionalização de vazão separadamente dos principais afluentes, mas por regiões

homogêneas, determinadas por afinidade estatística e hidroclimatológica (CPRM, 2003).

Nesse contexto, esse artigo irá realizar a regionalização de vazão exclusivamente da bacia

do rio Pomba, afim de maior precisão nas estimativas de vazões dessa bacia.

1.1 Objetivo geral

O presente trabalho tem como objetivo calcular as vazões mínimas e vazão média da

bacia do rio Pomba, determinar as curvas de regionalização de vazões e as equações regionais.

1.2 Objetivos específicos

Determinar a Vazão mínima de 7 dias consecutivos com 10 anos de recorrência,

denominada de Q7,10 e Vazão com curva de permanência de 95%, Q95%;

Determinar a curva e equações de regionalização;

Comparar as vazões calculadas como uso da equação regional com a vazão

observada;

2. Materiais e Métodos

2.1 Área de Estudo

A área de estudo desse trabalho é a bacia hidrográfica do rio Pomba. O rio Pomba é um

rio federal que tem sua nascente localizada em Barbacena, na serra da Mantiqueira, Minas

Gerais, a 1.100 metros de altitude e sua foz no rio Paraíba do Sul, apresentando declividade

relevante ao longo dos seus 265 km. O rio Pomba é o principal afluente do rio Paraíba do Sul,

um dos mais importantes da região sudeste do Brasil (Figura 1).

4

Figura 1: Localização da bacia do rio Pomba.

Fonte: GUEDES et al., 2009.

A bacia do rio Pomba tem uma área de drenagem de 8.616 km², sendo os principais

afluentes os rios Novo, Xopotó, Formoso e Pardo. A bacia abrange 35 municípios mineiros e 3

municípios fluminenses, com uma população aproximada de 450.000 habitantes.

Segundo o Comitê para Integração da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba Do Sul -

CEIVAP (2006), o saneamento ambiental na bacia é precário, resultando no lançamento de

esgotos domésticos e industriais sem tratamento diretamente nos cursos d’águas na maioria dos

casos, apresenta alto grau de desmatamento e degradação ambiental da cobertura vegetal, o que

provoca carreamento de sedimentos, agravando o assoreamento dos rios.

Esse processo de desmatamento ocorreu principalmente na Zona da Mata, durante o ciclo

do café, degradando até mesmo locais das nascentes do rio. Contribuiu para a degradação atual

um grave vazamento de mais de 1 bilhão de litros de resíduos tóxicos em uma indústria situada

em Cataguases, Minas Gerais, causando enorme prejuízo ambiental na bacia, com reflexos no rio

Paraíba do sul até a sua foz.

5

De acordo com CEIVAP (2006), as cheias que ocorrem na bacia são muito mais brandas

que comparadas com às da bacia do Muriaé, possivelmente devido ao número significativos de

reservatórios ao longo da bacia do rio Pomba.

2.2 Diagnóstico dos Postos Fluviométricos

Esse artigo foi realizado graças às informações contidas no banco de dados da Agência

Nacional de Águas - ANA, o que é uma obrigação legal da mesma disponibilizar gratuitamente a

toda sociedade, segundo o sexto instrumento da lei federal nº 9433 (BRASIL, 1997).

A ANA utiliza o portal Hidroweb para satisfazer o instrumento do Sistema de

Informações sobre Recursos Hídricos, nele são consolidados todos os dados disponíveis.

Para obter os registros de vazões da bacia em estudo foi necessário ir ao portal Hidroweb

e realizar a pesquisa de postos com dados disponíveis. Os postos fluviométricos, ou estações

fluviométricas, possuem um código com 8 dígitos, sendo que o primeiro dígito representa a

divisão hidrográfica brasileira, o segundo dígito representa uma das 10 bacias que divide cada

uma das 8 regiões hidrográficas brasileira, o terceiro, quarto e quinto dígito representam uma

ordem dos afluente e afluente dos afluentes (ANA, 2009).

A bacia do Rio Pomba faz parte da bacia hidrográfica do Paraíba do Sul, que por sua vez

está inserido na região hidrográfica do Atlântico Leste, nesse contexto, todos os postos

fluviométricos da bacia em estudo apresentam um código inicial igual a 587.

Dos 89 postos listados inseridos na bacia do rio Pomba, 54 ainda estão em operação,

entretanto, somente 20 de todos listados apresentavam o histórico de medições de vazões, não

sendo possível utilizar o restante.

