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Gestão de Recursos Hídricos
Experiência do Ceará
Francisco de Assis de Souza FilhoUniversidade Federal do Ceará
Fortaleza16/10/2017
TÃO CARA
TÃO SUJA
TÃO POUCA
TANTA
ÁGUA
PRINCIPAIS DESAFIOS NO BRASIL POR REGIÃO
Inundações em áreas urbanas de
todas as regiões, inclusive
Nordeste
SEMIÁRIDO
IRRIGAÇÃO
DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DAS PRECIPITAÇÕES NO BRASIL
Região Semiárida: Baixa Precipitação e Alta Evaporação
HETEROGENEIDADE DO ESPAÇO FÍSICO E SOCIAL
Semiaridone.shp Chapada Diamantina Depressão SertanejaaçudesÁreas Sub-ÚmidasMaciços ResiduaisPlanalto com Cobertura CalcáriaPlanalto da BorboremaPlanalto SedimentarPlanície Costeira
Limite_estadual.shpOceano_ne_pol.shpPolig_secas.shp
CRATO
CRATO
Escala original: 1:100.000
Fonte: ANA- Atlas - NE
POTENCIALHIDROGEOLÓGICO
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Pre
cip
itation (m
m)
Fortaleza
10 years moving average
SECA 1877
VARIABILIDADE CLIMÁTICA EM MÚLTIPLAS ESCALAS TEMPORAIS
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Va
zã
o (
m3
/s)
Afluências Iguatu
Média Movel (10 anos)
Polinômio
RISCO CLIMÁTICO E SEGURANÇA HÍDRICAAlta variabilidade temporal das precipitações e vazões
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
ano
Vo
lum
e (h
m3)
EVOLUÇÃO DOS ESTOQUES DE ÁGUA NO CEARÁ
RIOS PERENIZADOSDO CEARÁ
Fonte: SRH, 2013
SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO
BACIAS BENEFICIADAS PELO EIXO LESTE
Gravatá
EIXO NORTE
EIXO LESTE
Barragem de Sobradinho
Barragem de Itaparica
Barragem de Xingó
Barragem de Paulo Afonso
FORTALEZA
Castanhão
Orós
Santa Cruz
P. Ferros
A. Ribeiro
Coremas
Boqueirão
P. Cruz
Entremontes
Chapéu
Atalho
Ávidos
Eixão das Águas
Adutora do Oeste
Adutora do Pajeú
Alto Oeste
Cinturão das Águas
MALHA D’ÁGUA
GESTÃO DE ÁGUA NO CEARÁ
ESTADO DO CEARÁ
8.8 milhões de pessoas
148.000 km2
11 Regiões Hidrográficas
GESTÃO DAS ÁGUAS
COGERHSRHANA
ABASTECIMENTO
154 reservatórios(>2hm³)
DEMANDA
População urbana6.3 milhões de pessoas
Região Metropolitana de Fortaleza3.6 milhões de pessoas
IrrigaçãoÁrea: 72000 hectares
1919 1932 1942 1958 1970 1983 1997
Açude Cedro
Lei Estadual de Recursos Hídricos
I Plano Estadual de Recursos Hídricos
PROURB (BANCO MUNDIAL)
PLANOS DE BACIA
COMITÊS DE BACIA
IOCS
1909
1906
DNOCS
1945
UFC
1954
Empresa de consultoria SIRAC
1971
FUNCEME
1972
1987
Secretaria de Recursos Hídricos
CONSTITUIÇÃO DE 1988
1988
1992
1993
SECA
COGERH
I reunião de alocação de água do Vale do Jaguaribe
1994
1996
CASTANHÃO
EIXÃO JAGUARIBE-METROPOLITANO
2006
MARCOS QUE CONFIGURARAM O SISTEMA DE RECURSOS HÍDRICOS DO CEARÁ
1915
DIMENSÕES DA GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS
• Gestão da Oferta
• Gestão da Demanda
• Gestão de Conflitos
Arcabouço Político, Legal e Institucional do Gerenciamento dos Recursos Hídricos
Bacia do rio Jaguaribe (1995)Reunião de Alocação de água na bacia
do Curu (16 Jun 2011)
MACRO ALOCAÇÃO NEGOCIADA DE ÁGUAProcesso participativo
TRIPÉ ESTRATÉGICO DA GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
BASE OPERACIONAL DA POLÍTICA DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
QUADRILÁTERO DA COGERH
Agência de ÁguaEmpresa
Prestadora de Serviço
DILEMA
COGERH
DEMOCRACIA
DESAFIOS
Risco Climático: Variabilidade e Mudança Climática
SPI – CEARÁ (1910 – 2015)
From IRI
Posicionamento da ZCIT e TSM
REGIÕES
De
19
90
a 1
99
9D
e 2
00
0 a
20
09
Variabilidade do Regime de Chuvas e Índices Climáticos
SPI: CLUSTERSCEARÁ
