curvas de calibragem em estações instaveis

CURVAS DE CALIBRAGEM EM ESTAÇÕES INSTÁVEIS

Karine Pickbrenner1 & Andréa Germano 2

RESUMO – Este trabalho discute o efeito da calibragem de curvas-chave na quantificação das disponibilidades hídricas, especialmente na faixa de vazões outorgáveis, em estações sob influência de remanso. Primeiramente, são apresentados os casos de duas estações fluviométricas localizadas no rio Jacuí, onde existem três barragens de nível, que interferem no regime de escoamento do rio, provocando uma grande dispersão nas medições de descarga em níveis baixos. Posteriormente mostra-se a aplicação de correções de traçado de curva-chave no rio Gravataí, que pelo seu pequeno porte sofre efeito de remanso do Lago Guaíba em grande parte de sua extensão. A demanda pela reavaliação das curvas-chaves sob efeito de remanso existe em outras estações. É necessário, para subsidiar a aplicação das metodologias de correção de curvas, séries com registros precisos - para o detalhamento de declividades baixas - e contínuos – para a captação da rápida variação da declividade.

ABSTRACT - This work argues the rating curves calibration effect in the quantification of the hydric availabilities, especially in the reference flows range, in stations under backwater influence. Firstly, it’s presented two cases of stream-flow measurement stations located on the river Jacuí, where there are three level dams, which interfere in the river flow regime. This interference causes a great discharge mensurations dispersion in low water levels. Further the work shows the application of rating curve drawing corrections in Gravataí's river, that due to its small size suffers Lake Guaíba backwater effect in the major part of its extension. The rating curve revaluation demand under backwater effect exists in other stations. It’s necessary, to subsidize the curves correction methodologies application, series with accurate records - for the low slope detailing - and continuous – for the fast slope variation capture.

Palavras-chave: Curva de calibragem - Regime não-permanente - Vazão de referência

1 Enga Hidróloga - CPRM, Rua Banco da Província, 105, CEP: 90840-030, Porto Alegre, RS. E-mail: [email protected] 2 Enga Hidróloga - CPRM, Rua Banco da Província, 105, CEP: 90840-030, Porto Alegre, RS. E-mail: [email protected]

II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste 1

INTRODUÇÃO

Dentro do contexto de planejamento e gestão de recursos hídricos, a quantificação da

disponibilidade hídrica, de acordo com os dados disponíveis e/ou aplicação de modelos

matemáticos, apresenta-se como fator limitante de precisão frente às dificuldades de elaboração e

permanência de curvas-chaves, em bacias onde há interferência antrópica ou até natural. Curvas-

chave mal-calibradas representam a geração de séries históricas não-confiáveis.

Os estudos de balanços hídricos, adotados como ferramentas referenciais para a configuração

da situação quantitativa dos recursos hídricos, visam subsidiar a aplicação dos instrumentos atuais

de gestão, instituídos na Política Nacional de Recursos Hídricos. Planos de Bacia Hidrográfica,

Enquadramento, Outorga e Cobrança da água têm como objetivo assegurar o controle quantitativo e

qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso à água.

A experiência brasileira atual mostra a dificuldade que os órgãos gestores vêm apresentando

na determinação de critérios e procedimentos de outorga do uso da água. A definição de critérios

para outorga dos direitos de uso da água passa, inicialmente, pela adoção de um valor de referência,

que indicará o limite superior de utilização do curso d’água. Este limite objetiva assegurar o

atendimento às demandas de prioridade superior - abastecimento público e manutenção do

ecossistema natural. Devido à variabilidade do regime hidrológico não é possível estabelecer um

valor fixo para o limite superior de utilização do curso d’água, portanto este é definido através de

valores de referência. As vazões de referência usualmente utilizadas são percentuais da Q7,10, Q90 ou

Q95.

Considerando-se que os usos múltiplos da água evidentemente acarretam conflitos entre os

usuários e outros interessados, gerando enormes pressões políticas e econômicas sobre a

distribuição da água disponível, ressalta-se a importância da existência de informações hidrológicas

confiáveis para o entendimento do comportamento dos sistemas hídricos.