Entretanto, para realizar um estudo qualquer é necessário que os dados disponíveis

apresentem consistência, no caso de estudo de vazões, quanto maior o tamanho da amostra

(período de observação) melhor será feita a leitura do comportamento hidrológico da área em

estudo. A reciproca é verdadeira, ou seja, um curto período de observações não reflete a

sazonalidade que pode ocorrer.

Para refletir o comportamento hidrológico da bacia que possa conter períodos extremos

de seca ou chuvas, só foram aproveitados os postos que possuíam um período de observação

superior a 10 anos e que não apresentassem muitas lacunas de observação, ou seja, os postos

deveriam ter, ao menos, 10 anos consecutivos de observação sem falhas. Dos 20 postos que

6

poderiam ser aproveitados, somente 13 apresentavam 10 anos ou mais de dados disponíveis. A

Tabela 1, na página a seguir, relaciona os postos que atenderam esses requisitos.

2.2.1 Análise dos postos selecionados

Apesar dos 13 postos apresentarem 10 anos ou mais de período de observação sem falhas,

foi necessário fazer uma análise espacial dos mesmos para verificar possíveis postos que

representem a mesma área, o que poderia gerar uma leitura equivocada do comportamento

hidrológico da bacia.

Tal premissa foi verificada com a realocação do posto 58730000 para 58730001 e

58765000 para 58765001, como esses dois foram apenas realocados de lugar, eles representam a

mesma área de drenagem, por isso foram excluídos os mais antigo para os mesmos não

interferirem na Regionalização de Vazão, já que os mais novos apresentam um período de

observação maior que os antigos.

2.3 Cálculo das Vazões Características

Com os 11 postos fluviométricos com mais de 10 anos de observação foram calculadas as

vazões características mínimas deles num software disponibilizado pela ANA, o Hidro 1.2. Ele

permite a leitura dos dados, visualizar gráficos, medições diárias, médias mensais, calcular

vazões características e outras funções, para isso basta importar a série histórica de vazões em

formato Access.

Tabela 1: Postos fluviométricos com 10 anos ou mais de período de observação.

Fonte: Elaborado pelos Autores.

7

Código

Nome Rio Estado Municí

pio

Responsá

vel

Operadora Período de

Observação

Falhas

587100

00

Usina

Itueré

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Rio

Pomba

ANA CPRM 01/1982-

12/2005

07-19/1987; 05/1991;

12/1993-02/1994;

01/2003

587200

00

Tabulei

ro

Rio

Formo

so

Minas

Gerais

Tabule

iro

ANA CPRM 08/1964-

12/2005

1966; 03-05/1974;

08-10/1978; 03-

11/1979; 05-10/1980;

02-09/1981; 01/1982;

05/1982-01/1983;

11/1987; 06-07/2004;

02-04/2005

587250

00

Fazend

a Ferraz

Rio

Formo

so

Minas

Gerais

Rio

Pomba

ANA ANA 10/1930-

07/1964

03/1947; 01-03/1949;

11/1950-06/1951;

02/1952-08/1952; 01-

02/1955; 03-04/1960;

01-04/1961

587300

00

Guarani

RV

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Guara

ni

ANA ANA 01/1934-

12/1944

Sem falhas

587300

01

Guarani Rio

Pomba

Minas

Gerais

Guara

ni

ANA CPRM 10/1949-

12/2005

11-12/1949; 03-

05/1951; 02-04/1961;

02/1979; 12/1984;

11/1987; 01/2003

587350

00

Astolfo

Dutra

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Astolf

o

Dutra

ANA CPRM 01/1932-

12/2005

01-09/1933; 08-

10/1945; 06/1946;

09-11/1946; 12/1948-

03/1949; 04/1951;

07/1951; 01-06/1966;

05-12/1976; 02-

08/1979; 01/1983;

01/1987

587360

00

Barra

do

Xopotó

Rio

Xopot

ó

Minas

Gerais

Astolf

o

Dutra

ANA CPRM 04/1988-

12/2005

01-04/1997; 02-

03/2000; 02/2005;

11/2005

587500

00

Piau Rio

Piau

Minas

Gerais

Piau ANA CPRM 01/1958-

12/2005

07/1968-12/1970;

