Gerenciamento de Recursos Hidricos 2011 P&B

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PHD2307 - Hidrologia Aplicada
Introdução
Gerenciamento de Recursos Hídricos
Prof. Dr. Kamel Zahed Filho Prof. Dr. Prof. Dr. Kamel Zahed Filho Prof. Dr. ArisvaldoArisvaldo Vieira Vieira MMééllollo Jr.Jr.
20112011
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
22
BEM VINDOS AOS DESAFIOS BEM VINDOS AOS DESAFIOS 
DO MUNDODO MUNDO
DAS DAS ÁÁGUAS...GUAS...
33
“Hidrologia é a ciência que trata da água da Terra, sua 
ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades 
físicas e químicas, e suas reações com o meio ambiente, 
incluindo suas relações com a vida.”
(United States Federal Council for Science and Technology, 
Comittee for Scientific Hidrology, 1962)
44
A CIÊNCIA DA HIDROLOGIA
• A Hidrologia, de início apenas quantitativa, 
cedeu espaço de modo progressivo à Hidrologia 
Ambiental, para permitir o enfoque integrado 
dos aspectos de quantidade e de qualidade da 
água.
55
A CIÊNCIA DA HIDROLOGIA
• Inclui também a Hidrologia das Águas 
Subterrâneas, com o fim de valorizar os 
enormes volumes de água acumulados no 
subsolo e a Hidrologia Urbana frente aos 
complexos problemas de inter-relação entre o 
uso do solo urbano e as enchentes. 
66
A CIÊNCIA DA HIDROLOGIA
• Todas essas especialidades estão se integrando 
com o suporte de métodos de análise de 
sistemas, no campo da Engenharia de Recursos 
Hídricos, em que os aspectos econômicos, 
sociais e ambientais são evidenciados nos 
estudos que consideram múltiplos objetivos.
77
A CIÊNCIA DA HIDROLOGIA
• A integração da Hidrologia com outras ciências
está sujeita à constituição de equipes 
multidisciplinares nas quais participem 
engenheiros, geólogos, biólogos, agrônomos, 
tecnólogos, economistas, advogados, sociólogos, 
cientistas sociais e comunicadores.
88
A CIÊNCIA DA HIDROLOGIA
• A formação e a integração desses profissionais 
pode depender de treinamento especializado e 
de cursos de pós-graduação que permitam 
uniformizar conceitos e transmitir experiências 
interdisciplinares.
99
Importância da Hidrologia
• Dimensionamento de obras hidráulicas;
• Aproveitamento de recursos hídricos;
• Controle e previsão de inundações;
• Controle e previsão de secas;
• Controle de poluição;
• Qualidade ambiental.
1010
Perguntas Típicas
• Qual é a vazão máxima provável em um local proposto para 
uma barragem ?
• Qual é a disponibilidade de água de um rio e como ela poderá
variar entre estações e de um ano a outro ?
• Qual é a relação entre a quantidade de água superficial e a 
água subterrânea ?
• Qual é o volume de um reservatório necessário para garantir 
uma determinada vazão a jusante ? 
• Qual é o tamanho adequado de um reservatório de 
armazenamento para limitar as inundações a jusante a um nível 
pré-estabelecido ?
1111
Perguntas Típicas
• Qual é a vazão mínima de um rio que é igualada 
ou superada 90 % do tempo ?
• Qual deve ser a capacidade de um canal ou de 
um bueiro para evitar inundações em 
determinadas áreas ?
• Quais são o “hardware” (sensor de chuva, p. 
ex.) e o “software” (modelo computacional) 
necessários para a previsão de cheias em tempo 
real ?
1212
Perguntas Típicas
• Qual é vazão necessária para manter uma determinada 
espécie ou um ecossistema em um rio? 
• Quanto tempo a planície adjacente a um rio deve ficar 
inundada para que se complete o processo reprodutivo 
de uma determinada espécie?
• Como as mudanças de regime hidrológico decorrentes 
das atividades humanas podem afetar as variáveis físicas 
de que dependem os ecossistemas?