Neste trabalho, serão apresentados dois casos de sub-bacias onde ocorrem problemas de

remanso nos cursos d´água, que afetam a estabilidade e precisão das curvas-chave e, por

conseqüência, a confiabilidade das vazões geradas. Na primeira bacia (SB85, do rio Jacuí) são

apresentados os casos de duas estações fluviométricas localizadas no rio Jacuí, onde existem três

barragens de nível, que interferem no regime de escoamento do rio. No segundo caso mostra-se a

experiência de aplicação de correções de curva-chave no rio Gravataí, formador do Lago Guaíba,

que sofre efeito de remanso do lago em grande parte de sua extensão.

VAZÕES DE REFERÊNCIA: IMPORTÂNCIA E SITUAÇÃO ATUAL

A vazão de referência é o estabelecimento de um valor de vazão que passa a representar o

limite superior de utilização da água em um curso d’água. A aplicação do critério de vazão de II Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste 2

referência, segundo Harris et al. (2000) apud Ribeiro (2000) argumentam, constitui-se em

procedimento adequado para a proteção dos rios, pois as alocações para derivações são geralmente

feitas a partir de uma vazão de base de pequeno risco.

A necessidade de manutenção da vazão ecológica decorre do fato de que diferentes

organismos podem requerer diferentes vazões, tanto em magnitude, como em relação à época do

ano em que as vazões devem estar disponíveis. Vazões para recreação também poderão ser

diferentes das vazões de manutenção de organismos aquáticos.

O objetivo explícito para o estabelecimento de vazões ecológicas é de proteção dos recursos

ambientais. Entretanto, há vários graus de proteção, talvez implicando em diferentes necessidades

de vazões ecológicas. Os seguintes objetivos podem ser apresentados e ordenados hierarquicamente

quanto ao grau de proteção (Ribeiro, 2000):

− restauração das condições naturais originais;

− não degradação com restauração parcial;

− não degradação;

− nenhuma perda de características bióticas e abióticas;

− fixação de percentagem de perda;

− nenhuma perda de diversidade genética; e

− sobrevivência de populações.

O critério da vazão referencial está presente nas leis de vários estados brasileiros. Os termos

vazão outorgável e vazão residual são ambos citados e relacionados nas leis das águas estaduais e

federais brasileiras, caracterizando uma situação de nomenclatura não homogênea, dependendo de

sua interpretação em cada peça legal. Muitas vezes o termo de vazão residual aparece com o

significado de vazão ecológica, como referência para conservação ambiental. Por isto, é importante

analisar com atenção os textos das leis.

No Brasil, cada Estado tem adotado critérios particulares pragmáticos para o estabelecimento

das vazões de referência para outorga, sem, porém, apresentar justificativas da adoção destes

valores (Ribeiro, 2000). Por exemplo, no estado do Ceará, o Decreto 23067/94, artigo 19,

juntamente com o artigo 35, estabelece a referência para outorga em 90% da vazão regularizada,

com garantia de 90%, isto é, somente podem ser outorgados 90% da Q90, o que significa que, em

tempos de estiagem, deve ser mantida uma vazão no rio correspondente a 10% da vazão Q90. Em

bacias com reservatórios e açudes, a vazão de permanência natural se modifica, sendo preferível

chamá-la de vazão de regularização.

Esta definição também é utilizada nos estados do Rio Grande do Norte (Decreto 13.283,

março/97) e da Bahia. Neste último, a Lei Nº 6.855/1995, no seu artigo 14, estabelece limites

variáveis para a vazão de outorga entre 80% a 95% da vazão regularizada, com permanência de


90%, dependendo do manancial, significando a necessidade de manter um fluxo mínimo de 5 a 20%

da Q90 para manutenção ambiental.

Já os estados de Minas Gerais e Paraná utilizam a vazão Q7,10 como referência no

estabelecimento das vazões outorgáveis. O estado de Minas Gerais, extremamente conservador,

estabelece a vazão outorgável em 30% da Q7,10 (Schvartzman et al., 1999 apud Ribeiro, 2000),

conforme estabelecido na Portaria nº 010/98 do IGAM – Instituto Mineiro de Gestão das Águas,

órgão estadual de gestão dos recursos hídricos, que fixa a vazão residual não inferior a 70% da

Q7,10.

No Paraná, a vazão Q7,10 é a referência utilizada pela JICA – Japan International Cooperation

Agency, nos estudos de desenvolvimento do Plano Diretor de Recursos Hídricos do Paraná (Sugai e

Müller, 1995 apud Ribeiro, 2000), uma vez que os regulamentos determinam que o volume

permissível de captação de água direta deve ser menor do que 50% do Q7,10 (Sarmento e Pelissari,

1999 apud Ribeiro, 2000).