05/1973-12/1986

587550

00

Rio

Novo

Rio

Novo

Minas

Gerais

Rio

Novo

ANA CPRM 05/1944-

12/2005

02-04/1979; 01/1983;

12/1987; 01/2003

587650

00

Usina

Mauríci

o

Rio

Novo

Minas

Gerais

Itamar

ati de

Minas

ANA ANA 01/1929-

05/1962

08-11/1957; 01-

12/1958; 01-12/1959;

06-12/1962

587650

01

Usina

Mauríci

o

Rio

Novo

Minas

Gerais

Itamar

ati de

Minas

ANA CPRM 05/1967-

12/2005

08-12/1980; 04-

10/1981; 09-11/1982;

01/1983; 07/2005

587700

00

Catagu

ases

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Catagu

ases

ANA CPRM 07/1934-

04/2005

1969-12/1973; 01-

02/2003; 04-09/2003;

01-02/2005

587900

00

Santo

Antôni

o de

Pádua

Rio

Pomba

Rio de

Janeiro

Santo

Antôni

o de

Pádua

ANA ANA 05/1935-

08/2002

01-07/1963

8

2.3.1 Vazão mínima média de 7 dias consecutivos com 10 anos de

recorrência (Q7,10)

A Q7,10 é uma vazão que representa a vazão mínima de 7 dias consecutivos com 10 anos

de recorrência, ela é um importante instrumento na gestão de recursos hídricos, pois diversos

órgãos gestores de recursos hídricos utilizam uma porcentagem dessa vazão para indicar o

máximo valor outorgável de água. A vazão máxima outorgável, por sua vez, representa a vazão

adotada para a estimativa da disponibilidade hídrica das águas superficiais na emissão de

outorgas.

Para realizar o cálculo da Q7,10 é necessário ter posse dos dados de vazões diárias,

calcular a média móvel de 7 dias consecutivos para cada ano, com os valores da menor média,

elas são então reordenadas de forma crescente, seguido de um tratamento probabilístico e ajustes

estatísticos (TUCCI, 2007). Todavia, o Hidro já realiza esses procedimentos internamente, para a

estimativa da Q7,10 basta ter posse do histórico de vazão em formato Access e carregá-lo no

software.

2.3.2 Curva de Permanência de 95% do tempo (Q95%)

A curva de permanência de 95% do tempo ou Q95% é uma medida de vazão mínima,

diária ou mensal, ela representa um dado estatístico do espaço amostral de medições, ou seja, em

95% do tempo a vazão medida foi igual ou superior ao valor da Q95%, ela pode ser utilizada em

estudos de qualidade de água, regularização de vazão, abastecimento de água, irrigação, entre

outros.

Para determinar a Q95% é necessário reordenar as vazões diárias ou mensais medidas de

forma crescente, informar a sua posição, determinar o número de dados disponíveis e realizar

uma função de probabilidade acumulada, ou seja, a posição da vazão atual sobre o espaço

amostral mais a probabilidade da ocorrência anterior, seguido de um ajuste porcentual, a vazão

cuja porcentagem é de 5% será o valor da Q95% (TUCCI, 2007).

O Hidro realiza esse cálculo automaticamente em suas funções internas, basta termos o

histórico de vazões do posto fluviométrico.

9

2.3.3 Vazões Calculadas

A Tabela 2 apresenta as vazões características de cada posto calculadas no software

Hidro 1.2.

Tabela 2: Postos fluviométricos e suas vazões características.

Código Nome Rio

Área de

Drenagem

(km²)

Latitude Longitude Município Q7,10

(m³/s)

Q95%

diário

(m³/s)

58710000 Usina

Itueré

Rio

Pomba 784 -21,305 -43,199 Rio Pomba 5,41 7,37

58720000 Tabuleiro Rio

Formoso 322 -21,384 -43,235 Tabuleiro 2,87 3,47

58725000 Fazenda

Ferraz

Rio

Formoso 387 -21,35 -43,2 Rio Pomba 3,56 4,37

58730001 Guarani Rio

Pomba 1650 -21,356 -43,05 Guarani 9,66 14

58735000 Astolfo

Dutra

Rio

Pomba 2350 -21,307 -42,862

Astolfo

Dutra 11,8 17,4

58736000 Barra do

Xopotó

Rio

Xopotó 1280 -21,298 -42,819

Astolfo

Dutra 0,796 1,46

58750000 Piau Rio Piau 490 -21,497 -43,317 Piau 3,62 4,92

58755000 Rio Novo Rio Novo 835 -21,474 -43,129 Rio Novo 2,91 6,62

58765001 Usina

Maurício Rio Novo 1770 -21,471 -42,83

Itamarati de

Minas 3,73 7,24

58770000 Cataguases Rio

Pomba 5880 -21,389 -42,702 Cataguases 26,1 36,3

58790000

Santo

Antônio de

Pádua

Rio

Pomba 8210 -21,542 -42,181

Santo

Antônio de

Pádua

28,2 43

Fonte: Elaborado pelos Autores.