1313
ÁGUA E RECURSOS HÍDRICOS
ASPECTOS CONCEITUAIS
1414
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
• A água é um mineral presente em toda a 
Natureza, nos estados sólido, líquido e gasoso.
• É um recurso natural peculiar, pois se renova 
pelos processos físicos do ciclo hidrológico.
• A Terra se comporta como um gigantesco 
destilador, pela ação do calor do Sol e das 
forças da gravidade. 
• É, ainda, parte integrante dos seres vivos, e 
essencial à vida.
1515
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
• A utilização econômica fez com que a água 
passasse a ser reconhecida como um recurso 
hídrico, semelhante aos recursos minerais 
quando utilizados economicamente.
• Um atributo notável da água é ser bem de 
múltiplos usos, destinando-se aos mais diversos 
fins, como:
1616
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Usos da água:
• abastecimento público;
• geração de energia elétrica;
• navegação;
• dessedentação de animais;
• suprimento industrial;
• crescimento de culturas agrícolas;
• conservação da flora e da fauna;
• recreação e lazer. 
1717
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Abastecimento Público
1818
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Energia
Petroleo
37%
Gas Natural
23%
Carvão 
Mineral
27%
Hidrelétrica
6%
Nuclear
6%
Outras
1%
Petroleo
37%
Gas Natural
9%Carvão Mineral
6%
Hidrelétrica
15%
Nuclear
1%
Biomassa, 
c.v., etc.
32%
MundoMundo (EIA 2008)(EIA 2008)
BrasilBrasil (EPE/MME 2008)(EPE/MME 2008)
Energy Information
Administration
Empresa de
Pesquisa Energética
1919
% %
usinas (kW) usinas (kW)
Hidro 771 77 567 965 69.79% 771 77 567 965 69.79%
Natural 89 10 598 502 9.54%
Processo 31 1 244 483 1.12%
Óleo Diesel 759 3 647 355 3.28%
Óleo Residual 20 1 265 194 1.14%
Bagaço de Cana 263 3 605 918 3.24%
Licor Negro 13 848 638 0.76%
Madeira 31 260 317 0.23%
Biogás 8 41 874 0.04%
Casca de Arroz 6 30 208 0.03%
Nuclear 2 2 007 000 1.81% 2 2 007 000 1.81%
Carvão Mineral Carvão Mineral 8 1 455 104 1.31% 8 1 455 104 1.31%
Eólica 31 405 480 0.36% 31 405 480 0.36%
Paraguai 5 650 000 5.08%
Argentina 2 250 000 2.02%
Venezuela 200 000 0.18%
Uruguai 70 000 0.06%
Total 1 673 111 148 038 100.00% 2 032 111 148 038 100.00%
fonte: www.aneel.gov.br, atualizado em 16/02/2009
8 170 000 7.35%
Tipo Total
Biomassa 
Importação 
120 11 842 985
779 4 912 549
321 4 786 955
Empreendimentos em Operação
Capacidade
Gás 
Petróleo 
10.66%
4.42%
4.31%
Matriz de Energia Elétrica do Brasil
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Geração de Energia Elétrica - Brasil
2020
• hidrologia desfavorável: despacho de uma fração maior
da capacidade das termelétricas, contribui para a 
segurança do suprimento;
• hidrologia favorável: as termelétricas são menos
utilizadas e reduz o custo de operação, a queima de 
combustíveis fósseis (não renováveis) e a emissão de 
poluentes;
Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS)
Sistema Interligado Nacional (SIN)
(apenas 3,4% da capacidade fora do SIN)
Programa Mensal da Operação (PMO)
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Geração de Energia Elétrica - Brasil
2121
 Geração - MWmédio
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
jan-
96
jan-
97
jan-
98
jan-
99
jan-
00
jan-
01
jan-
02
jan-
03
jan-
04
jan-
05
jan-
06
jan-
07
jan-
08
SEnuclear SEtermo Stermo NEtermo Simport SEhidro
SEitaipu Shidro NEhidro Nhidro Gpqu
Composição da Carga por Fonte Geradora (LOPES, 2008)
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Geração de Energia Elétrica - Brasil
2222
• Reservatórios;
• Impactos Sociais;
• Atividades Econômicas;
• Impacto na Paisagem;
• Impactos na Flora e na Fauna.