No Rio Grande do Sul, a Lei 10.350, de dezembro de 1994 estabelece que a outorga de uso

dos recursos hídricos está condicionada às prioridades de uso estabelecidas no Plano Estadual de

Recursos Hídricos e nos Planos de Bacia Hidrográfica. Isto significa que a vazão de referência

poderá variar de uma bacia para outra, respeitando as particularidades de cada local. Este

procedimento é adequado e aplicado na maioria das leis de outros países.

CALIBRAGEM DE CURVAS-CHAVE EM ESTAÇÕES NÃO UNÍVOCAS

A relação cota-descarga, chamada curva de calibragem, é representada graficamente a partir

de uma série histórica de medições de descarga líquida, devidamente espaçadas ao longo da

oscilação normal do nível de um rio. Esta relação que existe entre a descarga líquida que escoa

livremente no leito fluvial e o nível d’água é uma função muito complexa que envolve

características geométricas e hidráulicas da seção transversal considerada e do canal em que a

mesma está situada.

A escolha de um bom local para a implantação de uma estação hidromética é de fundamental

importância para a minimização do afastamento dos pontos observados em relação à curva de

descarga em regime permanente. No entanto, muitas vezes os efeitos da intervenção antrópica ou

mesmo condições naturais evidenciam mudanças de comportamento fluvial de cursos d’água,

alterando o controle hidráulico das estações e, conseqüentemente, a relação cota-descarga.

Nas estações hidrométricas onde não ocorre a correspondência biunívoca entre cotas e

descargas, por motivos de instabilidade geométrica ou hidráulica, a superfície de calibragem passa a

ser definida por traçados de duas ou mais curvas-chave, simples ou cíclicas. Nestes casos, a cada


cota podem corresponder várias descargas. Jaccon e Cudo (1989) indicam a utilização de duas

metodologias de acordo com o tipo de instabilidade a que a estação encontra-se sujeita.

O primeiro método chama-se método das calibragens unívocas transitórias, e é aplicado em

estações sujeitas a condições geométricas instáveis. Consiste em traçar tantas curvas unívocas de

calibragem quanto forem os períodos homogêneos. Deve-se atentar para a localização precisa do

evento causador da descalibragem e a permanência da continuidade do hidrograma após a alteração

da curva.

Para uma condição hidráulica de regime não permanente, com variação contínua da

declividade hidráulica, indica-se a utilização dos métodos do desnível normal e gradiente

limnimétrico. Estes métodos são aplicados às estações com geometria estável, na seção de réguas ou

seção de controle. O caráter não unívoco da calibragem é devido a uma modificação progressiva das

condições de escoamento, que pode ser pela elevação ou abaixamento de um nível de jusante, mais

ou menos dependente do regime próprio do curso d’água considerado ou pela variação da

declividade hidráulica entre a cheia e a depleção, sob efeito do enchimento ou esvaziamento do leito

menor e maior.

No método do desnível normal utiliza-se uma estação equipada com duas réguas,

suficientemente distantes para medir a declividade superficial. A superfície de calibração é

representada por duas curvas: a curva de calibragem com desnível normal e a curva de correção da

descarga. Este tipo de representação não apresenta qualquer limite de utilização caso se disponha de

um indicador da causa da não-univicidade. Como desvantagens aparecem a necessidade de um

grande número de medições e a leitura de duas réguas para a estimativa das vazões. O método do

gradiente limnimétrico, da mesma forma que o método do desnível normal, permite reduzir a

superfície de calibragem a duas curvas, sendo que a variável secundária associada à cota neste

método é a velocidade de variação da cota num intervalo de tempo. Não ocorre, portanto, a

necessidade de duas réguas diferentes para a estimativa das vazões.

ESTUDO DE CASO 1: SUB BACIA 85, DO RIO JACUÍ

Descrição da bacia hidrográfica

A sub-bacia hidrográfica do rio Jacuí (SB85) situa-se praticamente no centro do estado do Rio

Grande do Sul e drena uma área de aproximadamente 42176km2. Seu principal curso d´água é o rio

Jacuí, que apresenta uma extensão de 750km, desde sua nascente, nos municípios de Passo Fundo e

Marau, até desembocar no lago Guaíba.

Entre os inúmeros afluentes do Jacuí, destacam-se pela margem direita os rios Jacuí-Mirim,

Ivai, Vacacaí-Mirim e Vacacaí e pela margem esquerda os rios Jacuizinho, Botucaraí e Pardo.