2.4 Análise das Vazões

Após o cálculo das vazões é necessário fazer uma análise se os resultados estão coerentes,

visando observar possíveis distorções de resultados.

O posto Barra de Xopotó, localizado no rio Xopotó, um dos principais afluente do Rio

Pomba, chamou atenção por apresentar uma Q7,10 igual a 0,79 m³/s, valor pouco expressivo para

uma área de drenagem de 1280 m². Tal fato motivou um estudo mais aprofundado do mesmo.

Erros em medições de vazões não são fatos isolados, por isso foi feito uma análise das

medições diárias. Apesar de terem sido constatados valores desproporcionais no histórico de

medições, eles foram considerados pontuais, a série em si apresentou valores homogêneos, sendo

descartados erros pontuais como o motivo principal da discrepância de vazões.

10

Segundo o Instituto Mineiro de Gestão das Águas – IGAM (2008), o uso da água no rio

Xopotó apresenta total de vazão outorgável de apenas 0,0216 m³/s em toda a extensão do rio, o

que não caracteriza o uso intensivo de recursos hídricos, mesmo para uma Q7,10 de 0,796 m³/s.

Segundo Plano de Controle de Inundação na Bacia do Rio Paraíba do Sul (2002), o rio

Xopotó apresenta um aproveitamento hidrelétrico a fio d’água em fase de inventário final com

uma potência instalada de 15 MW, com uma capacidade mínima de volume de 196,8 milhões de

metros cúbicos, um volume significativo.

Tal aproveitamento está localizado na latitude 21º16’31” sul e longitude 42º49’08” oeste,

georreferenciando constatamos que o aproveitamento está próximo do posto fluviométrico Barra

de Xopotó (Figura 2).

Figura 2: Localização do posto Barra de Xopotó e do aproveitamento hidrelétrico.

Fonte: Google Earth, 2015.

Entretanto, com as imagens de satélite disponibilizadas no Google Earth não é possível

localizar o barramento e como não há maiores informações sobre esse aproveitamento

hidrelétrico, não é possível afirmar se ele está em operação ou não, e com isso se está

influenciando nas medições de vazões no posto Barra de Xopotó.

Após o estudo desse posto não foi verificado conflito no uso da água e um motivo para

vazões tão baixas e como não há nenhum outro posto fluviométrico no rio Xopotó não há como

11

analisar o comportamento hidrológico dessa sub-bacia, não sendo possível afirmar se ela

apresenta um comportamento diferente do restante da bacia ou identificar possíveis usos

cadastrados de recursos hídricos afetando seu comportamento hidrológico, por isso, optou-se por

excluir “Barra de Xopotó” desse estudo.

2.4.1 Análise de continuidade de vazões

A análise de continuidade de vazões é uma ferramenta para verificar uma premissa da

Hidrologia, pois é esperado que a vazão característica de uma seção de um rio aumente conforme

o aumento da área drenagem, ou seja, um posto de jusante deverá ter, necessariamente, uma

vazão maior que um posto de montante. Caso seja verificado uma vazão de um posto a jusante

menor do que a vazão de um posto a montante diz-se que há incremento negativo de vazão.

Nesses casos, é aconselhável verificar o uso da água nesse trecho analisado.

A Figura 3, a seguir, representa a bacia do Rio Pomba destacada com linhas azuis, nela é

possível estabelecer uma relação de vazão entre os postos. A partir da topologia, foi possível

estabelecer as seguintes relações de continuidade de vazões características:

Fazenda Ferraz ≥ Tabuleiro

Guarani ≥ Usina Itueré + Fazenda Ferraz

Astolfo Dutra ≥ Guarani

Rio Novo ≥ Piau

Usina Maurício ≥ Rio Novo

Cataguases ≥ Usina Maurício + Astolfo Dutra

Santo Antônio de Pádua ≥ Cataguases

12

Figura 3: Postos fluviométricos na bacia do rio Pomba.

