TEMA 4 - Regularização de vazão

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Regularização de vazão
Prof. Marcos Filgueiras Jorge
Descrição
A medição de vazão e o dimensionamento de reservatórios, obtenção e análise de dados hidrológicos e dos
impactos ambientais.
Propósito
A análise criteriosa da disponibilidade hídrica a partir de dados hidrológicos e ferramentas estatísticas, e
utilização consciente de métodos de dimensionamento de reservatório é essencial ao profissional na tomada de
decisão sobre a regularização da vazão, a fim de minimizar riscos e impactos ambientais.
Objetivos
Módulo 1
Análise de dados hidrológicos
Reconhecer diferentes técnicas de análise de dados hidrológicos.
Módulo 2
Reservatórios
Identificar os principais componentes de um reservatório.
Módulo 3
Dimensionamento de reservatórios
Analisar alguns métodos utilizados no dimensionamento de reservatórios.
Módulo 4
Impactos ambientais
Avaliar possíveis impactos ambientais decorrentes da regularização de vazão.
Introdução
Para iniciar, veja um panorama geral do que é regularização de vazão. Vamos lá!

1 - Análise de dados hidrológicos
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer diferentes técnicas de análise de dados
hidrológicos.
Vamos começar!
Análise de dados hidrológicos
Por meio do ciclo hidrológico, processos, como evaporação, condensação, precipitação, escoamento superficial,
infiltração e evapotranspiração, se alternam continuamente, alterando a quantidade e a qualidade da água, cuja
distribuição irregular, espacial e temporal, pode ser descrita por variáveis hidrológicas. As variáveis hidrológicas
quantitativas podem ser divididas em contínuas ou discretas. Ao longo de nosso estudo, vamos conhecer

algumas técnicas para análise de dados utilizando estatística hidrológica discreta.
Medição da vazão de rios
A vazão é uma grandeza característica do escoamento superficial da água. É uma ferramenta essencial na
representação integrada de uma bacia hidrográfica que também fornece informações importantes sobre o regime
hidrológico de um rio. A vazão é definida pelo volume de água que passa por uma seção de um rio, em
determinado intervalo de tempo. Sua expressão usual é dada em metro cúbico por segundo (m3/s) ou litro por
segundo (l/s).
Saiba mais
Para determinar a área de uma bacia hidrográfica, deve-se considerar a seção onde é medida a vazão. Na seção
de um rio, é instalada uma estação hidrométrica ou fluviométrica que fornece dados sistemáticos referentes ao
local, dentre eles a vazão.
A medição da vazão é realizada por diferentes técnicas e, geralmente, de maneira indireta. É comum que seja feita
por meio da medida do nível da água e a partir de dados da área e velocidade de escoamento da água. Alguns
instrumentos de uso convencional utilizados na medição são molinetes, flutuadores e calha Parshall. Existem
equipamentos para medição da vazão tendo como referência a tecnologia Doppler que conferem maior rapidez às
medições e maior qualidade das informações obtidas. Porém, esses instrumentos possuem custo elevado e
medição parcial de velocidades em algumas seções.
ecnologia doppler
Medidores de vazão por efeito Doppler são aqueles que emitem feixes ultrassônicos, ou seja, utilizam vibrações
acústicas para medição de volume.
Medição por molinetes
O molinete é uma hélice que se movimenta pela ação da corrente de água. Seu uso é frequente quando se
pretende estimar a vazão, com base em medições de velocidade em diversos pontos de uma seção transversal
de um rio. Com os dados obtidos a partir da relação entre o número de rotações da hélice e as velocidades
medidas, é gerada uma curva de calibração.
Medição por �utuadores
ç p
A medição de vazão feita por meio de um flutuador é baseada em trechos predeterminados. Durante essa
medição, um objeto flutuante percorre a superfície da água em determinado tempo. É um método bastante
utilizado principalmente em locais de difícil acesso e emprego de equipamentos sofisticados, ou em rios que
apresentam baixa disponibilidade hídrica.
Medição por calha Parshall
A calha Parshall é uma adaptação do princípio de Venturi, sendo utilizada mundialmente na medição de vazão
em cursos abertos de água, por gravidade. É composta por três partes distintas: seção convergente ou entrada,
seção estrangulada ou garganta e seção divergente ou saída. É um medidor de baixo custo que evita acúmulo
de material suspenso e funciona em condições distintas de descarga, em escoamento livre e afogado.
No caso de avaliação da necessidade de regularização da vazão, é necessário um olhar cuidadoso sobre a vazão
pretendida para a retirada e a vazão natural de um rio. Quando a vazão natural do rio é consideravelmente maior
do que a quantidade a ser retirada, no mesmo período de estiagem, não se justifica a construção de um
reservatório. Em situação oposta, é necessário construir o reservatório prevendo uma retirada de vazão superior à
mínima natural do rio.
Reservatório para regularização de vazão em um curso d’água.
Ao usar dados já disponíveis, devem ser avaliados aqueles pertencentes à séries temporais de vazões de um rio,
pois possibilitam uma maior compreensão sobre possíveis alterações que ocorreram em um local ao longo do
tempo, como, por exemplo, aquelas derivadas da presença antrópica, ou seja, interferência humana.
Saiba mais
A vazão representada por Q7,10 é a vazão mínima anual que tem 7 dias de duração e tempo de retorno de 10 anos.
É adotada como referência em alguns estados brasileiros para fins de outorga de direito de uso da água.
Dados hidrológicos e apresentação grá�ca
Dados hidrológicos e apresentação grá�ca
O ciclo hidrológico em suas fases distintas sofre influência de diversos fatores e com interação complexa, o que
ocasiona uma aleatoriedade nos fenômenos hidrológicos. A geração e a análise de dados a partir de incertezas
nesse contexto requerem uma investigação organizada e a aplicação de estatística descritiva. As técnicas
aplicadas à hidrologia proporcionam uma avaliação de magnitude de ocorrência de um fenômeno hidrológico.
Rio Tocantins.
A coleta sistemática de dados proporciona a quantificação de processos hidrológicos. Quanto maior a extensão e
robustez dos dados coletados, maior será a compreensão sobre eles. A Agência Nacional de Águas e Saneamento
Básico (ANA) e o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) produzem e disponibilizam grande quantidade de
dados hidrológicos e hidrometeorológicos obtidos em estações.
Existe a possibilidade de que os dados coletados apresentem erro, alguns suportados pela hidrologia estatística,
como os relativos à amostragem e às variações de fenômenos naturais. Entretanto, erros aleatórios relativos à
imprecisão de leitura, os grosseiros atrelados a falhas humanas e aqueles sistemáticos, por exemplo os
originados a partir de calibração equivocada de equipamentos de medição, não são aceitáveis pela hidrologia
estatística.
Na forma tabular, pode ser difícil visualizar as observações coletadas em relação a uma variável hidrológica.
Nesse caso, o emprego de representações gráficas é de grande utilidade. Vamos conhecer a seguir alguns
exemplos de gráficos utilizados nessas representações.
Diagrama de linha
O diagrama de linha é um representante da frequência em que ocorre uma variável hidrológica,
dentro da amostra. Apresenta dois eixos: no horizontal, são representados os possíveis valores da
variável; no vertical, os números de ocorrências da mesma variável.
Diagrama uniaxial de pontos
Quando há interesse em comparar e analisar a distribuição dos dados em uma amostra, o diagrama
de pontos é utilizado. A representação gráfica ocorre a partir de uma linha e cada valor ou grupo
pequeno de valores é representado com um ponto. Logo, os valores das amostras são divididos em
intervalos pequenos. Esse diagrama é melhor utilizado quando o tamanho da amostra não excede
trinta observações e as variáveis são contínuas.
Polígono de frequências
Para representar graficamente a tabela de frequências, pode-se usar tambémo polígono de
frequências, que possibilita a compreensão sobre o padrão de distribuição de uma variável. Sua
formação está baseada na junção dos pontos médios dos topos dos retângulos de um histograma.