O traçado do rio Jacuí, transversalmente ao oceano, ou mais exatamente à faixa lagunar do

litoral rio-grandense, favoreceu a expansão do povoamento para oeste do estado.

Toda a área de drenagem desta sub-bacia caracteriza-se pelo uso intensivo do solo para

agricultura e pecuária. Na área norte do rio Jacuí predominam as culturas intensivas de soja e trigo,

através do sistema de cultura rotativa. Na área sul aparece, além destas culturas, o cultivo do arroz e

um incremento da pecuária. Destaca-se o uso de água para irrigação de lavouras de arroz, que

representa uma demanda hídrica anual média de 75,4m3/s, incluindo as bacias do Alto e Baixo

Jacuí, Pardo e Vacacaí e Vacacaí-Mirim (Relatório sobre a situação dos recursos hídricos no RS,

2008).

O trecho superior e médio do rio Jacuí caracteriza-se também pelo aproveitamento energético,

onde estão instaladas as UHEs de Ernestina, Passo Real, Itaúba , Salto do Jacuí e Dona Francisca.

O rio Jacuí é navegável da foz até Cachoeira do Sul, trecho onde se localizam três barragens

para navegação: Fandango, Anel de Dom Marco e Amarópolis.

Destaca-se a sub-bacia do rio Vacacaí, que drena uma área de 12050km2. Situam-se nesta

sub-bacia as barragens de armazenamento d’água para irrigação de arroz e outras culturas VAC-04,

no rio Vacacaí, VAC-6A e VAC7A, que formam o sistema do arroio das Canas (CPRM, 1996).

Rede fluviométrica na SB 85

A figura 1 apresenta a distribuição espacial da rede fluviométrica operada pela CPRM na sub-

bacia 85, assim como a distribuição das principais barragens existentes nos rios da bacia.

Discussão do problema

Em função da grande demanda de água para diferentes setores de interesse, fica clara a

necessidade de um planejamento adequado dos recursos hídricos na sub-bacia 85. Já ocorreram

conflitos de uso de água, entre lavouras de arroz e sistemas de abastecimento público,

especialmente em períodos de estiagem. Estes e outros assuntos são objetos de debates e estudos

nos quatro comitês de bacias existentes na região, quais sejam: Comitê Alto Jacuí, Comitê Baixo

Jacuí, Comitê Vacacaí/Vacacaí-mirim e Comitê Pardo (FEPAM, 2008).

O principal problema envolvente na quantificação de vazões confiáveis no rio Jacuí, tomando

como exemplo as estações de Passo São Lourenço (85642000) e Rio Pardo (85900000), refere-se ao

efeito de remanso provocado respectivamente pelas barragens de nível de Fandango e Amarópolis,

cujas localizações podem ser observadas na figura 1.


Figura 1 - Mapa da sub-bacia do rio Jacuí – 85

O rio Jacuí apresenta 230km de via navegável no trecho situado entre as cidades de Porto

Alegre e Cachoeira do Sul para embarcações de 2,50m de calado. Com a utilização da eclusa de

Fandango, implantada em 1958, o calado de 2,50m é obtido em mais 21km acima (Baixio de São

Lourenço), perfazendo um total de 251km (AHSUL, 1989). Os efeitos dos barramentos ao longo do

curso do rio apresentam-se potencializados principalmente nos meses de novembro a março, onde

ocorre uma sobreposição de fatores em função dos níveis mais baixos do curso d´água e das

maiores captações para irrigação de arroz.

Jaccon e Cudo (1989) destacam a dificuldade normal inerente à calibragem em cotas baixas.

As razões apresentadas pelos autores relacionam-se principalmente à péssima sensibilidade das

seções naturais em níveis baixos e à grande instabilidade influenciada por qualquer variação do

perfil transversal.

Constata-se que certas estações hidrométricas, que se apresentam com uma boa qualidade de

traçado em descargas superiores, sejam totalmente inadaptadas ao controle de vazões de estiagem.

É o que ocorre para o caso das estações já citadas no rio Jacuí, e que pode ser observado nas curvas

de calibragem constantes nas figuras 2 a 5.