Fonte: Adaptado ANA, 2013

13

Tabela 3: Análise de continuidade de vazão da Q95% e Q7,10.

Fonte: Elaborado pelos Autores.

Conforme a Tabela 3, todas as relações de Q95% ficaram dentro do esperado, ou seja,

os postos de jusante apresentaram vazões superiores aos de montante, entretanto, é possível

identificar um incremento negativo de vazão Q7,10 entre os postos Rio Novo e Piau, apesar de

Rio Novo ser a jusante de Piau, sua Q7,10 foi menor.

Há diversos motivos que podem ter ocasionado esse incremento negativo de vazão,

tais como conflito no uso da água e excessivo uso de recursos hídricos, usos não cadastrados

de recursos hídricos, entre outros. Porém, antes de verificar o uso da água, é necessário

refazer a análise da relação de vazões para um período comum de observação dos postos da

sub-bacia do Rio Novo, para submetê-los as mesmas condições climáticas.

Nesse contexto, foi determinado um período comum entre os postos pertences ao rio

Novo, o período determinado foi de 1967 a 2005. A Tabela 4 apresenta a relação da Q7,10 para

o período comum.

Q95% (m³/s) Q7,10

Fazenda Ferraz ≥ Tabuleiro Relação Fazenda Ferraz ≥ Tabuleiro Relação

4,37 3,47 Ok 3,56 2,87 Ok

Guarani ≥ Fazenda Ferraz

+ Usina Itueré Guarani ≥

Fazenda Ferraz

+ Usina Itueré

14 11,74 Ok 9,66 8,97 Ok

Astolfo Dutra ≥ Guarani Astolfo Dutra ≥ Guarani

17,4 14 Ok 11,8 9,66 Ok

Rio Novo ≥ Piau Rio Novo ≥ Piau

6,62 4,92 Ok 2,91 3,62

Incremento

negativo de

Vazão

Usina Maurício ≥ Rio Novo Usina Maurício ≥ Rio Novo

7,24 6,62 Ok 3,73 2,91 Ok

Cataguases ≥

Usina

Maurício +

Astolfo Dutra

Cataguases ≥

Usina Maurício

+ Astolfo

Dutra

36,3 26,1 Ok 26,1 15,53 Ok

Santo Antônio

de Pádua ≥ Cataguases

Santo Antônio

de Pádua ≥ Cataguases

43 36,3 Ok 28,2 26,1 Ok

14

Tabela 4: Análise de continuidade de vazão da Q7,10 no período comum.

Q7,10

Rio Novo ≥ Piau Relação

4,11 3,34 Ok

Usina Maurício ≥ Rio Novo

3,73 4,11 Incremento negativo de Vazão

Fonte: Elaborado pelos Autores.

Para o período comum, verificou-se que há um incremento negativo de vazão entre

Usina Maurício e Rio Novo. Procurou-se uma explicação para esse fato.

Após o georreferenciamento do posto e da Pequena Central Hidrelétrica - PCH Usina

Maurício no Google Earth foi verificado que o rio Novo foi desviado, a partir da construção

de um barramento e reservatório para a Usina Hidrelétrica - UHE Usina Maurício e que posto

Usina Maurício está no trecho seco do atual leito do rio Novo (Figura 4).

Figura 4: Localização da UHE Usina Maurício e posto fluviométrico Usina Maurício.

Fonte: Adaptado Google Earth, 2015.

Revisando o histórico da UHE Usina Maurício, constatou-se que em 1991, através do

Decreto Presidencial nº 344 de 31 de outubro de 1991, foi outorgada a sua concessão. Como a

PCH já existia, foi verificado que um novo aproveitamento hidrelétrico foi construído a

montante do original, com a sua capacidade de geração aumentada consideravelmente. Tal

Leito do rio Novo

Reservatório

Desvio do rio Novo

15

fato foi possível graças ao desvio do curso original do rio para o canal de desvio da nova casa

de máquinas, aumentando a capacidade de geração de energia elétrica.

Na Figura 5 é possível constatar que tanto a PCH antiga quanto o posto Usina

Maurício estão localizados no leito original do rio Novo (atual trecho seco) depois do desvio

das águas para a UHE Usina Maurício. Esse cenário explica a razão das vazões

características, principalmente a Q7,10, apresentarem valores aquém do esperado.