Curva de permanência
Ao avaliar a disponibilidade de água em um rio em decorrência de demandas, é necessário
considerar a curva de permanência, uma função que descreve a frequência da oferta das vazões. A
curva pode elucidar algumas questões, por exemplo: quando se deseja saber a porcentagem do
tempo em que um rio terá vazão disponível para atender a uma certa demanda, ou seja, qual a
disponibilidade hídrica de um rio. Demostra uma relação entre a vazão e a porcentagem de tempo
em que ela é superada ou igualada durante o tempo de construção. É frequentemente empregada
no estudo de vazões para planejamento e projeto de sistemas de recursos hídricos e como
instrumento de outorga de direito de uso da água em algumas localidades.
Histograma
A distribuição de frequências de dados de uma amostra pode ser demonstrada por um gráfico de
barras chamado de histograma. Por meio dele, pode-se analisar a representação de dados
quantitativos, em grupos de classes de frequência. Ainda é possível identificar em um histograma o
valor e a simetria na distribuição dos dados, ou seja, é utilizado para facilitar a visualização dos
dados de uma amostra. Cada barra tem em sua base a representação da classe, enquanto a altura
exibe a frequência de ocorrência de cada classe.
Estatística descritiva e construção de diagramas
A estatística descritiva sintetiza o padrão de distribuição de uma variável. Medidas frequentemente utilizadas são
de tendência central ou de dispersão.
Medidas de tendência central ou de posição
Permitem a determinação de um valor central, em torno do qual o conjunto de dados se aglomera. Confira as mais
conhecidas!
Para se obter a média aritmética simples, todos os elementos de um conjunto de dados devem ser
somados e, na sequência, divididos pelo número de elementos desse conjunto. Para uma amostra 
, é dada por:
Na média ponderada, deve-se multiplicar cada elemento pelo respectivo peso, somar todos esses
resultados e dividi-los pela soma de todos os pesos.
Outras médias são a harmônica e a geométrica . Para a primeira, considere o exemplo em que a
vazão média de um rio no trecho 1 é de 22 m3/s e no trecho 2 é de 30 m3/s, obtendo-se:
A média geométrica geralmente é aplicada a valores que aumentam sucessivamente. Por exemplo: o
aumento consecutivo na precipitação média mensal em uma região, em três meses, foi de 8%, 10% e 15%.
Inicialmente, a precipitação era de 100%, aumentou para 108%, 110% e 115%. Na forma decimal, são
representados como 1,08, 1,10 e 1,15, respectivamente.
O aumento da precipitação mensal foi, em média, de 11%.
Média 
A = {a1, a2, … , an}
x̄ =
a1 + a2 + … + an
n
x̄p =
a1 ⋅ p1 + a2 ⋅ p2 + … + an ⋅ pn
p1 + p2 + … + pn
(x̄h) (x̄g)
xg = n√a1 ⋅ a2 ⋯ ⋅ an =
3√1, 08 ⋅ 1, 10 ⋅ 1, 15 = 3√1, 37 = 1, 11–
É o resultado mais recorrente da amostra. Supondo que a temperatura média mensal de uma região, para
os meses de janeiro a abril de um ano, consecutivamente, gerou a amostra de dados A = {35°,33°,33°,28°}.
A moda é 33°C.
Permite que os dados sejam analisados com menos distorções do que a média aritmética. Para dados
ordenados de uma amostra A, temos:
1º caso — Quantidade par de elementos:
2º caso — Quantidade ímpar de elementos:
Medidas de variabilidade ou dispersão
Representam o grau de variabilidade dos dados de uma amostra em torno do valor central. As principais medidas
são:
É a diferença entre o maior e o menor valor de uma amostra. Como alguns elementos da amostra são
ignorados nessa abordagem, essa medida é pouco representativa.
Moda 
Mediana 
A = {a1, a2, a3, a4}
xmd =
a2 + a3
2
A = {a1, a2, a3}
xmd = a2
Amplitude 
É a média das distâncias entre cada dado da amostra e o valor central (média). O cálculo é laborioso e,
considerando uma amostra , é dado por:
Proporciona uma análise da distância entre cada elemento de uma amostra e o valor central. Para uma
amostra , com média , temos:
Utilizado alternativamente ao desvio médio absoluto. Quando os valores da amostra estão próximos da
média, o desvio padrão é baixo. É dado por .
Por exemplo, as temperaturas mínimas registradas em três dias, em dois municípios diferentes, foram
10°C, 9°C, 11°C e 6°C, 10°C e 14°C, respectivamente. A temperatura média em ambos foi de 10°C, porém o
desvio padrão é menor no primeiro município.
Técnicas gráficas dessas abordagens são o diagrama box plot e o gráfico ramo e folha.
Diagrama box plot: proporciona uma visão geral de possíveis alterações nos dados do conjunto e identifica
onde estão situados 50% dos valores mais prováveis, os valores extremos e a mediana.
Gráfico ramo e folha: frequentemente utilizado para conjunto amostral pequeno, evita a perda de informações
dos dados e destaca os pontos extremos do conjunto.
Variáveis aleatórias discretas
Desvio médio absoluto 
A = {a1, … , an}
d =
|a1 − x| + ⋯ + |an − x|
n
––
Variância 
A = {a1, a2, … , an} x̄
s2 =
(a1 − x̄)
2 + … + (an − x̄)
2
n − 1
Desvio padrão 
s = √ variância  = √s2
Variáveis aleatórias discretas
As variáveis aleatórias são abordadas dentro da teoria de probabilidade, desse modo as distribuições de
probabilidade atuam como ferramentas na modelagem de fenômenos aleatórios. Precipitação, evaporação,
transpiração, escoamento superficial e escoamento subterrâneo são exemplos de fenômenos aleatórios e,
portanto, estão sujeitos à análise a partir de variáveis aleatórias.
O ciclo da água.
As variáveis aleatórias são funções reais definidas em um espaço amostral e podem ser discretas ou contínuas. É
chamada de discreta quando o número de valores possíveis de uma variável, ou seja, sua imagem, for um
conjunto finito ou enumerável. Um exemplo de variável hidrológica discreta é o número de meses em um ano, em
que a vazão de um rio de determinada localidade está abaixo da esperada, sendo que os valores possíveis estão
contidos na amostra {0, 1, 2, 3, 4, ..., 12} de números inteiros.
Em hidrologia, existem três categorias que reúnem os modelos de variáveis aleatórias discretas mais conhecidos.
A primeira trata dos processos de Bernoulli, a segunda é referente aos processos de Poisson e a terceira
apresenta as distribuições hipergeométricas e multinomiais.
Processos de Bernoulli
O Processo de Bernoulli está relacionado a experimentos aleatórios que produzem eventos, dando origem a
somente dois resultados possíveis e contrários. Por exemplo, cada nova barragem criada é uma tentativa, que
poderá gerar como resultados “com defeito” ou “sem defeito”, que se traduzem em “sucesso” ou “fracasso”. No
processo de Bernoulli, as tentativas são independentes e a probabilidade de sucesso permanece constante.
Considerando o espaço amostral do exemplo acima como {S, F}, com probabilidade p de ocorrência de um evento
e variável aleatória X (x = 0,1) associada, a função massa de probabilidades é dada por:
Rotacione a tela. 
Três diferentes tipos de variáveis aleatórias discretas estão associados aos processos de Bernoulli. Vejamos!
Binomial
p(x) = px(1 − p)1−x, com 0 ≤ p ≤ 1
Binomial
Quando está relacionada ao número de sucessos em n repetições.
Geométrica
Quando está relacionada às repetições independentes e suficientes para que o sucesso seja único.
Binomial negativa
Quando há repetições independentes e suficientes para que determinado número de sucessos aconteça.
Processos de Poisson
Dentre os processos estocásticos, ou seja, os conjuntos de variáveis aleatórias que demonstram a evolução de
um sistema hídrico de modo global, os de Poisson apresentam elevada importância. No Processo de Poisson, o
tempo exato dos eventos discretos que compõem uma série de dados é aleatório, mas o tempo médio entre os
eventos é conhecido.
Exemplo
Suponha que a cheia de retorno em determinada localidade ocorra em média a cada 10 anos. Uma ocorrêncianão
afeta a probabilidade da próxima cheia. As cheias são eventos que se desenvolvem em uma escala de tempo com
espaçamento aleatório e conhecemos o tempo médio entre as ocorrências.