As medições apresentam-se estáveis nos ramos superiores e dispersas nas cotas inferiores a

2m. Para o caso do ramo inferior de Passo São Lourenço, cerca de 24% das medições apresentam-se


com diferenças relativas às vazões estimadas superiores a 15%, reduzindo o R-quadrado em relação

ao ramo superior, de 99% para 77%. A dispersão dos pontos é conseqüência do remanso, que

provoca a modificação da declividade superficial em decorrência da variação do controle de jusante

através da elevação ou abaixamento do nível do rio.

85642000 - RIO JACUÍ EM PASSO SÃO LOURENÇO CURVA-CHAVE

10

100

1000

10000

100 1.000 10.000

Vazão ( m3/s )

Cota

( c

m )

curva-chave de 01/06/86 a 31/12/07

medições de 14/07/86 a 13/08/94

medições de 16/08/95 a 09/11/01

medições de 26/01/02 a 09/10/06

medições de 19/03/07 a 28/11/07

medições sob efeito de remanso - desconsideradas

medições com ADCP

Figura 2 - Curva-chave para a estação de Passo São Lourenço (85642000)

85642000 - RIO JACUÍ EM PASSO SÃO LOURENÇO CURVA-CHAVE - RAMO BAIXO

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

Vazão ( m3/s )

Cota

( c

m )

curva-chave de 01/06/86 a 31/12/06

medições de 14/07/86 a 13/08/94

medições de 16/08/95 a 09/11/01

medições de 26/01/02 a 09/10/06

medições de 19/03/07 a 28/11/07

medições sob efeito de remanso - não consideradas

curva-chave de 01/06/86 a 31/12/07

Figura 3 - Curva-chave para a estação de Passo São Lourenço (85642000): ramo baixo


Segundo dados fornecidos pela AHSUL (1989), a barragem do Fandango, situada a menos de

20km a jusante de Passo do São Lourenço, provoca um remanso cuja extensão é superior a 60km,

ultrapassando a foz do Vacacaí, principal tributário pela margem direita do Jacuí.

A estação de Rio Pardo, também sob influência de remanso no rio Jacuí, localiza-se

aproximadamente a 65km a jusante da barragem de Amarópolis. Esta barragem entrou em operação

em 1974 e é constituída de dois passos navegáveis com um represamento a montante da barragem

de 5,50m, produzindo um estirão navegável de 103km (AHSUL, 1989).

Nas figuras 4 e 5, podem ser observadas as curvas de calibragem vigentes para a estação de

Rio Pardo. Da mesma forma que ocorre em Passo São Lourenço, verifica-se um desequilíbrio

bastante significativo entre a calibragem no ramo inferior e médio-superior. Considerando o ramo

inferior, em cotas abaixo de 3m, constata-se que mais de 50% das medições apresentam-se com

diferenças relativas às vazões estimadas superiores a 15%, reduzindo o R-quadrado em relação ao

ramo médio-superior, de 97% para 9%. Comprova-se o desequilíbrio gerado na faixa de cotas

compreendidas pelo calado de navegação no rio Jacuí.

85900000 - RIO JACUÍ EM RIO PARDO CURVA-CHAVE

10

100

1000

10000

10 100 1000 10000

Vazão ( m3/s )

Cota

( c

m )

curva-chave 3 de 29/07/87 a 31/12/07 CPRMmedições de 23/01/02 a 07/10/06medições de 17/03/07 a 25/11/07medições de 13/11/87 a 07/11/01curva de 12/12/39 a 12/12/1977 e de 14/07/1987 a 2005 ANAdesconsideradasMedições com ADCP

Figura 4 - Curva-chave para a estação de Rio Pardo (85900000)


85900000 - RIO JACUÍ EM RIO PARDO CURVA-CHAVE

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Vazão ( m3/s )

Cota

( c

m )

curva-chave 3 de 29/07/87 a 31/12/07 CPRM

medições de 23/01/02 a 07/10/06

medições de 17/03/07 a 25/11/07

medições de 13/11/87 a 07/11/01

desconsideradas

Medições com ADCP

Figura 5 - Curva-chave para a estação de Rio Pardo (85900000)

Cabe ressaltar que se torna necessária a realização de medições com uma freqüência maior

para subsidiar uma série mais confiável e com dados equilibrados quantitativamente ao longo de

toda extensão das curvas-chave apresentadas. A análise realizada, tanto para Rio Pardo como para

Passo São Lourenço, somente deve ser utilizada como indicativo da interferência do regime de

escoamento na calibragem das curvas e da necessidade de reavaliação das metodologias utilizadas

para o seu traçado.