Figura 5: Localização posto fluviométrico Usina Maurício.

Fonte: Google Earth, 2015.

Para comprovar essa hipótese, foi calculado a Q7,10 para os períodos comuns dos posto

de montante, de 1967 a 1991, ano em que foi feito o novo aproveitamento hidrelétrico na

Usina Maurício e um período posterior, de 1992 a 2005. A Tabela 5 apresenta os resultados.

Tabela 5: Análise de continuidade de vazão da Q7,10 em período distintos.

1967 a 1991 1992 a 2005

Rio Novo ≥ Piau Relação Rio Novo ≥ Piau Relação

4,43 3,53 Ok 3,36 3,21 Ok

Usina Maurício ≥ Rio Novo Usina Maurício ≥ Rio Novo

4,79 4,43 Ok 3,19 3,36 Incremento

negativo de

Vazão

Fonte: Elaborado pelos Autores.

16

Analisando a Q7,10 desses períodos distintos a hipótese foi confirmada, verificando que

a disponibilidade hídrica no trecho da Usina Maurício teve uma redução 1,6 m³/s, uma

redução drástica, considerando que a Q7,10 já é uma vazão mínima, o que motivou a exclusão

de posto Usina Maurício deste estudo.

2.4.2 Consistência da continuidade de vazões

A análise de continuidade de vazões visa identificar discrepâncias nos resultado. Após

as análises realizadas, restaram nove postos fluviométricos aptos a continuarem o estudo.

Apesar do posto Rio Novo ter uma relação topológica correta com o seu posto de

montante no período comum, no período de observação total apresentou incremento negativo

de vazão, então, optou-se por excluir o posto Rio Novo desse estudo por ser tratar de um

trabalho que necessita de um maior número de dados possíveis, não sendo possível trabalhar

somente com períodos comuns. A Tabela 6 apresenta os oito postos que serão utilizados para

o estudo de Regionalização de Vazão.

Tabela 6: Postos fluviométricos selecionados para regionalização de vazão.

Código Nome Rio Estado Município Responsável Operadora

58710000 Usina

Itueré

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Rio Pomba ANA CPRM

58720000 Tabuleiro Rio

Formoso

Minas

Gerais

Tabuleiro ANA CPRM

58725000 Fazenda

Ferraz

Rio

Formoso

Minas

Gerais

Rio Pomba ANA ANA

58730001 Guarani Rio

Pomba

Minas

Gerais

Guarani ANA CPRM

58735000 Astolfo

Dutra

Rio

Pomba

Minas

Gerais

Astolfo

Dutra

ANA CPRM

58736000 Barra do

Xopotó

Rio

Xopotó

Minas

Gerais

Astolfo

Dutra

ANA CPRM

58750000 Piau Rio Piau Minas

Gerais

Piau ANA CPRM

58765000 Usina

Maurício

Rio

Novo

Minas

Gerais

Itamarati

de Minas

ANA ANA

58770000 Cataguases Rio

Pomba

Minas

Gerais

Cataguases ANA CPRM

58790000 Santo

Antônio de

Pádua

Rio

Pomba

Rio de

Janeiro

Santo

Antônio de

Pádua

ANA ANA

Fonte: Elaborado pelos Autores.

17

2.5 Regionalização de Vazão

2.5.1 Regionalização de vazão da bacia do rio Pomba

Devido à dificuldade de se obter dados em estudos hidrológicos faz-se necessário

buscar formas de transferências de informações dentro de uma bacia, com isso, visando

estimar variáveis hidrológicas em locais sem dados ou dados insuficientes, a regionalização

de vazão surge como uma ferramenta importante que explora ao máximo as informações

existentes dentro de uma bacia (TUCCI, 2007).

Segundo Tucci (2007), a regionalização pode ser elaborada para funções estatísticas de

variáveis hidrológicas, funções específicas que relacionam variáveis e parâmetros de modelos

hidrológicos.

Entre as funções estatísticas, existe o método que regionaliza parâmetros de uma

distribuição estatística, o qual considera que uma distribuição estatística ajusta bem os dados

da região escolhida, relacionando-se com as características físicas e meteorológicas da bacia

para determinar o parâmetro desejado. Em locais onde não há dados disponíveis utiliza-se a

equação regional, após determinação das características físicas e climatológicas da localidade,

para estima as vazões com certo risco aceitável (TUCCI, 2007).