Algumas distribuições de variáveis aleatórias discretas possuem requisitos que diferem daqueles necessários à
modelagem das variáveis componentes dos Processos de Bernoulli e Poisson, como a distribuição
hipergeométrica e a multinomial.
Distribuições hipergeométricas
A distribuição hipergeométrica é utilizada quando na amostragem não há reposição do elemento amostrado de
uma população finita. Sem a reposição, ocorre uma mudança sistemática na probabilidade de sucesso do evento
e, nesse caso, o processo de Bernoulli não é aplicado.
Exemplo
Considere que a vazão em um rio durante 18 dias do mês de janeiro esteve abaixo do valor esperado e as vazões
registradas foram eventos independentes. Selecionando uma amostra de 7 dias no conjunto amostral, calcula-se a
probabilidade de a vazão estar baixa em 5 desses dias.
Distribuições multinomiais
f
A distribuição multinomial é tida como uma forma generalizada de apresentação da distribuição binomial em
casos com mais de dois resultados possíveis. Para que uma distribuição seja considerada multinomial, ela deve
englobar n ensaios, cada qual contendo um número discreto de resultados possíveis.
Saiba mais
Essa distribuição é aplicada em determinadas situações, como, por exemplo, ao assumir que as temperaturas em
uma localidade foram elevadas nos dias acima de 35°C, que foram baixas quando menores que 22°C e as
probabilidades de ocorrências desses eventos foram de 0,3 e 0,5, respectivamente. A partir dessas informações,
calcula-se a probabilidade de que, em 20 anos, tenham 6 anos com temperaturas elevadas e 8 anos com
temperaturas baixas.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Na amostra de dados referente às vazões obtidas
de uma seção de rio para os meses de fevereiro a julho em determinada localidade, a média, a moda e a
mediana são, respectivamente:
Parabéns! A alternativa C está correta.
Para a média, temos: . A moda é igual a 9, pois é o
valor mais recorrente na amostra. Para a mediana, devemos ordenar os valores: 3, 4, 7, 9, 9, 10. Como a
quantidade de elementos na amostra é par, os dois elementos centrais são somados e divididos por dois 
A = {10m3/s, 9m3/s, 9m3/s, 7m3/s, 4m3/s, 3m3/s}
A 10m3/s, 9m3/s e 8m3/s.
B 6m3/s, 9m3/s e 10m3/s.
C 7m3/s, 9m3/s e 8m3/s.
D 10m3/s, 9m3/s e 8m3/s.
E 7m3/s, 8m3/s e 9m3/s.
 média  =
(10 + 9 + 9 + 7 + 4 + 3)
6
=
42
6
= 7 m3/s
.
Questão 2
Assinale a opção que corresponde à representação gráfica a seguir.
Parabéns! A alternativa D está correta.
O histograma é uma representação gráfica de dados previamente tabulados, na qual são mostradas barras ou
colunas que facilitam a visualização de informações.
=
7 + 9
2
= 8
A Diagrama de linha
B Processos de Bernoulli
C Gráfico ramo e folha
D Histograma
E Diagrama box plot
2 - Reservatórios
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os principais componentes de um
reservatório.
Vamos começar!
Reservatórios
Diversos reservatórios foram construídos em atendimento à crescente demanda por água, sendo considerados
um símbolo da habilidade humana de controle e utilização de um recurso da natureza, o recurso hídrico.
Alguns foram projetados especialmente visando à geração de energia elétrica. Após anos de apogeu, essa

tendência começou a ser substituída a partir do surgimento de outras fontes de energia, como a solar e a eólica. A
construção de reservatórios de regularização tem sido uma importante ferramenta na busca da sustentabilidade
hídrica em locais onde há limitação ou distribuição temporal variável de recursos hídricos.
Aspectos gerais
Uma das principais funções da regularização de cursos d’água é gerar uma vazão constante ou que apresente
pouca variação ao longo do tempo. Construir reservatórios é de grande importância para um local, pois apresenta
estreita relação com o desenvolvimento econômico. Contudo, deve-se avaliar o custo-benefício dessas
construções, uma vez que pode gerar diversos impactos ambientais. A retirada a montante dos reservatórios tem
motivado a geração de conflitos entre usuários, frente à redução da capacidade de regularização de vazão desses
reservatórios devido ao uso da água na irrigação e na geração de energia, especialmente.
Saiba mais
Inicialmente, os impactos ambientais provenientes da construção de reservatórios que causavam maior
preocupação eram aqueles oriundos da inundação de uma grande área de floresta e a transformação da
velocidade da água, alterando um ambiente lótico em lêntico, que mudavam características de qualidade da água
associadas a essa transformação. Posteriormente, ficaram notáveis os impactos causados a jusante dos
reservatórios e dos pontos de captação que alteram o regime hidrológico do rio.
Tanto os processos físicos como os químicos e biológicos do sistema sofrem profundas mudanças em escala
temporal e espacial, com a construção de reservatórios. Para solucionar essa questão, foram impostas restrições
à quantidade de água retirada de um rio para o consumo humano, de modo que uma vazão mínima deveria
permanecer, a chamada vazão ecológica. Assim, ficou assegurado que a vazão remanescente nos rios durante os
períodos de estiagem fosse o suficiente para não provocara escassez do oxigênio necessário para a manutenção
do ecossistema fluvial.
Para regular as principais bacias hidrográficas brasileiras foram construídos reservatórios, os quais, isolados ou
associados em forma de cascata, configuram empreendimentos impactantes, qualitativa e quantitativamente, nos
ecossistemas de águas interiores.
Um reservatório é uma construção composta pela formação artificial de lagos ou por
uma barragem artificial de um vale natural com vazões do curso hídrico sujeitas a
controle.
Independentemente de seu tamanho ou de sua finalidade, a função de um reservatório é a de regular, a fim de
atender às diferentes demandas dos usuários do recurso hídrico ou à manutenção da vazão.
Usina Hidrelétrica de Itaipu.
Quando se trata de um reservatório de acumulação, o principal objetivo é reter o excesso de água captado no
período chuvoso para aproveitá-lo no período de seca. Ainda, é possível que esse reservatório atenue os efeitos de
enchentes a jusante. No caso de irrigação ou abastecimento público, os reservatórios de distribuição têm a
função de regular a demanda ao longo do dia para assegurar a correta distribuição da água entre os usuários além
de atender à demanda de modo regular, inclusive em horários de picos.
Características de reservatórios
Quanto à característica física de um reservatório, destaca-se a capacidade de armazenamento determinada a
partir de levantamento topográfico. Alguns aspectos a serem considerados são profundidade, largura,
comprimento, área de drenagem, área da superfície líquida, volume e comprimento das margens. Os níveis e
volumes característicos podem descrever um reservatório.
Veja a seguir!
Nível de água mínimo operacional
É referente à cota mínima necessária para o correto funcionamento do reservatório. Através dessa
cota, é definido o limite superior do volume morto e o limite inferior do volume útil do reservatório. A
fim de evitar que sejam formados vórtices no início da tomada de água, geralmente o nível de água
mínimo operacional é estabelecido acima do limite superior da estrutura onde ocorre a tomada de
á tó i
água no reservatório.
Volume morto
Representa a fração que está inativa dentre o volume total do reservatório, ou seja, indisponível para
o aproveitamento da água. Sendo assim, é o volume de água que está abaixo do nível mínimo
operacional.
Nível máximo operacional
Estipula o limite superior do volume útil de um reservatório, correspondendo à cota máxima
admitida para o funcionamento do reservatório. Frequentemente, esse nível encontra-se no mesmopatamar da crista do extravasor ou da borda superior das comportas do vertedor.
Volume útil
É utilizado na operação do reservatório e que atende às diferentes demandas pelo uso do recurso
hídrico. As perdas de água por evaporação e por infiltração no solo devem ser mensuradas quando
representarem valores significativos. O volume útil encontra-se entre os níveis de água mínimo
operacional e máximo operacional.
Nível máximo maximorum
Está voltado para atender à demanda de ondas de cheia e está atrelado à sobrelevação máxima do
nível de água.