A curva de permanência de vazões médias diárias também mostra-se como uma ferramenta

fundamental na análise de traçado de curvas situadas preferencialmente no mesmo rio de uma bacia.

Comparando a proporcionalidade entre os valores das diversas estações nas curvas de permanência

de vazões diárias, é possível verificar se a curva-chave possui traçado adequado em toda a sua

amplitude de cotas (Tavares et al., 2004).

A figura 6 apresenta a curva de permanência elaborada para as três estações da CPRM

localizadas no rio Jacuí.

Fica mais uma vez evidente o desequilíbrio para vazões geradas, principalmente na faixa de

vazões da Q95%. Ressalta-se a importância da quantificação destas vazões para efeitos de balanço

hídrico para a outorga do uso de água.


Rio Jacuí curvas de permanência 1986_2006

100

1000

10000

10000 100000

Área de drenagem

Vazã

o (m

3/s)

5% 01 a 0625% 01 a 0650% 01 a 0675% 01 a 0695% 01 a 06

dona

fran

cisc

a

rio p

ardo

São

Lou

renç

o

5%

25%

50%

75%

95%

Figura 6 - Curva de permanência no rio Jacuí

ESTUDO DE CASO 2: SUB BACIA DO RIO GRAVATAÍ

Descrição da bacia hidrográfica

A sub-bacia do rio Gravataí localiza-se na região nordeste do Estado, tendo como limites

principais a Lagoa dos Patos, o Lago Guaíba e a bacia do rio dos Sinos. Sua área de contribuição

insere-se na sub-bacia 87, da Lagoa dos Patos.

Ocupa uma extensa planície, com declividades muito pequenas e lençol freático elevado,

condições propícias à formação de banhados, áreas alagadiças e curso sinuoso pouco definido. O

complexo de vários banhados existentes na sub-bacia é denominado de Banhado Grande.

As duas principais bacias de contribuição do Gravataí são a do arroio Demétrio ao norte e a

do arroio do Vigário.

O rio Gravataí nasce próximo ao litoral do estado do Rio Grande do Sul, no município de

Santo Antônio da Patrulha, percorre 65km no sentido leste/oeste, até sua foz no Delta do Jacuí,

entre os municípios de Canoas e Porto Alegre. Sua bacia hidrográfica com aproximadamente

2020km2 de área de drenagem, é caracterizada por ocupação agropecuária junto às nascentes e

urbana e industrial próximo à foz (CPRM, 1998).

As águas da bacia são utilizadas para abastecimento público e industrial, diluição de despejos

domésticos e industriais, pecuária, irrigação e transporte hidroviário. Destaca-se o uso de água para


irrigação, principalmente para o cultivo de arroz, que representa uma demanda hídrica anual média

de 6,44m3/s (Relatório sobre a situação dos recursos hídricos no RS, 2008).

Rede fluviométrica na SB 87

A figura 7 apresenta um detalhe da distribuição espacial da rede fluviométrica operada pela

CPRM na sub-bacia 87, da Lagoa dos Patos.

Figura 7 - Mapa da sub-bacia do rio Gravataí, na sub-bacia 87

Discussão do problema

Considerando-se que as vazões necessárias para o abastecimento público, manutenção da

vazão ecológica, o consumo para irrigação, a demanda para o abastecimento industrial e em

contrapartida a baixa disponibilidade hídrica do rio em épocas de estiagem, destacam-se os

inúmeros conflitos e a situação crítica da sub-bacia do rio Gravataí, principalmente no período de

novembro a março. Além disso, a redução da área dos banhados pela construção de canais de

drenagem, em especial o canal executado pelo DNOS fez aumentar a freqüência das vazões

mínimas na época de estiagem, uma vez que os banhados tinham a funcionalidade de reservatórios

naturais. Da mesma forma que ocorre na sub-bacia do rio Jacuí, os problemas relacionados à


disponibilidade hídrica ficam potencializados nos meses de estiagem, o que coincide com a alta

demanda de água para a cultura de arroz. Os conflitos de uso da água são comuns nesta bacia.

As baixas cotas observadas nos meses de estiagem, a permanência de áreas planas na sub-

bacia, a proximidade do Lago Guaíba e a grande diferença de volumes de água de contribuição

entre o rio Gravataí e o Lago são fatores que condicionam o estabelecimento de um regime

hidrológico bastante peculiar e complexo no rio Gravataí. Ocorre retenção de água em período de

estiagem e inversão de fluxo nos trechos inferiores devido ao efeito de remanso provocado pelo

Lago Guaíba (CPRM, 1998).