A regionalização de vazão pode usar vários parâmetros que explicam o

comportamento físico e meteorológico da bacia, como área de drenagem, declividade,

comprimento do talvegue, precipitação, entre outros. Nesse estudo optou-se por uma

regionalização utilizando unicamente a área de drenagem como variável por ser um dado com

relativa facilidade de obtenção, e não utilizar a precipitação média anual por se tratar de

vazões mínimas.

O tratamento estatístico foi feito através da relação da área de drenagem com as

vazões características mínimas, Q7,10 e Q95%, realizando uma regressão potencial. Tal

procedimento foi realizado em uma planilha Excel, selecionando os dados relacionados e

gerando um gráfico de dispersão, foi, então, adicionada uma linha de tendência potencial dos

pontos plotados e uma equação correspondente a essa linha, assim como o coeficiente de

determinação R².

As Figuras 6 e 7 apresentam as curvas de regionalização de cada vazão desejada e a

Tabela 7 as equações regionais de cada vazão característica, com respectivo coeficiente de

determinação R², onde A é área de drenagem em km².

18

Figura 6: Curva de regionalização Q95%. .

Fonte: Elaborado pelos Autores.

Figura 7: Curva de regionalização Q7,10.

Fonte: Elaborado pelos Autores.

Tabela 7: Equações regionais e coeficientes de determinação.

Equação R²

Q95% 0,0402A0,7810

0,9978

Q7,10 0,0437A0,7254

0,9951

Fonte: Elaborado pelos Autores.

A (Km²)

A (Km²)

19

Analisando as curvas geradas é possível afirmar que a linha de tendência está bem

aderida aos postos, bem relacionada com a área de drenagem, e o coeficiente de determinação

R² foi superior a 0,9951, dando maior confiabilidade ao presente estudo. Assim sendo,

podem-se utilizar as equações regionais geradas na bacia do rio Pomba em localidades

desprovidas de dados hidrológicos para diversos fins, como outorga de uso de recursos

hídricos, abastecimento de água, aproveitamento hidrelétrico, navegação fluvial, entre outros.

3. Resultado e Discussões

Com os resultados gerados, podemos fazer uma comparação do uso da equação

regional com os postos que foram utilizados, para verificar a diferença percentual do dado

observado e o estimado pela equação (Tabela 8).

Tabela 8: Comparação entre a vazão observada e a vazão estimada.

Vazão observada (m³/s) Vazão Regionalizada (m³/s)

Código Q7,10 Q95% diário Q7,10 Diferença

percentual Q95%

diário Diferença

percentual

58710000 5,41 7,37 5,5 1,58% 7,32 -0,64%

58720000 2,87 3,47 2,88 0,41% 3,65 5,33%

58725000 3,56 4,37 3,29 -7,50% 4,22 -3,45%

58730001 9,66 14 9,43 -2,40% 13,09 -6,47%

58735000 11,8 17,4 12,19 3,27% 17,26 -0,81%

58750000 3,62 4,92 3,91 7,95% 5,07 3,11%

58770000 26,1 36,3 23,7 -9,19% 35,33 -2,68%

58790000 28,2 43 30,2 7,08% 45,85 6,63%

Fonte: Elaborado pelos Autores.

A partir da Tabela 8 é possível inferir que os resultados foram coerentes, com

diferenças percentuais abaixo de 10%.

A regionalização da bacia do rio Pomba utilizou postos fluviométricos com áreas de

drenagem variando entre 322 e 8210 km², com isso, não é aconselhável o uso da equação

regional para áreas de drenagens fora desse intervalo.

Não foi possível regionalizar a sub-bacia do rio Xopotó, pois só há um posto

fluviométrico nela e ele apresentou dados incoerentes com os demais da bacia. É aconselhável

20

um estudo mais aprofundado nessa sub-bacia, visto que há perspectiva de construção de um

aproveitamento hidrelétrico no seu estirão final.

4. Conclusões e Recomendações

A partir da análise de continuidade de vazões e do período comum com os postos

pertencentes ao rio Novo, foi verificado que há incremento negativo entre os postos Rio Novo

e Usina Maurício, em virtude do barramento e desvio das águas do rio Novo do seu leito

original para a UHE Usina Maurício. No restante dos postos da bacia do rio Pomba não

ocorreram maiores problemas, apesar de ser necessário um estudo mais aprofundado no rio

Xopotó.