Volume de espera
É também conhecido por volume para o controle de cheias e se refere à fração do volume útil do
tó i tá lt d t i t d d d h i A i d t d à
Balanço hídrico dos reservatórios
O balanço hídrico pode ser entendido como a verificação da entrada e da saída de água no reservatório, previstas
no ciclo hidrológico. Seu objetivo é confrontar a disponibilidade de água frente às demandas hídricas em
quantidade e qualidade. Esse estudo é um hábil instrumento que produz estimativas mensais de disponibilidade
hídrica em uma região sendo de elevada importância para os gestores, como auxiliar no planejamento e na
operação de reservatórios.
Elaborar um diagnóstico hídrico de modo correto diminui consideravelmente o risco de
desastres, de problemas operacionais e financeiros.
Os modelos de análise de cursos hídricos são geralmente categorizados como de simulação, otimização ou uma
combinação das duas categorias. Ambos os modelos vislumbram conhecer as questões que possivelmente
surgirão ao longo do tempo após a implementação de uma política operacional.
reservatório que está voltada para o amortecimento de ondas de cheia. Assim, pode atender às
restrições da vazão do rio a jusante, como a capacidade de recebimento de água pelo rio e proteção
de estruturas construídas.
Cota da crista do barramento
É encontrada a partir de uma sobrelevação ao nível de água máximo maximorum chamada de
borda livre. Sua função é impedir transbordamentos sobre a crista em condições adversas e
assegurar que as ondas formadas pelo vento não ultrapassem a crista da barragem.
Estação de bombeamento 1 do Eixo Norte, em Cabrobó
Caso haja poucas alternativas a serem avaliadas, a simulação é frequentemente utilizada. Se a combinação de
possíveis valores atribuídos às variáveis analisadas for infinita, o emprego desse método se torna dispendioso e
inviável. Quando é desejável reconhecer a melhor política operacional a ser empregada, o modelo de otimização é
aplicado.
Os fatores envolvidos na decisão permitem variações e podem ser maximizados ou minimizados para serem
aplicados em soluções de funções-objetivo.
Para o cálculo do balanço hídrico quantitativo, são consideradas as disponibilidades hídricas e as demandas
hídricas. O balanço é elaborado utilizando um modelo matemático, a partir de uma base hidrográfica predefinida,
inserindo dados obtidos com relação à disponibilidade hídrica e de usos de água na base hidrográfica
considerada. Isso proporciona uma simulação qualitativa e quantitativa, verificando os impactos dos usos sobre a
disponibilidade e a qualidade da água.
A equação que define o balanço hídrico pode ser escrita do seguinte modo:
 
 
Onde: = precipitação; = vazão afluente; = perda por evaporação; = demandas; =
vazão de restituição; = perdas por infiltração; = variação de volume de armazenamento; =
variação de tempo. Em período de estiagem é igual a zero.
Rotacione a tela. 
A bacia hidrográfica é o espaço mais apropriado para a avaliação do comportamento hídrico de um curso d’água
porque delimita a área de entrada, o percurso, a saída de água e a seção do rio. No desenvolvimento de projetos, o
domínio regional ou local deve ser estabelecido, o que implica na seleção dos elementos componentes mais
importantes. Dentro do contexto do ciclo hidrológico, são considerados a evapotranspiração, a precipitação, o
escoamento superficial da água e a percolação em níveis mais profundos, além da infiltração.
Saiba mais
Diversos parâmetros podem ser considerados para a avaliação do balanço hídrico, tais como: demanda
bioquímica de oxigênio (DBO), oxigênio dissolvido (OD), fósforo total e suas frações (fósforo orgânico e
inorgânico), coliformes termotolerantes (fecais) ou E. Coli e nitrogênio total. A escolha de parâmetros baseia-se na
P + Qin − E − ΣQd − Qout − I =
ΔV ol
Δt
P Qin E ΣQd Qout
I ΔV ol Δt
P
identificação dos principais indicadores da qualidade da água na região a ser avaliada e por estarem
correlacionados com possível uso da água, por exemplo, com o lançamento de esgoto doméstico sem
tratamento.
Vertedores e descarregadores de fundo
Os vertedores e descarregadores de fundo podem ser definidos como paredes, diques ou aberturas sobre as
quais um líquido escoa. Os descarregadores são condutos instalados próximos à base do barramento para
eliminar do reservatório o sedimento depositado, sendo amplamente utilizados no controle da sedimentação de
reservatórios. O termo também é aplicado aos extravasores de represas.
Componentes básicos de um reservatório.
Dentre as estruturas mais importantes de um reservatório, está o descarregador de fundo. Sua importância está
atrelada à regulação dos níveis do reservatório e à segurança da barragem. As principais funções do
descarregador de fundo são:
Permitir a passagem de água do reservatório para jusante enquanto os níveis de água estão baixos e os
vertedouros e outras tomadas de água estão inutilizáveis.
Eliminação de cheias enquanto há construção da barragem e, no caso de o vertedouro necessitar de auxílio,
evacuação de emergência para aliviar o estresse sobre a barragem.
Esvaziamento do reservatório para manutenção e operações de inspeção.
O modo mais apropriado de construção dos vertedores é baseado em forma geométrica definida. São
considerados orifícios incompletos, por não apresentarem a parte superior. Quanto à classificação do vertedores,
eles podem ser considerados como:
a) Simples: triangular, retangular, trapezoidal, circular e exponencial. A retangular é utilizada para medição
de grandes vazões.
b) Compostos: mais de duas formas geométricas simples arranjadas em combinação. Por exemplo, caso a
forma retangular esteja combinada com a triangular, esta é indicada para a medição de pequenas vazões.
a) livres ou completos;
b) incompletos ou afogados.
a) parede espessa ou soleira espessa;
b) parede delgada ou soleira fina.
a) com contrações laterais;
b) sem contrações laterais.
Durante a elaboração do projeto para utilização dessa estrutura, é necessário considerar algumas situações que
podem ocorrer quando o sistema estiver sob pressão. Por exemplo, cavitação pela alta viscosidade de
escoamento, erosão nas bordas do conduto e a jusante do descarregador, além de corrosão e oxidação em peças
do sistema. As equações clássicas que descrevem o funcionamento de orifícios podem ser utilizadas para
estimar a vazão transportada pelos descarregadores.
Quanto à forma 
Quanto à altura relativa da soleira 
Quanto à espessura da parede 
Quanto à altura relativa da soleira 
Análise da regularização de vazão de um reservatório
Como medida de segurança para garantir o suprimento de demandas diferenciadas pelos usuários, pode ser
adotado o princípio da superposição. Esse princípio considera que, para sistemas lineares, a resposta final da
soma de dois ou mais estímulos é igual à resposta líquida para cada estímulo individual.
Os reservatórios estão constantemente acumulando água mesmo quando não são feitas as retiradas. Também
permitem a análise de retiradas distribuídas durante as horas diárias em que há consumo, fazendo uma
correlação com a quantidade de dias no mês em que houve retirada de água.
Quando o trecho a montante de um rio apresenta o somatório das vazões outorgadas superior à vazão máxima
permitida para outorga, a verificação do impacto causado pela construção do reservatório de regularização sobre
a disponibilidadehídrica pode ser realizada com base em fatores como capacidade de armazenamento e vazão
permissível para outorga. O primeiro está baseado na influência exercida pelo armazenamento de água em
relação à substituição das vazões superpostas, em detrimentos daquelas distribuídas ao longo do tempo. O
segundo leva em consideração a vazão máxima permitida para outorga que esteja em condições de serem
regularizadas.
Geralmente, a construção de reservatórios favorece o aumento da disponibilidade hídrica tanto pelo efeito do
fator, que considera a distribuição das demandas ao longo do tempo, como pelo impacto sobre a vazão
permissível para outorga.
Visando aumentar a potencialidade da utilização de recurso hídricos, é possível
substituir as vazões superpostas por vazões distribuídas ao longo do tempo, pois ocorre
uma redução considerável na vazão de demanda.