Estudos de escoamento dos trechos inferiores dos tributários do Lago Guaíba, realizados na

década de 80 no extinto DNAEE (Jaccon, 1987) relatam que a característica hidráulica essencial do

Lago Guaíba é a não-permanência do regime, apresentando ondulações de até 50cm de amplitude,

devido principalmente ao vento, o que explica sua ausência em certos dias. Este efeito se propaga a

montante ocorrendo em todos os tributários do Lago e dificultando de maneira significativa a

elaboração de curvas de calibragem confiáveis.

Será apresentado a seguir o resultado do estudo desenvolvido na CPRM para a elaboração da

curva de calibragem da estação de Passo das Canoas Auxiliar (87399000) utilizando o método do

desnível normal, anteriormente descrito (CPRM, 1998). A justificativa para a aplicação desta

metodologia foi a grande dispersão apresentada pelas medições de descarga líquida, especialmente

no ramo baixo da curva, em decorrência do remanso provocado pelo Lago Guaíba, localizado

aproximadamente a 30km jusante da estação.

Procurou-se estabelecer correlações entre as medições de descarga da estação de Passo das

Canoas Auxiliar, Albatroz e Praça da Harmonia (operada pelo SPH-Superintendência de Portos e

Hidrovias), sendo as duas primeiras no próprio rio Gravataí e a última no Lago Guaíba. Como os

desníveis entre Passo das Canoas Auxiliar e as estações no rio Gravataí não foram significativos,

descartou-se a utilização destas duas estações. A estação de Praça da Harmonia (em vermelho na

figura 7) foi utilizada como régua de declividade (ou 2a régua).

Primeiramente ajustou-se uma curva de calibragem, chamada curva-chave básica,

relacionando as cotas e descargas das medições líquidas da própria estação (Passo das Canoas

Auxiliar). A figura 8 ilustra a curva-chave básica, onde pode ser observada uma grande dispersão

nos dados de medição. Esta característica retrata a condição de não-univicidade, fator condicional

para a aplicação do método.


87399000 - RIO GRAVATAÍ EM PASSO DAS CANOAS AUXILIAR CURVA BÁSICA

10

100

1000

0,1 1 10 100 1000

vazões (m3/s)

cota

(cm

)

medições de 24/03/78 a 27/06/95

medições de 16/10/95 a 09/11/01

medições de 23/01/02 a 21/09/05

medições de 05/08/06 a 23/05/07

curva-chave básica

.

Figura 8 - Curva-chave básica para a estação de Passo das Canoas Auxiliar (87399000)

Às vazões calculadas a partir da curva-chave básica, aplicaram-se correções em função dos

níveis em Praça da Harmonia. Estas correções foram estabelecidas através de duas equações,

conforme os níveis em Passo das Canoas Auxiliar fossem inferiores ou superiores a 2,0m (Tabela

1).

Tabela1 - Correções de descargas em função do nível N no Lago Guaíba

Níveis em Passo das Canoas Auxiliar Equações

<2,0m Q= 3,89265 – 0,03747*N + Qbásica

≥2,0m Q= 3,18239 – 0,03552*N + Qbásica

As equações apresentadas definiram um feixe de curvas que permite avaliar o efeito que o

nível do Lago Guaíba (PHAR) exerce sobre o escoamento do rio Gravataí (figura 9).


87399000 - RIO GRAVATAI EM PASSO DAS CANOAS AUXILIAR CURVAS-CHAVES

10

100

1000

0,1 1 10 100 1000

vazões (m3/s)

cota

s (c

m)

medições de 24/03/78 a 23/05/07

PHAR=0

PHAR=50

PHAR=100

PHAR=150

PHAR=200

curva-chave básicacurva básica

Figura 9 - Curva-chave básica para a estação de Passo das Canoas Auxiliar (87399000)

Conforme menores as cotas no Lago Guaíba (em Praça da Harmonia), maiores as correções

no sentido de acréscimo de vazões em Passo das Canoas Auxiliar em relação às descargas geradas

através da curva básica. Até o limite de cotas de influência do Lago de maneira a inverter a

correção: às maiores cotas no Lago representam correções no sentido de decréscimo de vazões em

relação à curva básica.