A regionalização de vazão mostrou ser uma ferramenta útil e importante, pois pode ser

usada para definir as vazões características de um curso d’água onde não há registro de vazões

e, consequentemente, a vazão passível de ser outorgada pelos órgãos gestores de recursos

hídricos do Rio de Janeiro e Minas Gerais e pela ANA.

Este artigo atingiu o seu objetivo com um nível de confiança satisfatório, entretanto,

foram encontradas algumas dificuldades, como o caso do posto Usina Maurício, que desde

1991 realiza medições de vazões fora do curso d’água principal. Tal fato é grave e deve ser

solucionado pela entidade responsável pelo posto o quanto antes.

É necessário verificar o posto Barra de Xopotó para levantar os motivos de medições

de vazões tão baixas comparadas com a área de drenagem contribuinte. Além disso, o rio

Pomba é o principal afluente do Rio Paraíba do Sul e apresenta uma área de drenagem de

8.616 km², entretanto, só possui 8 postos fluviométricos capazes de explicar o comportamento

hidrológico de sua bacia. É recomendável a ampliação da rede de monitoramento,

principalmente nos rios Novo e Xopotó.

Por último, vale destacar que o estudo de CPRM (2003) levou também em

consideração equações regionais relacionado às vazões com as áreas de drenagem e a

precipitações médias anuais. Entretanto, optou-se por trabalhar nesse trabalho somente com a

área de drenagem, em virtude de se acreditar que as vazões mínimas, Q7,10 e Q95%, refletem

um período de estiagem, ou seja, de escassez hídrica e, assim, não é esperada a ocorrência de

chuvas nesse período, e por isso, utilizar a precipitação média anual em uma equação de

regionalização de vazão mínima não modela a natureza e, possivelmente, poderá superestimar

a disponibilidade hídrica.

21

Referências Bibliográficas

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. INVENTÁRIO DAS ESTAÇÕES

FLUVIOMÉTRICAS. 2. ed. Brasília: ANA, 2009. 196 p.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Shape Files de Hidrografia e Ottobacias em Escala

1:250.000 para a Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. Brasília, 2013.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Sistema Hidroweb. Disponível em:

<www.hidroweb.ana.gov.br>. Acesso em: 10 jun. 2015.

ASSOCIAÇÃO PRÓ-GESTÃO DAS ÁGUAS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO

PARAÍBA DO SUL. Relatório Técnico - Bacia do Rio Paraíba do Sul - Subsídios às

Ações de Melhoria da Gestão. Resende, 2011. 256 p.

BRASIL. Decreto n. 343, de 31 de outubro de 1991. Outorga à Valesul Alumínio S.A.

concessão para o aproveitamento de energia hidráulica.

BRASIL. Lei n. 9.433, de 8 de janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos

Hídricos.

GOOGLE. Google Earth. Versão 7.1.5.1557. 2015. Disponível em:

<https://www.google.com.br/intl/pt-BR/earth/>. Acesso em: 10 jun. 2015.

COMITÊ PARA INTEGRAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO PARAÍBA DO

SUL (CEIVAP). Plano de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Paraíba do Sul – Resumo -

Caderno de Ações Bacia do Rio Pomba. Rio de Janeiro, 2006. 113 p.

GUEDES, Alexandre S.; et al. Estudo da Capacidade de Autodepuração do Rio Pomba

Utilizando o Modelo QUAL2KW. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE RECURSOS

HÍDRICOS, 18., 2009, Campo Grande. Disponível em:

<https://www.abrh.org.br/SGCv3/index.php?PUB=3&ID=110&PUBLICACAO=SIMPOSIO

S >. Acesso em: 20 jun. 2015.

INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS. Outorgas. Disponível em:

<http://www.meioambiente.mg.gov.br/outorga>. Acesso em: 24 jun. 2015.

SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL. Relatório-síntese do trabalho de Regionalização

de Vazões da Sub-bacia 58. Rio de Janeiro, 2003. 73 p.

TUCCI, Carlos E. M;, et al. Hidrologia: Ciência e Aplicação. 4. ed. Porto Alegre: UFRGS,

2007. 943p.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO. Instituto Alberto Luiz Coimbra de

Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia. Plano de Controle de Inundação na bacia do Rio

Paraíba do Sul. Rio de Janeiro, 2002. 175 p.