Modelo para a quantificação da disponibilidade hídrica na bacia do Paracatu

Abstract

O crescimento econômico evidenciado na sub-bacia do Paracatu a partir da década de 70 ocasionou um expressivo crescimento no consumo de água, sendo que, em vários locais da bacia, nos meses de maior demanda, as vazões de retirada tem sido superiores às máximas permissíveis para outorga, o que indica a necessidade de uma adequada quantificação da disponibilidade dos recursos hídricos na bacia. A modelagem hidrológica é uma ferramenta utilizada para melhor entender e representar o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica, sendo que a utilização dos modelos hidrológicos apresenta grande potencial para caracterizar a disponibilidade hídrica em condições de mudanças no clima ou no uso do solo. No presente trabalho teve-se como principais objetivos: desenvolver um modelo que permita estimar as vazões mínimas no Paracatu e seus afluentes a partir de dados pluviométricos; comparar as vazões mínimas e média de longa duração estimadas por diferentes métodos de regionalização de vazões; e desenvolver procedimento de ajuste das vazões média e mínima ao longo da hidrografia da bacia do Paracatu, visando otimizar o processo de gestão de recursos hídricos. Na realização do estudo analisou-se os dados hidrológicos pertinentes à precipitação média, vazão média de longa duração, vazão mínima com sete dias de duração e período de retorno de 10 anos (Q 7,10 ) e vazões associadas às permanências de 90% (Q 90% ) e 95% (Q 95% ) em 21 estações fluviométricas situadas na bacia do Paracatu no período de 1970 a 2000. O desenvolvimento do modelo para estimar as vazões mínimas a partir de dados pluviométricos foi feito com base na curva de recessão do escoamento subterrâneo, identificando-se, para as 21 estações fluviométricas, os parâmetros que a definem, sendo estes o coeficiente de recessão do escoamento subterrâneo (α) e a vazão correspondente ao início do período de recessão (Q 0 ). De posse destes parâmetros foram obtidas diversas combinações entre estes para verificar qual combinação gerou a curva de recessão mais representativa dos dados observados, sendo evidenciado que os melhores resultados obtidos pelo modelo para estimativa das vazões mínimas foram obtidos quando da consideração do valor de α médio da estação fluviométrica em análise e da Q 0 estimada pela equação ajustada aos dados de precipitação média na área de drenagem da estação fluviométrica considerada. O estudo de regionalização de vazões foi realizado utilizando-se cinco diferentes métodos de regionalização de vazões, sendo estes: tradicional, interpolação linear e CHAVES et al. (2002). Os outros dois métodos analisados constituem em modificações nas metodologias da interpolação linear e CHAVES et al. (2002), sendo estes denominados métodos da interpolação linear modificado e CHAVES modificado, respectivamente. Avaliando as vazões estimadas pelos cinco métodos de regionalização de vazões estudados evidenciou-se que não ocorreram diferenças expressivas no desempenho destes na bacia do Paracatu. O procedimento de ajuste das vazões média e mínima ao longo da hidrografia da bacia do Paracatu foi realizado ajustando-se equações de regressão para a representação das vazões em função da área de drenagem no rio principal, e a partir destas equações obteve-se as vazões na foz de cada rio afluente direto do rio principal. Determinadas estas vazões foram ajustadas equações de regressão para a representação das vazões em função da área de drenagem ao longo do rio afluente direto do rio principal, sendo este ajuste realizado de tal forma que a equação resultante passasse pela origem e pelo ponto correspondente à vazão estimada na foz deste rio. Analisando as vazões médias e mínimas estimadas pelas equações propostas pelo procedimento descrito evidenciou-se que estas vazões apresentaram continuidade ao longo da rede hidrográfica da bacia do Paracatu, ao contrário do que foi evidenciado quando da aplicação dos demais métodos de regionalização de vazões.

The economic growth manifested in the sub basin of the Paracatu River since the seventies has caused an expressive increase in water expenditure, such that in several locals of the basin, in the months of highest demand, the uptake flow has been higher than the maximum allowed warrant, which indicates the need of an adequate quantification and management of the availability of the water resources of the basin. The hydrological modeling constitutes a tool used to better understand and represent the hydrological behavior of a hydrographic basin, having the use of hydrological models a great potential to characterize the water availability in conditions of changing climate and use of the soil. In this investigation we had as main objectives: Development of a model that would allow for the estimate of the minimal flows of the Paracatu River and its feeders based on pluviometric data; compare long term minimal and averages estimated by different methods of regionalization of flows; and to develop actions to adjust average and minimal flows along the Paracatu hydrographic basin, aiming to optimize the process of management of water resources. In the course of the investigation the hydrological data pertinent to average rainfall, average long term flow, minimal seven days flow and return period of 10 years ( Q 7,10 ) and flow associated with the permanencies of 90% (Q 90% ) and 95% (Q 95% ) at 21 fluviometric stations situated in the Paracatu River basin in the period from 1970 to 2000 were analyzed. The development of the model to estimate the minimal flow from pluviometric data was carried out based on the recession curve of underground flow, identifying, from 21 fluviometric stations, the defining parameters , being those the underground recession coefficient (α) and the flow corresponding to the beginning of the recession period (Q 0 ). From these parameters several combinations of these parameters were obtained to verify which combination generated the recession curve most representative of the observed data, being evidenced that the best results obtained by the model for the estimate of minimal flow were obtained considering the value of the mean α of the fluviometric station under analysis and of the estimated Q 0 from the equation adjusted to the mean rainfall of the drainage area. The study of regionalization of flows was undertaken using five different methods of regionalization of flows, being those: traditional, linear interpolation and CHAVES et al. (2002). The other two methods analyzed constitutes in modifications of the linear interpolation and CHAVES et al. (2002) methodologies, being those named modified linear interpolation and modified CHAVES, respectively. Evaluating the estimated flows by the five regionalization of flow methods employed demonstrated that no expressive differences occurred in the fulfillment of these flows in the Paracatu basin. The adjusting procedure of the average and minimal flow along the hydrography of the Paracatu basin was carried out adjusting the regression equations for the flow representation as a function of the drainage area in the main river, and from these equations the flows from each of the feeding rivers was obtained directly from the main river. After determining these flow regression equations were adjusted for the representation of flows as a function of the drainage area along the feeding river directly from the main river, being such adjustment made in such a way that the resulting equation passes by the origin and by the point corresponding to the estimated flow for the mouth of this river. Analyzing the minimal and average flows estimated by the proposed equations by mean of the procedure described it was evidenced that these flows exhibit continuity along the hydrographic network of the Paracatu river, contrary to what was evidenced by the application of the other regionalization of flow methods.