O hidrograma apresentado a seguir (figura 10) mostra o efeito das correções de vazões

aplicado num mês de estiagem na bacia.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Dias

Vazã

o (m

3/s)

0

20

40

60

80

100

120

Cotas Praça da H

armonia (cm

)

Qbásica P.Canoas Aux (m3/s)Qcorrigida p/ cota P_Harmonia (m3/s)COTAS P.Harmonia

Figura 10 - Hidrograma com correções de vazão em Passo das Canoas Auxiliar


CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Espera-se que a ferramenta de correções em curvas de calibragem, aplicada com êxito na sub-

bacia do rio Gravataí, seja também testada em outras bacias problemáticas, como é o caso da sub-

bacia do rio Jacuí.

Em relação à bacia da Lagoa dos Patos (SB87), existe a demanda de reavaliação de curvas-

chave em três estações, em função da grande dispersão provocada pelo remanso do Lago Guaíba.

As seguintes estações operadas pela CPRM nos formadores do Lago Guaíba (figura 7) apresentam

problemas de remanso: São Leopoldo (87382000), na sub-bacia do rio dos Sinos, Passo do Caí

(87300000) e Passo do Montenegro (87270000), ambas na sub-bacia do rio Caí. Nestas duas

últimas estações não existem curvas definidas em função da grande dispersão das medições de

descarga líquida. Na estação de São Leopoldo a curva traçada ocasiona problemas no balanço de

vazões com estações localizadas a montante, no mesmo rio. Cabe ressaltar que a existência de

postos nos principais formadores do Lago é de fundamental importância devido à necessidade da

quantificação tanto da disponibilidade quantitativa quanto qualitativa dos recursos hídricos.

Para a aplicação de métodos de calibragem de curvas utilizando as metodologias

referenciadas neste trabalho, de forma a alcançar uma precisão razoável no cálculo das vazões de

referência, torna-se indispensável a geração de registros precisos - para o detalhamento de

declividades baixas - e contínuos – para a captação da rápida variação da declividade.

Pretende-se também com este artigo clamar pela urgência de modernização da rede

hidrometeorológica, com aquisição de sistemas automáticos de monitoramento, que subsidiem a

geração de séries históricas mais confiáveis e detalhadas.


BIBLIOGRAFIA

ADMINISTRAÇÃO DAS HIDROVIAS DO SUL – AHSUL. (1989) “Hidrovias do Sul’’. Porto Alegre. (Relatório interno) CPRM – Serviço Geológico do Brasil. (1996). “Projeto Análise de Consistência de Dados Fluviométricos Bacias do Atlântico Sul, trecho sudeste sub-bacia 85”: relatório técnico. Porto Alegre. 180p. (Inédito) CPRM – Serviço Geológico do Brasil. (1998) “Projeto Análise de Consistência de Dados Fluviométricos Bacias do Atlântico Sul, trecho sudeste sub-bacia 87, sub-bacia do Rio Gravataí”: relatório técnico. Porto Alegre. 96p. (Inédito) FEPAM. “Qualidade Ambiental, região hidrográfica do Guaíba: rio Jacuí”. Porto Alegre. Disponível em:< http://www.fepam.rs.gov.br/qualidade/jacui.asp > Acesso em 01 jul. 2008 JACCON, G.; CUDO, K. J. (1989). “Hidrologia curva-chave: análise e traçado”. Brasília: DNAEE;CNPQ;ORSTROM. 273 p. JACCON, G. (1987) “Estudo do escoamento dos trechos inferiores dos tributários do Guaíba”. Porto Alegre: DNAEE. 1 v. RELATÓRIO anual sobre a situação dos recursos hídricos no estado do Rio Grande do Sul: primeiro relatório. Porto Alegre: SEMA/DRH/FEPAM, {1998-2002]. Disponível em: < http://www.sema.rs.gov.br/sema/html/pdf/modulo1.pdf> Acesso em: 01 jul. 2008. RIBEIRO, M. M. R. (2000). “Alternativas para a outorga e a cobrança pelo uso da água: simulação de um caso”. 1 v. Tese (Doutorado em recursos Hídricos e saneamento Ambiental). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. TAVARES, J. C.; ALVES, M. M. S.; MOREIRA, F. M.; MARQUES, J. L.; QUEROBIM, J. V.; BRANDÃO, C.; CARDOSO NETO, A.; BARROS, M. (2004) “Diretrizes para análise de dados hidrométricos e normas de identificação de correções e preenchimento de falhas”: versão preliminar. Brasília: ANA/CPRM. 15 p.


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curvas de calibragem em estações instaveis

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