Em diversas bacias hidrográficas, existe conflito pelo uso de recurso hídrico e a outorga do direito de uso é uma
ferramenta essencial para a minimização desses conflitos e gerenciamento adequado do recurso. Reservatórios
de grande porte tendem a ampliar as motivações para a geração de conflitos e a construção de pequenos
reservatórios, dentro das permissões legais. Pode ser uma alternativa para essa questão em algumas localidades,
especialmente onde há baixa disponibilidade hídrica.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A disponibilidade e a ____ hídrica são consideradas no cálculo do balanço hídrico quantitativo. Assinale a
seguir a alternativa que completa corretamente a lacuna da afirmativa anterior.
Parabéns! A alternativa E está correta.
O balanço hídrico considera a entrada de água e a necessidade de retirada dessa água, ou seja, a demanda
pelo recurso hídrico.
Questão 2
Os descarregadores instalados próximos à base da barragem do reservatório têm a função de eliminar ____
do reservatório. Assinale a seguir a alternativa que completa corretamente a lacuna da afirmativa anterior.
A Facilidade
B Vazão
C Resposta
D Outorga
E Demanda
A Ar
B Sedimento
Parabéns! A alternativa B está correta.
O sedimento pode acumular no reservatório e o descarregador facilita sua remoção.
3 - Dimensionamento de reservatórios
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar alguns métodos utilizados no dimensionamento
de reservatórios.
Vamos começar!
C Cimento
D Água
E Peixes
Vamos começar!
Dimensionamento de reservatórios
A capacidade de armazenamento de água por um reservatório pode ser influenciada por três fatores: a
intermitência, o volume afluente médio e a variabilidade dos deflúvios anuais. Um reservatório com capacidade
igual ao deflúvio médio anual é capaz de reter todas as águas do período chuvoso para que sejam utilizadas nos
períodos de estiagem, considerando que em todos os anos os deflúvios sejam iguais. Caso contrário, é necessário
manter um estoque de água para uso interanual.
Um reservatório com o dimensionamento correto pode suportar as variações de vazão
do curso hídrico e atender à demanda por água proposta para os diversos usos de modo
satisfatório.
Métodos de dimensionamento
Diversos métodos são utilizados no dimensionamento do volume útil de reservatórios e podem ser classificados
de acordo com o modo de uso dos dados e apresentação dos resultados. Dentre os métodos mais utilizados,
estão os estocásticos e os determinísticos.
Método estocástico
Este método é representado por um conjunto de variáveis aleatórias que demonstra a evolução de um sistema
hídrico de modo global. Há uma indeterminação, mesmo tendo indicativos da origem das informações iniciais
em eventos aleatórios, sobre quais caminhos poderão ser seguidos durante a evolução do processo. Favorece o
cálculo de probabilidades que incluem, por exemplo, a ocorrência de falhas durante o processo, e pode ser

aplicado em determinação de fluxos turbulentos. O processo e o modelo são ditos estocásticos quando a
probabilidade estiver inserida no modelo e a possibilidade de ocorrência das variáveis envolvidas no processo
for considerada.
Método determinístico
Neste método, o resultado é analisado de modo único, por exemplo, quando é produzida uma saída em
condições idênticas de uma mesma entrada. Propõe que as séries e vazões possam ser geradas a partir do
conhecimento das condições iniciais, ou seja, de dados de entrada que representem o sistema hídrico natural
como umidade do solo, volume de água precipitada e evaporada, cobertura vegetal, dentre outros. No contexto
desse método, destaca-se o diagrama de massas.
Para a metodologia de cálculo, existe a classificação em métodos simplificados, modelos de simulação e
modelos de otimização. Esses métodos são frequentemente inseridos em projetos para a construção de
reservatórios de pequeno porte ou em fase inicial da concepção de grandes reservatórios. O diagrama de massas
é um método simplificado, porém apresenta algumas limitações que dificultam sua utilização em sistemas onde
exige um dimensionamento complexo.
Modelos matemáticos de simulação e otimização têm sido desenvolvidos com o emprego de computadores na
elaboração de projetos para estudos hidrológicos e amplamente aplicados em casos complexos que exigem
cálculos mais robustos e de difícil solução. Essa se tornou uma ferramenta fundamental de gestão dos recursos
hídricos e auxiliar durante o planejamento.
A partir da visualização do cenário em que será desenvolvido um estudo, recomenda-se uma aplicação de
modelos de simulação, pois são eles que descrevem o comportamento do sistema ao longo do tempo e do
espaço em função desse cenário.
Esses modelos têm a capacidade e utilização de extensas séries de dados que podem ser obtidas
experimentalmente ou através de bancos de dados disponíveis, preservando as características naturais do regime
hidrológico, elementos norteadores da vazão e da natureza das chuvas.
Já os modelos de otimização otimizam o dimensionamento e a operação do reservatório indicando um ponto
representativo do sistema. A sensibilidade do modelo em virtude de alterações e variações do sistema são
avaliadas. As atividades são mapeadas, e possíveis falhas ou diminuição de desempenho são identificadas por
esse modelo, que dentre outras funções propõe soluções tornando os processos mais fluidos.
Seja qual for o modelo hidrológico adotado, é consenso que, dentro de suas limitações,
todos se propõem a sugerir um dimensionamento mais adequado para cada situação,
além de propor melhorias, equacionando processos, compreendendo e simulando o
funcionamento de uma bacia hidrográfica associada ao reservatório
Método do diagrama de massas
O método de diagrama de massas ou diagrama de Rippl é amplamente aplicável no campo da hidrologia. Um de
seus usos é voltado para o cálculo do volume útil de um reservatório que compreende o volume de
armazenamento necessário para alcançar uma constante regularização de vazão durante o cenário mais crítico
de estiagem.
Saiba mais
Esse método tem como objetivo principal a equalização da vazão entre o suprimento e as diversas demandas no
decorrer do tempo. É mais utilizado em situações de e demanda acumulada de água, que é aproximadamente
igual ou pouco menor que o suprimento de água, pois é fundamentado com base no período crítico, ou seja, de
estiagem.
O diagrama de massas é um diagrama de volumes de água acumulados que fluem ao reservatório. Corresponde a
integral de um hidrograma afluente ao reservatório, que apresenta uma curva de massa que foi uma das pioneiras
utilizadas na aplicação de estimativa da capacidade de reservatórios. As retas tangentes a essa curva
representam as vazões naturais do curso hídrico em cada instante considerado.
Hidrograma de vazões médias mensais, de 1999 a 2006, no Rio Jamari, RO.
As vazões a serem regularizadas são mostradas como uma porcentagem da vazão média. Caso seja considerado
que a vazão a ser regularizada é a vazão média, para mantê-la durante um intervalode tempo de t1 a t2, é preciso
descarregar do reservatório um volume a ser calculado.
Com a utilização do diagrama de massas, a visualização gráfica do volume útil do reservatório para determinada
vazão regularizada fica facilitada. Na construção do diagrama, uma reta é traçada passando pela origem tendo
uma inclinação igual à vazão esperada, ou seja, é feita uma curva de vazões acumuladas de regularização. A partir
daí, as retas paralelas e tangentes são traçadas. Essas apresentam em seu maior afastamento a definição do
volume útil a ser considerado no armazenamento de água no reservatório.
Para avaliar se haverá enchimento do reservatório, basta analisar os pontos nos quais a reta tangente à curva de
massa tem inclinação maior que a vazão regularizada. Nesses pontos, o enchimento do reservatório ocorrerá;
caso contrário, será esvaziado.
Atenção!
A tangente no diagrama de massas traz outra informação relevante sobre a utilização de reservatórios. O
diagrama de massas pode determinar a partir da tangente se é necessária ou não a construção do reservatório.
No caso de o diagrama de massas não apresentar tangentes com inclinação menor que a vazão a ser
regularizada, não é necessária a construção do reservatório.
Vantagens e limitações do método
Os métodos baseados no diagrama de massas apresentam vantagens e desvantagens em seu uso. É o método
mais utilizado, e a principal vantagem em seu uso é a fácil aplicação. A simplicidade e a facilidade de
entendimento da estrutura de cálculo são notáveis, além de o conhecimento teórico aplicado ser de simples
compreensão. O fato de considerar a sazonalidade implícita na série histórica merece destaque, pois é um fator
que influencia fortemente na qualidade dos dados.