Itaipu: 14000 MW / 1350 Km²
Tucuruí: 8365 MW / 2414 Km²
Balbina: 250 MW / 2360 Km²
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Geração de Energia Elétrica - Impactos
2323
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Navegação (Hidrovia Tiete-Paraná)
2424
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Navegação (Hidrovia Tiete-Paraná)
UHE Barra Bonita
2525CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Navegação (Hidrovia Tiete-Paraná)
Terminal Intermodal Pederneiras
2626
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Irrigação (Projetos CODEVASF)
2727
PERCENTUAIS DE USOS DE RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL
Dessedenta
ção de 
Animais; 
4.9
Consumo 
Humano; 
16.5Indústria; 13.9
Irrigação; 
64.7
2828
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Conservação da Flora e da Fauna
2929
CONCEITOS BÁSICOS E FUNDAMENTOS
Recreação e Lazer
3030
Escassez da Água (Quantidade & Qualidade)
• Além disso, recebe, dilui e transporta esgotos 
domésticos, efluentes industriais e resíduos das 
atividades rurais e urbanas.
• No entanto, e com muita frequência, verifica-se a 
concentração de populações humanas, de indústrias, de 
atividades agrícolas e sócio-econômicas fazendo uso 
excessivo da capacidade hídrica das bacias, de regiões 
hidrográficas e dos aqüíferos subterrâneos.
• Sob essas condições, a água passa a ser escassa, o que 
leva à geração de conflitos entre seus diversos tipos de 
usos e usuários.
3131
Escassez da Água (Quantidade & Qualidade)
• Em regiões semi-áridas a escassez resulta das 
baixas disponibilidades hídricas e das 
irregularidades climáticas.
• Nas regiões úmidas, devido à sua contaminação, 
a água se torna indisponível para os usos mais 
exigentes, dando origem também à escassez.
3232
EVENTOS EXTREMOS
•Outro aspecto fundamental da água é
o desequilíbrio provocado pelos 
eventos hidrológicos extremos, como 
as secas e as inundações.
3333
EVENTOS EXTREMOS
• As enchentes, agravadas pelo 
desmatamento e pela impermeabilização 
do solo urbano, são responsáveis por:
– prejuízos econômicos e sociais 
incalculáveis;
– riscos à saúde e à qualidade de vida dos 
habitantes das áreas assoladas.
3434
Túnel do Anhangabaú (1999)
Anhangabaú
(1929)
3535
Santa Catarina, 2008
3636
EVENTOS EXTREMOS
• As secas trazem enormes problemas à
imensa população brasileira da região 
semi-árida, causam pobreza, desnutrição e 
êxodo para as grandes cidades. 
3737
não snão sóó no semino semi--áárido... Amazônia, 2005rido... Amazônia, 2005
3838
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS
• Na maioria das vezes consegue assimilar 
os despejos, regenerando-se através de 
processos físicos, químicos e biológicos, 
mas a capacidade assimilativa dos corpos 
de águas pode ser excedida
3939
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS
• A poluição e a contaminação da água são as 
principais causas da incidência de enfermidades, 
em especial nas populações de baixa renda não 
atendidas pelos sistemas de abastecimento de 
água potável e de coleta e disposição de esgotos 
sanitários.
4040
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS
• As doenças de veiculação hídrica causam 
o maior número de internações 
hospitalares e nomeiam grande parte dos 
índices de mortalidade infantil.
4141
CONCLUSÃO
• A utilização econômica fez com que a água 
passasse a ser reconhecida como um recurso 
hídrico, semelhante aos recursos minerais 
quando utilizados economicamente.
• Por outro lado, a escassez da água está fazendo 
com que se torne não mais um bem livre, 
abundante e disponível a todos, mas um recurso 
parco, cuja utilização deve ser objeto de gestão.
4242
CONCLUSÃO
• Os conflitos de utilização da água têm aspectos 
econômicos, sociais e ambientais que não 
podem ser resolvidos unicamente pelos técnicos 
de formação em ciências exatas.
• Novas categorias de profissionais precisam 
participar das soluções dos conflitos, nos 
processos de negociação entre o poder público e 
a sociedade.
4343
CONCLUSÃO
• Com isto os engenheiros, geólogos, agrônomos, 
tecnólogos e economistas precisam conviver, 
interagir, e atuar em sinergia com sociólogos, 
advogados, cientistas sociais e comunicadores, 
formando equipes multidisciplinares de recursos 
hídricos.
4444
CONCLUSÃO
• Essas equipes terão de ir a campo para interagir 
com os usuários das águas, com as 
comunidades urbanas e rurais, com os 
industriais, agricultores e ambientalistas a fim de 
encontrar, em processo de negociação complexo 
e difícil, as soluções de consenso para os 
conflitos de uso dos recursos hídricos.
4545
CONCLUSÃO
• Este é o grande desafio que o Brasil está
enfrentando no momento a partir da 
moderna legislação de recursos hídricos 
promulgada no âmbito nacional em 1997.
4646
POLÍTICA NACIONAL DE RECURSOS 
HÍDRICOS
SISTEMA NACIONAL DE 
GERENCIAMENTO DE RECURSOS 
HÍDRICOS
LEI FEDERAL 9.433, DE
8 DE JANEIRO DE 1997
4747
Fundamentos
• a água é um bem de domínio público
• a água é um recurso natural limitado, dotado de valor 
econômico
• em situações de escassez, a prioridade é o consumo humano 
e a dessedentação de animais
• a gestão dos recursos hídricos deve proporcionar o uso 
múltiplo
• a bacia hidrográfica é a unidade territorial de implementação 
da Política e de atuação do Sistema
• a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e 
contar com a participação do Poder Público, dos usuários e 
das comunidades
4848
Instrumentos
• os Planos de Recursos Hídricos
• o enquadramento dos corpos de águas em 
classes de usos preponderantes
• a outorga de direitos de uso dos recursos 
hídricos
• a cobrança pelo uso dos recursos hídricos
• o Sistema de Informações sobre Recursos 
Hídricos
=> PHD2538 Gerenciamento de Recursos Hídricos
4949
EXEMPLOS DE CASOS 
BRASILEIROS COMPLEXOS
5050
Abastecimento da RMSP
5151
Abastecimento da RMSP
5252
VINCULAÇÃO HÍDRICA
ENTRE BACIAS OCEANOATLÂNTICO
R I O T
I E T Ê
R
 PINHEIROS
R
 TAMANDUATEÍ
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 CAMANDUCAIA R AT I
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PONTE
NOVA RIB DO CAMPO
JUNDIAÍ
TAIAÇUPEBA
TRAIÇÃO
GUARAPIRANGA PEDREIRA
CAPIVARI-
MONOS
RIO
GRANDE
RIO
PEQUENO
PEDRAS
RETIROEDGARD
DE SOUZA
RASGÃO
PIRAPORA
PAIVA
CASTRO
BARRA
BONITA
JAGUARI-
JACAREÍ
CACHOEIRA
ATIBAINHA
STA INÊS
ETA
GUARAÚ
ETA
TAIAÇUPEBA
USINA
CODESP
USINA
HENRY
BORDEN
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Billings
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p /
 
J u
n
d i
a
í
ELEVATÓRIA EXISTENTE
ELEVATÓRIA PLANEJADA
RESERVATÓRIO EXISTENTE
RESERVATÓRIO PLANEJADO
Abastecimento da RMSP
5353
As Barragens do SPAT
5454
Transposição do Rio São Francisco
5555
Operação do SIN
5656
Comercialização de Energia
5757
próximo assunto:
Ciclo Hidrológico