3 5 4 2 6 7
12
34
56
78
Dendrograma
MODOS DE VARIAÇÃO
Análise de Baixa Frequência
MODOS DE VARIAÇÃO
MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Mudança na temperatura global e continental
MUDANÇAS CLIMÁTICAS E NÃO ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES DE VAZÕES
Variação percentual na média anual de vazões no século XXI para os modelos do CMIP5 para o cenário RCP4.5
MUDANÇA CLIMÁTICA:
CEARÁ (SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO)
MODOS DE VARIAÇÃO
MUDANÇA CLIMÁTICA: PARAÍBA DO SUL (SANTA CECÍLIA)
MODOS DE VARIAÇÃO
PLANEJAMENTO DE SECAS
Fonte: Adaptado de Wilhite et al. (2005)Fonte: Adaptado de Wilhite et al. (2000)
ARCABOUÇO CONCEITUAL
Estratégia Estadual de
Gestão de Secas
Plano de Seca em Região
Hidrográfica
Plano de Seca em
Hidrossistemas
Plano de Seca nos Usos da
Água
ESTRATÉGIA GERAL
REUNIÃO DE ALOCAÇÃO ESTADOS DE SECA MEDIDAS DE MITIGAÇÃO
NORMAL ALERTA
SECASECA
SEVERA
SECA EXTREMA
Plano operacional de gestão de secas em Regiões Hidrográficas
Plano operacional de gestão de secas em Regiões Hidrográficas
1. Definição da Alocação de Água no Período Seca entre os diversos Usos2. Regras de operação do sistema no período seco3. Estabelecimento de Mecanismos de Gerenciamento de Conflito4. Mecanismo de fiscalização e sanção para Infratores5. Ações de resposta para reduzir impacto das secas6. Plano de Mitigação do impacto das secas que reduzam as
vulnerabilidades e riscos do sistema (PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA – PLANO DE BACIA)
1. Marco Normativo e Organizacional
2. Oferta e Demanda: Estruturas e Regras de Operação dos Sistema
3. Avaliação de vulnerabilidade do sistema e impactos das secas
4. Estratégia de Preparação, Mitigação e Resposta
5. Cenários de Seca: Estágios de seca, gatilhos e metas de resposta
6. Plano de Ações de Preparação, Mitigação e Resposta
7. Implementação e Monitoramento de Secas
8. Revisão e Atualização do plano
DIA
GN
ÓST
ICO
PLA
NEJ
AM
ENTO
EXEC
UÇ
ÃO
ETAPAS METODOLÓGICAS DO PLANEJAMENTO
MONITORAMENTO E ALERTA PRECOCE
Modelo Operação Reservatórios
Transferência entre sistemas5 Níveis
Metropolitano
Normal Alerta Seca Seca Severa
Seca Extrema
Jagu
arib
e
NormalT0 T2 T3 T4 T5
AlertaT0 T2 T3 T4 T4
SecaT0 T2 T3 T3 T3
Seca SeveraT0 T2 T2 T2 T2
Seca ExtremaT0 T1 T1 T1 T1
T0 = 0 m³/s; T1 = 3 m³/s; T2 = 6 m³/s; T3 = 9 m³/s; T4 = 12 m³/s; T5 = 15 m³/s
Modelo AgregadoOperação com salvaguarda
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Identificação das Vulnerabilidades
do sistema(Método PEIR + brainstorm)
Medidas de Mitigação para
cada Estado de Seca:
NormalPré-Alerta
AlertaEmergência IEmergência II
VULNERABILIDADES AÇÕES PREPARATÓRIAS
1º
2º
1º/2º
2º
MCG(ECHAM)
DownscalingDinâmico
(RAMS,RSM)c/ tsm prevista e/ou persistida
ModeloHidrológico
(SMAP)
Preditores Climáticos(El Nino, Dipolo)
Modelo Estatístico
(K vizinhos)
Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices
Avaliação do Estado
de Secaatual e futuro
Monitoramento do Sistema
(Dados atuais e históricosde vazão e volume)
RedesNeurais
SISTEMA DE INFORMAÇÃO E ALERTA PRECOCE
1
2
3
Sistema de Gerenciamento de Secas
Downscaling dinâmico acoplado a um modelo chuva-vazão
Sistema de Gerenciamento de Secas
Gatilhos
APLICAÇÃO
Ações de mitigação e resposta
INSTRUMENTOS ECONÔMICOS
Gestão de risco
Recursos Hídricos
Medidas estruturais – alteram a infraestrutura hídrica;
Medidas não estruturais –realocação de água, mecanismos financeiros (seguros, compensação, derivativos).