Devido o método apresentar o volume do reservatório com base na área de captação e na precipitação registrada,
considerando a possibilidade de não ter o armazenamento de toda a água precipitada, pode relacionar a demanda
mensal de determinado uso, independente de ser constante ou variável.
Espera-se que, utilizando esse método, seja possível obter maior precisão no
dimensionamento do resevatório diminuindo o intervalo de coleta dos dados a serem
considerados na análise. Quando os dados são inexistentes, ainda existe a possibilidade
de uso desse método, substituindo os dados diários por mensais, que também
apresentam resultados satisfatórios.
Embora haja várias considerações positivas sobre seu uso, existem diversas críticas sobre a utilização do
diagrama de massas, principalmente devido a esse método ter sido desenvolvido com a finalidade de
dimensionamento para grandes reservatórios, o que poderia acarretar superestimativas do volume a ser
armazenado no reservatório.
Ao admitir a série histórica como repetição em ciclos, sem supor a existência de dados críticos, pode-se inferir um
resultado sub ou superestimado do volume útil do reservatório.
Quando se trata de volume, não são permitidas variações de vazões regularizadas relativas a volume armazenado
e não são associados riscos a um volume definido. Ainda, o volume do reservatório pode ser reduzido mediante
perdas por evaporação. Esse é outro fato não considerado por essse método, além de admitir que está cheio no
início da operação.
Outros métodos
O método do diagrama de massas residual tem como base o diagrama de massas ou de Rippl. A principal
vantagem desse método com relação ao método do diagrama de Rippl diz respeito à redução na escala vertical
do gráfico, facilitando o manuseio da curva, a partir da retirada da vazão média do eixo das ordenadas.
Veja como os seguintes métodos de dimensionamento de reservatórios são utilizados e suas características.
Para dimensionar o volume útil do reservatório utilizando o diagrama de massas residual, deve-se subtrair
a vazão média de longo termo dos valores individuais da série histórica. Dá-se o nome de residuais aos
valores obtidos após essa ação. Na sequência, é traçado o gráfico da curva de massas dos valores
residuais encontrados, demonstrando a acumulação dos valores residuais no decorrer do tempo e a reta
de retirada residual. As tangentes são traçadas em associação à reta de retirada residual nos pontos
críticos da curva de massas residual. O maior afastamento entre a tangente e o diagrama de massa
Método diagrama de massas residual 
residual será considerado como sendo o volume útil do reservatório.
Utilizado em dimensionamento de reservatório. O cálculo do volume do reservatório é feito com tentativas
até a identificação de valores otimizados de confiança para uso e volume do reservatório. Uma
característica que diferencia esse método é o fato de os valores obtidos serem mais criteriosos.
Apresenta uma interface simples e de fácil uso. São considerados apenas os valores de precipitação anual
e da área de captação. Assim, quanto maior for a precipitação no local instalado, maior será o volume do
reservatório, sem levar em consideração a demanda de usos múltiplos.
Baseia-se em dados anuais de água pluvial ou em demanda de usos múltiplos, independentemente da área
de captação. A eficiência do sistema não é relevante nesse método já que trata de um cálculo empírico.
Assim, o volume do reservatório considerado é o menor entre 6% do volume anual de consumo ou 6% do
volume de precipitação.
Curva de possibilidades de regularização
Os processos de evaporação e extravasamento estão sempre presentes nas situações práticas, pois sempre
ocorre perda de água por essas vias em corpos hídricos. Quando se pretende dimensionar reservatórios em
situações práticas, a regularização da vazão média é inviável.
Existem vários fatores que não necessariamente estão relacionados à técnica que podem afetar a regularização
impondo restrições. Alguns exigem uma adequação ou supressão de projeto, tais como:
Questões �nanceiras
Método australiano 
Método prático inglês 
Método prático alemão 
Questões �nanceiras
Especialmente aquelas relativas a investimentos e à manutenção.
Questões econômicas
Por corte de verba a fim de obter redução e custos.
Questões sociais
Devido à presença de habitações no entorno do reservatório, legais e ambientais.
Nos casos em que altura da barragem e o volume do reservatório estão limitados, a relação entre a vazão
regularizada e a vazão média da bacia, conhecida por grau de regularização, fica geralmente inferior a um. Então, a
curva é traçada na abcissa, compreendendo o volume de armazenamento necessário para regularizar uma vazão,
e na ordenada, compreendendo a vazão de regularização.
A curva de possibilidades de regularização é construída a partir do cálculo de diversos valores de volume útil
referentes a diversas vazões regularizadas. Essa curva relaciona o volume útil necessário ao reservatório com o
seu grau de regularização. É uma curva assintótica, já que o volume útil tende ao infinito quando a vazão
regularizada tende à vazão média.
Curva de regularização do reservatório parcialmente cheio com tempo de retorno de 70 anos.
Utilizando um modelo de simulação, pode-se realizar um procedimento experimental gerando inúmeras séries de
dados sintéticas, ocasionando a geração de inúmeras curvas de regularização. Assim, é empregada uma
estatística representativa da área do reservatório em diferentes níveis de regularização considerando a
probabilidade de falha ao longo de um horizonte de planejamento. A característica estocástica dos fenômenos
hidrológicos fica representada dessa forma. Portanto, a utilização dessas curvas é uma abordagem coerente a ser
implementada nos projetos de dimensionamento de reservatórios.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
O modelo ____ é utilizado no dimensionamento do volume útil de reservatórios e apresenta estado
indeterminado com origem em eventos aleatórios. Assinale a seguir a alternativa que completa corretamente
a lacuna da afirmativa anterior.
Parabéns! A alternativa D está correta.
Qualquer processoanalisado que utilize a teoria probabilística é estocástico.
Questão 2
O volume útil de um reservatório compreende o volume de armazenamento que é necessário para alcançar
uma constante regularização de vazão durante o cenário crítico de
A Determinístico
B Aleatório
C Composto
D Estocástico
E Afogado
A chuva.
B verão.
C estiagem.
D manutenção.
Parabéns! A alternativa C está correta.
O volume útil é a diferença entre o volume máximo e o volume morto, ou seja, é o volume disponível para
operação no reservatório.
4 - Impactos ambientais
Ao �nal deste módulo, você será capaz de avaliar possíveis impactos ambientais decorrentes da
regularização de vazão.
Vamos começar!
I t bi t i
E erosão.

Impactos ambientais
As atividades desenvolvidas pelo ser humano modificam o regime natural de vazão dos rios. Esse fato foi
intensificado a partir da urbanização crescente das grandes cidades, da industrialização e foi acelerado por
práticas agrícolas insustentáveis. Como consequência, podemos observar a degradação da qualidade da água, a
destruição de ecossistemas e a perda da biodiversidade no ambiente aquático.
Alterar o regime de vazões dos rios pode prejudicar de forma irreversível os
ecossistemas aquáticos. Os impactos negativos afetam a população que se beneficia
dos serviços ecossistêmicos de uma região, podendo comprometer inclusive sua
subsistência.
Vazão ecológica
Para o gerenciamento adequado dos recursos hídricos, é necessário determinar a disponibilidade hídrica a partir
do conhecimento da vazão ecológica. Assim, é possível evitar danos ao ambiente, como a extinção de espécies
nativas e a invasão de espécies exóticas, à medida que se assegura uma quantidade mínima de vazão para a
preservação do ecossistema.
Saiba mais
A vazão ecológica também é conhecida como vazão ambiental, residual ou remanescente. É utilizada como
ferramenta que contribui para a tomada de decisão sobre a melhor maneira de implementar um gerenciamento
ecologicamente sustentável, protegendo a integridade ecológica do ecossistema local e atendendo à demanda
por recurso hídrico.
A vazão ecológica é definida como a quantidade mínima de água que deve ser garantida ao curso hídrico para
manutenção da vida dos ecossistemas aquáticos. Essa garantia deve ser respeitada mesmo quando ocorre a
captação de água para diversos usos decorrentes da atividade humana. Essa quantidade mínima de água deve
permanecer no curso do rio para a preservação da fauna e flora da região.
Os diferentes usos da água, como, por exemplo, geração de energia elétrica, abastecimento público e irrigação,
não devem comprometer a vazão de um rio. Em alguns casos, um único valor de vazão não é suficiente para
preservar as condições naturais de um rio a jusante de um local com uso intenso de água.
Existem diferentes metodologias para a determinação da vazão ecológica, as quais são classificadas em quatro
tipos. Vamos conhecê-las?
Hidrológica
São utilizados dados hidrológicos (séries temporais de vazões diárias ou mensais) que sugerem qual vazão
ecológica deve ser adotada. Uma forma de apresentação do resultado é por meio de porcentagem; nesse caso, é
fixado um percentual ou uma proporção da vazão natural do curso de água para indicar a vazão ecológica.
Hidráulica
Baseia-se em alteração das variáveis hidráulicas medidas em seção única transversal do rio, como perímetro
molhado ou profundidade máxima.
De habitat
Visa avaliar a vazão ecológica em relação ao habitat físico disponível para as espécies que vivem na região.
Nesse caso, as regras consideradas para a determinação da vazão são variáveis ou múltiplas e partem de um
valor inicial com a possibilidade de lidar com alternativas variáveis, se adequando às necessidades individuais dos
usuários da água prevenindo a geração de conflitos.
Holística
É considerado o ecossistema do rio como um todo, podendo englobar áreas próximas, como pântanos e água
subterrânea. Toda a fauna, flora e qualidade da água da região avaliada podem ser afetadas pela vazão e,
portanto, são relevantes no levantamento de dados.
O método hidrológico é frequentemente utilizado no Brasil para requerimento de uso do recurso hídrico, a outorga.
Esse método considera apenas um valor de vazão ecológica e desconsidera as variações de habitat no decorrer
do curso do rio, assim como as limitações nos regimes naturais de vazões.
Saiba mais
Os requisitos para concessão de outorga e uso da água nos diferentes estados brasileiros é variável e os dados
utilizados para a determinação da vazão ecológica são fundamentados em séries históricas de vazão. A partir da
vazão ecológica, é possível identificar a disponibilidade real de água em um rio para afins de avaliação sobre a
potencialidade de captação e aproveitamento.
Qualidade da água
Com a prerrogativa de que a demanda por recurso hídrico é mais importante para o ser humano do que para os
ecossistemas aquáticos, a degradação da qualidade da água de alguns rios chegou a um nível severo e, em
alguns casos, ocorre a indisponibilidade para determinados usos.
É necessário avaliar os aspectos qualitativos e quantitativos dos recursos hídricos, pois são fundamentais para
assegurar o equilíbrio do ambiente em um sistema fluvial. A qualidade dos mananciais está sendo afetada
negativamente e de modo crescente frente à demanda mundial e à variabilidade espacial e temporal da água,
agravadas pela poluição hídrica.
Dentre as atividades humanas que fazem uso da água, o lançamento de efluentes industriais e domésticos nos
rios comprometeram progressivamente sua qualidade. O esgoto doméstico é lançado diretamente nos rios por
uma grande parcela da população mundial que não dispõe de saneamento básico, favorecendo a floração de
algas e a degradação da qualidade da água por meio da eutrofização.
A eutrofização é o processo natural ou artificial de incremento de nutrientes aos corpos d’água. Atividades
humanas, como o esgotamento sanitário sem o tratamento adequado e a agricultura, proporcionam um aumento
da velocidade da eutrofização, reduzindo a vida útil de um corpo d’água.
O sistema fluvial possui uma capacidade de absorção de nutrientes, porém o excesso pode se tornar prejudicial e
alterar o equilíbrio ecológico do meio, especialmente quando há lançamento elevado de matéria orgânica.
A eutrofização pode causar impactos no curso hídrico, tais como:
diminuição da qualidade da água que é destinada ao abastecimento;
aparência desagradável pela coloração;
odor ou presença de materiais suspensos;
inviabilidade de utilização para recreação;
alteração na concentração de oxigênio que pode provocar a mortandade de peixes;
deposição e crescimento desenfreado de algas;
entraves para a navegação.
Ao construir um reservatório, a temperatura é um fator a ser considerado. Na superfície, a temperatura é maior do
que no fundo, alterando as características naturais da água naquela região. As águas mais quentes promovem o
crescimento de algas potencialmente nocivas, enquanto as mais frias podem conter elevadas concentração de
minerais, tornando-se impróprias para determinados usos.
O tempo de residência ou de retenção hidráulica deve ser considerado ao avaliar a qualidade da água.
Dependendo do uso do reservatório, é feito o controle desse tempo, já que afeta a reciclagem e o acúmulo de
nutrientes, o crescimento do fitoplâncton, o desenvolvimento de plantas aquáticas e o depósito de sedimentos.
Também deve ser considerada a estratificação térmica. Quando a absorção da energia solar sofre intensa
estratificação, a densidade da água é alterada e, por consequência, também é alterada a biota no meio.
Com a redução da qualidade da água em um curso hídrico, a reprodução de organismos aquáticos fica
prejudicada, a pesca pode ser comprometida e a saúde humana e ambiental deteriorada. Isso pode impactar
negativamente a permanência humana em uma região.
Os meios de subsistência de pessoas que dependem dos serviços fornecidos por esses ecossistemaspodem ser
afetados, por exemplo, pela diminuição da pesca e por problemas relacionados à nutrição, causando, portanto,
prejuízo econômico e social.
Assoreamento
O equilíbrio em relação ao transporte de sedimento em um curso d’água geralmente ocorre por arraste ou
suspensão. A sedimentação natural desse material em águas com menor velocidade ocorre com variações de
acordo com a granulometria das partículas do sedimento e com algumas características do curso hídrico, tais
como turbulência, temperatura e demais fatores associados.
Ao construir um reservatório, as características hidráulicas entre a seção a montante e a barragem do reservatório
são alteradas, influenciando equilíbrio do fluxo. Nesse sentido, é promovida a desaceleração da movimentação de
partículas na corrente de água. Já as partículas sólidas com maior granulometria são depositadas em áreas mais
próximas da entrada do reservatório. Dependendo do local onde essas partículas são depositadas, podem ocorrer
enchentes a montante e a jusante do reservatório, e ainda estimular a erosão das margens dos rios.
Assoreamento na Barragem do Torto, DR.
O assoreamento é o principal problema que afeta rios, lagos e reservatórios, pois reduz o volume de água
utilizável. Uma consequência, por exemplo, no caso de geração de energia, é a diminuição da energia gerada. Para
o ecossistema aquático, ocorre a diminuição da oferta de água e há a possibilidade de aumento na concentração
de alguns elementos prejudiciais à saúde.
A principal causa do assoreamento é o transporte de material em suspensão ou dissolvido, pela água da chuva e
pelo próprio curso hídrico, até o reservatório onde fica retido por sedimentação. Os sedimentos sujeitos ao arraste
têm origem em solos expostos por ação humana durante a supressão da cobertura vegetal ou pelo uso
inadequado e esgotamento na agricultura.
Atenção!
ç
Qualquer reservatório está sujeito à alteração na sua capacidade de armazenamento, parcial ou total,
independentemente da finalidade, dimensão e operação. Logo, durante a elaboração de um projeto para
construção de reservatório, a análise do processo de assoreamento deve ser parte integrante das atividades
relativas à construção e manutenção, prevendo os melhores locais para a tomada de água a fim de evitar
eventuais interrupções no fornecimento de água, limitações na operação ou dificuldades de operação.
O sistema a jusante do local onde é construído um reservatório sofre impactos ambientais de grande importância
afetando os mais variados nichos ecossistêmicos. Os ecossistemas a jusante dependem profundamente das
águas, porém esse não é o único componente a ser considerado. Os sedimentos também contribuem fortemente
para a qualidade da água em reservatórios, para a vida aquática como um todo e para a manutenção da vida no
curso d’água. Tanto a água como o sedimento são bloqueados nos reservatórios, diminuindo assim a oferta de
nutrientes necessários para a manutenção da vida de diversos organismos que ali vivem.
A redução da capacidade de armazenamento de reservatórios e de rios está intimamente atrelada aos processos
de erosão e assoreamento. O material sólido se acumula no reservatório e as terras a jusante tendem a sofrer
uma redução na fertilidade.
O leito do rio tende a ser tornar mais profundo ou devido efeitos adversos da erosão, pode ficar assoreado. Os rios
servem como meios de transporte de sedimentos que alimentam a fauna e a flora que habitam em seu curso.
Quando esse alimento é bloqueado nos reservatórios o resultado é a menor disponibilidade ou até mesmo
ausência desse alimento e, consequentemente, a morte desses organismos.
Supressão de vegetação e perda de hábitat
Um reservatório atua como uma barreira física que perturba e, muitas vezes, impede o deslocamento dos
organismos aquáticos, afetando a composição de espécies a montante e a jusante do reservatório. Os rios e as
espécies que nele habitam existem em função de características do curso hídrico, tais como: vazão, composição
do leito e das margens, composição e quantidade de sedimento deslocado e equilíbrio entre espécies. A
construção de um reservatório altera o regime dos rios de lótico (mais movimento) para lêntico (menos
movimento).
A construção de reservatórios é responsável pela fragmentação de habitats valiosos e pela interrupção de
importantes corredores migratórios. Antes da inundação dos reservatórios, comunidades humanas são
deslocadas de suas terras nas quais viveram por muitos anos. Outros seres, como, por exemplo, a vegetação e
algumas espécies animais, não detêm de tempo suficiente para escaparem do afogamento. Alguns conseguem
escapar da inundação e são forçados a procurar outra área para sobreviverem, mas nem sempre obtêm sucesso
devido à dificuldade em conseguir alimento, local seguro para o repouso ou de se adaptarem ao novo ambiente.
Dentre os impactos indiretos, destacam-se perda de laços comunitários e familiares, separações e alagamentos
em propriedades, diante da ruptura do espaço causada pela presença do reservatório. Também podemos
destacar:
De maneira geral, os reservatórios causam um empobrecimento da biodiversidade ao longo do tempo. As ilhas
criadas dentro dos reservatórios são vistas como símbolo de proteção da biodiversidade, mas o impacto geral
sobre a fauna e a flora dessas ilhas tem sido negativo, com alteração na densidade populacional, no aspecto
Espécies aquáticas
Em especial os peixes, estão suscetíveis aos impactos provocados pela construção de
reservatórios. Quando o regime hidráulico de um rio é alterado, algumas espécies de peixe podem
ser afetadas e ter a mobilidade comprometida, tendo, assim, dificuldade na busca por alimento, de
se reproduzirem ou de retornarem ao local em que nasceram.
Espécies migratórias
São especialmente afetadas pelos reservatórios porque a construção impede a movimentação para
área de interesse, comprometendo a sua existência.
Biodiversidade
Alcançam níveis variados e trazem consequências avassaladoras para espécies consideradas em
extinção, tendo em vista que uma barragem pode contribuir para o seu desaparecimento à medida
que promove o desequilíbrio do ambiente.
comportamental e na comunidade ecológica. Os efeitos variam de acordo com cada rio, sendo necessária a
avaliação integrada do rio e bacia. Os impactos ambientais podem ser definidos como reversíveis ou irreversíveis
segundo a capacidade natural de recuperação do curso de água. Ainda podem ser temporários, permanentes ou
cíclicos, este pela alteração da dinâmica da água.
Os impactos ambientais podem ser definidos como reversíveis ou irreversíveis segundo
a capacidade natural de recuperação do curso de água. Ainda podem ser temporários,
permanentes ou cíclicos, este pela alteração da dinâmica da água.
Além da supressão de vegetação para aumentar a área de construção do reservatório, ocorre a supressão no ato
da inundação do reservatório, causando a perda de florestas e de todo o ecossistema envolvido. Os habitats
daquele local são destruídos e, com o aumento da decomposição da vegetação suprimida, também aumentam a
emissão de gases que contribuem com o efeito estufa.
Emissões atmosféricas e evaporação
Em um rio que corre naturalmente, há evaporação da água de maneira natural, como um processo pertencente ao
ciclo hidrológico. Com a construção de um reservatório e o alagamento de áreas mais extensas anteriormente
ocupadas pelo rio, aumenta a evaporação local. Em locais mais quentes com maior incidência de radiação solar,
como em zonas tropicais, esse efeito é intensificado e a água dos reservatórios evapora constantemente.
Com a redução da mobilidade de espécies e do desequilíbrio ecossistêmico provocado pela construção de um
reservatório, plantas invasoras podem ser beneficiadas e se disseminar em determinada região sobre a superfície
das águas, provocando a evapotranspiração. A possibilidade de represar uma grande quantidade de água pode
inferir ao usuário uma sensação distanteda realidade de segurança hídrica, contribuindo para o desperdício.
Para determinar a evaporação na superfície da água de reservatório, ressalta-se a
necessidade de estimativas precisas de temperatura. Na interface entre a superfície da
água e o ar, este último é saturado de vapor, estando a pressão de saturação na
superfície em função da temperatura.
Existe a visão sobre a construção de reservatórios de que são sumidouros de carbono. Reservatórios construídos
com a finalidade de geração de energia elétrica estão recebendo críticas em virtude da impressão equivocada de
que são fontes limpas de energia.
Os gases emitidos pelos reservatórios são originados a partir da decomposição de três fontes:
da biomassa original submersa com a inundação do reservatório;
da biomassa formada a partir da fotossíntese que ocorre nas águas do reservatório;
da matéria orgânica advinda da bacia de drenagem do reservatório.
Quando os reservatórios são preenchidos com água, as florestas a montante são inundadas. À medida que a
vegetação embaixo da água se decompõe, o gás metano, causador do efeito estufa, é liberado. Nesse sentido, a
área onde existia a floresta viva que era considerada sumidouro de metano é transformada em fonte emissora
desse gás. Nos reservatórios de hidrelétricas, a geração de metano ocorre pela ação de microrganismos via
decomposição bacteriana aeróbia e anaeróbia, de material orgânico, culminando na produção de dióxido de
carbono, metano, óxido nitroso e outros gases em pequenas proporções.
A intensidade do fluxo de emissão desses gases varia de acordo com a temperatura, com o vento, com a
exposição ao sol e com fatores físico-químicos e biológicos da água, conferindo uma variabilidade significativa na
emissão desses gases.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Como se chama a vazão definida como a quantidade mínima de água que deve ser garantida ao curso hídrico
para manutenção da vida dos ecossistemas aquáticos?
A Outorgada
B Ecológica
C Ecossistêmica
D Diurna
Parabéns! A alternativa B está correta.
A vazão ecológica é uma garantia de que a demanda pelo recurso hídrico não poderá afetar o ecossistema
fluvial.
Questão 2
O ____ é o principal problema que afeta rios, lagos e reservatórios, pois reduz o volume de água utilizável.
Assinale a seguir a alternativa que completa corretamente a lacuna da afirmativa anterior.
Parabéns! A alternativa A está correta.
O assoreamento contribui para a diminuição ou estreitamento da calha do rio.
E Trófica
A Assoreamento
B Diagrama de massas
C Equilíbrio
D Manancial
E Período de retorno
Considerações �nais
Ao longo de nosso estudo, vimos que a vazão é uma variável hidrológica que deve ser cuidadosamente avaliada,
pois é fator relevante frente à crescente demanda por recursos hídricos. Os dados obtidos a partir de medições ou
levantamento de informações disponibilizadas podem ser analisados pela estatística hidrológica, por diferentes
técnicas. A escolha por determinada técnica é uma função do objetivo que se deseja alcançar. Dados hidrológicos
apresentados de maneira tabular podem ser de difícil compreensão e a representação gráfica desses valores
facilitam a visualização das informações geradas pelo manuseio dos dados obtidos.
Aprendemos que a determinação de regularização de vazão deve ser baseada em projeto de dimensionamento de
reservatório que utilize o método de cálculo mais apropriado e considere as características fundamentais ao bom
funcionamento do reservatório. Por fim, vimos que é importante correlacionar as diferentes demandas pelo uso da
água frente à disponibilidade hídrica da região.
Podcast
Para encerrar, relembre tópicos importantes em nosso estudo. Ouça!

Referências
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em: 15 de dezembro de 2021.
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