VariabilidadeMECANISMOSFINANCEIROS
$$$
Reconhecidos internacionalmente. No entanto, mais investigados para riscos de inundações.
Variabilidade Climática
Risco
INTRODUÇÃO
AgriculturaAbastecimento
Urbano
$$$$
Água
Modelo Conceitual da Compensação Financeira
Zona de Transição: Indicativo que o preço da água irá aumentarAlerta aos usuários (Ação: Comunicação)
Estado do Sistema
P3
P2
P1
NormalSecaSeca Severa
Zon
a d
e tr
ansi
ção
Zon
a d
e tr
ansi
ção
Gatilho (Ex. Volume)
PreçosP3>P2>P1
SISTEMA DE TRÊS TARIFAS
(i) Situação de aplicação
(ii) Modelo de alocação de água
(iii)Análise da Transferência de Risco
(iv)Construção do Mecanismo de Compensação Financeira
(v) Avaliação do Desempenho do Sistema Hídrico
(vi) Elaboração do modelo de integraçãoCobrança-Compensação
SamíriaOliveira
ESTRATÉGIA METODOLÓGICA
PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
Metas e Riscos Toleráveis
Cenarização
1. Avaliação de Segurança da Água: Quantidade
2. Avaliação de Segurança da Água: Qualidade
3. Identificação e Hierarquização das Vulnerabilidades de águas superficiais e subterrâneas (qualidade e quantidade)
4. Estratégia Geral de Mitigação e Gerenciamento de Risco utilizando medidas estruturais e não estruturais
5. Agendamento das Ações: Gerenciamento de oferta e de demanda, gerenciamento de conflitos e estrutura legal e institucional
PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
Escolha das Variáveis Chave (MICMAC)
SEGURANÇA HÍDRICA E ÁGUAS URBANAS
ÁGUAS URBANAS
DESIGUALDADESOCIAL
ÁGUAS EM AMBIENTE URBANO
USO DA TERRA
USOS DA TERRA E PADRÕES DE ESCOAMENTO
LIMITES NATURAIS
Tempo de Residência
CICLOHIDROLÓGICOGLOBAL
QUALIDADE DA ÁGUA
Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕𝒅 =𝑽𝑳𝑸𝒐
Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕𝒅 =𝑽𝑳𝑸𝒐
Contorno de Temperaturas (ºC)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
Variação de Energia no Tempo por Camada (W)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
Fluxo Vertical de Calor (W/m2)
(+)Descendente e (-)Ascendente
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
OD (mg/l)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
Variação de OD no Tempo por Camada
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
Fluxo Vertical de OD
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
27.2
27.4
27.6
27.8
28
28.2
-20
0
20
40
60
-100
0
100
200
300
400
500
4
5
6
7
8
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
-8
-6
-4
-2
0
2
Profundidade (m)
Profundidade (m)
Profundidade (m)
Contorno de temperaturas observado no reservatório Pereira de Miranda no dia 8 de Dezembro de 2009
Perfis de temperatura e oxigênio monitorados no dia 02 de março de 2010, às 15, 18 e 21 horas, no reservatório Pereira de Miranda
Calibração da hidrodinâmica do modelo CE-QUAL-W2 :
Resultados: Pré-processamento, calibração e validação do modelo CE-QUAL-W2
Aplicação do sistema de previsão sazonal para o período monitorado
5 de Março de 2010 5 de Abril de 2010
6 h 9 h
12 h 15 h
18 h 21 h
6 h
12 h 15 h
18 h 21 h
9 h
Resultados: Previsão da hidrodinâmica do reservatório Pereira de Miranda
Aquecimento do modelo CE-QUAL-W2:
• AME (modelo calibrado) para diferentes tempos de simulação
• Série hidrometeorológica inicial: 150 dias
• Série ótima: 90 dias
Resultados: Pré-processamento, calibração e validação do modelo CE-QUAL-W2
QUADRO CONCEITUAL
SISTEMA DE PREVISÃO SAZONAL DA HIDRODINÂMICA EM RESERVATÓRIOS
ABASTECIMENTO DE POPULAÇÕES RURAIS DIFUSAS
ABASTECIMENTO DE ÁGUA RURALAnálise
IMPACTO NA VIDA DAS PESSOAS
DIAGNÓSTICO MULTIDISCIPLINAR
ENVOLVIMENTO DA COMUNIDADE DIA E NOITE
ABASTECIMENTO DE ÁGUA RURALPlano Municipal de Água(PAM)
GESTÃO ADAPTATIVA
• Fornecimento de Informação
• Tratar com Conflitos
• Induzir o cumprimento das regras
• Prover Infraestrutura
• Estar Preparado para Mudanças
• Gerenciar o Risco
ADAPTAÇÃOGovernança Adaptativa em Sistemas Complexos
Elinor Ostrom
NOVA ONDA DE MUDANÇA DE CONTEXTO NOVOS DESAFIOS
AS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS
DIGITAL
Internet das coisasSensores/redes
Blockhan (Bitcoin)Plataformas tecnológicas
BIOLÓGICA
Genética: sequência, Ativação e edição
de genesBiologia sintética
Neurociências
MEGATENDÊNCIAS
FÍSICA
Veículos autônomosImpressão 3D
Robótica avançadaNovos materiais
IMPULSIONADORES
EFEITO PLATAFORMA
Compradores x Vendedores
A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Novas regras de competitividade econômica
Empresas e países: fronteira da inovação
Estratégias de redução de custos
Necessidade da construção de ecossistemas próprios de inovação
Oferta de produtos e serviços de maneira
mais inovadora
A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
As regras de competitividade econômica da quarta revolução industrial são diferentes das regrasdos períodos anteriores. Para se manterem competitivas, as empresas e os países devem estar na fronteirada inovação em todas as suas formas, o que significa que as estratégias que incidem principalmente naredução de custos serão menos eficazes do que aquelas que se baseiam na oferta de produtos e serviçosde maneira mais inovadora. Tal qual vemos hoje, as empresas estabelecidas estão sob extrema pressão deinovadores e disruptores de outras indústrias e países emergentes. O mesmo pode ser dito sobre os paísesque não reconhecem a necessidade da construção de seus próprios ecossistemas de inovação.
Em resumo, acredito que a combinação de fatores estruturais (excesso de endividamento eenvelhecimento das sociedades) e sistêmicos (a introdução da plataforma e das economias sob demanda, acrescente relevância da diminuição dos custos marginais etc) nos forçou a reescrever nossos livros deeconomia.
Francisco de Assis de Souza [email protected]
FIMOBRIGADO!
Documentário sobre a Seca 2012-2017
Documentário sobre o Sistema Jaguaribe-Metropolitano
Apresentação do Projeto Adapta
SÍTIO ELETRÔNICO
www.adapta.ufc.br
IMPULSIONADORES
FÍSICO
Veículos autônomosImpressão 3DRobótica avançadaNovos materiais
DIGITAL
Internet das coisasSensores/redes
Blockhan (Bitcoin)Plataformas tecnológicas
BIOLÓGICA
Genética: sequenciar,
ativação, e edição de genes
Biologia sintéticaNeurociências
MEGATENDÊNCIAS
Efeito plataforma → Compradores x Vendedores
AS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS