Modelo EconÃmico-HidrolÃgico Integrado para AlocaÃÃo Ãtima de Ãgua em Diferentes Usos e Vinhoto em Ãreas Plantadas de Cana na Bacia do Rio Pirapama

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2003

RESUMO

A escassez de Ãgua exige que se formulem polÃticas para garantir uma alocaÃÃo inter-setorial eficiente do recurso, ao mesmo tempo que se reverta a degradaÃÃo do mesmo. Para entender melhor e avaliar os efeitos das diversas polÃticas, à fundamental que se utilize modelos do mundo real, aptos a analisar as consequÃncias, tanto ambientais quanto econÃmicas, de decisÃes de polÃticas de alocaÃÃo tanto a nÃvel de bacia, como de usuÃrio. Este trabalho introduz um modelo econÃmico-hidrolÃgico integrado desenvolvido para apoiar a gestÃo de recursos hÃdricos na bacia do rio Pirapama no Estado de Pernambuco, Nordeste do Brasil. Utiliza os fundamentos teÃricos de um modelo elaborado no International Food Police Research Institute (IFPRI). Integra um grande nÃmero de relaÃÃes fÃsicas, econÃmicas, institucionais e agronÃmicas numa plataforma Ãnica para subsidiar decisÃes que digam respeito a alocaÃÃo Ãtima de Ãgua entre os usos alternativos e vinhoto para fertirrigar as Ãreas plantadas de cana no primeiro trecho da bacia, a saber: a montante da barragem Pirapama. O referido trecho à de crucial importÃncia pois nele està concentrada a maioria das agroindÃstrias localizadas na bacia, cuja produÃÃo de efluentes à a principal fonte de carga orgÃnica da regiÃo. AlÃm disso, esta Ãrea à a responsÃvel pelo aporte afluente ao reservatÃrio Pirapama - uma das principais fontes de abastecimento da capital do estado - cujo risco de eutrofizaÃÃo jà à alto, mal o mesmo entra em operaÃÃo. O modelo introduz a questÃo da qualidade nÃo sà ao incluir o uso da fertirrigaÃÃo e determinar alocaÃÃo de efluentes das agroindÃstrias nas Ãreas plantadas de cana ao longo da bacia, mas tambÃm ao garantir atravÃs de restriÃÃes, nÃveis de qualidade adequados aos usos ao longo do curso d Ãgua, bem como o nÃo atingimento de limites de trofia nos dois reservatÃrios da Ãrea estudada. Para introduzir a questÃo de qualidade das Ãguas dentro da plataforma de otimizaÃÃo foi utilizado o clÃssico modelo da Engenharia Ambiental - o modelo Streeter-Phelps. Este à considerado um modelo de qualidade simplificado, pois nÃo simula todos os fenÃmenos interagentes no balanÃo do oxigÃnio dissolvido, abordando unicamente os dois principais fatores, a saber: o consumo e a produÃÃo de oxigÃnio. A aplicaÃÃo da referida versÃo requer o conhecimento de parÃmetros do rio e implica numa sÃrie de simplificaÃÃes do mundo real. Foi realizada entÃo uma simulaÃÃo externa de qualidade, fora da plataforma de otimizaÃÃo, para testar a adequacidade da versÃo adotada ao caso em estudo, atravÃs da comparaÃÃo entre os valores obtidos usando as equaÃÃes representativas e os valores medidos em alguns pontos do rio em anos especÃficos. AlÃm disso, dados nÃo disponÃveis referentes a maneira com que os efluentes chegam e contaminam o rio, bem como a forma com que o rio responde a esta contaminaÃÃo, puderam ser calibrados e validados. O modelo integrado usou a modelagem holÃstica com mÃtodo de decomposiÃÃo por temas, para determinar a soluÃÃo Ãtima atravÃs de dois submodelos, um que considera a questÃo de quantidade e o outro a de qualidade das Ãguas. Assim, uma soluÃÃo Ãtima inicial à encontrada alocando-se Ãgua e efluentes sem se restringir os nÃveis de qualidade resultantes. A soluÃÃo final do modelo à obtida a partir deste valor inicial, incorporando-se as restriÃÃes relativas a qualidade das Ãguas. A funÃÃo objetivo à composta pelas funÃÃes de benefÃcio lÃquido agregadas por uso e penalidades sÃo impostas de forma a garantir que o modelo respeite outorgas atuais no caso dos usos consuntivos, atenda demandas mÃnimas no caso de geraÃÃo de energia e minimize sobra de efluentes. O modelo à aplicado para um horizonte de um ano com passos mensais, iniciando no Ãltimo mÃs da estaÃÃo chuvosa. Utiliza para simular drenagem pluvial natural de cada trecho, descargas especÃficas obtidas a partir de valores mÃdios mensais de vazÃo de uma sÃrie gerada para a bacia. A condiÃÃo inicial considera os reservatÃrios cheios e a cana disponÃvel para a safra atual resultante de decisÃes de Ãreas a fertirrigar tomadas no ano anterior. Os primeiros resultados obtidos mostraram que os valores na soluÃÃo Ãtima das retiradas anuais para cada uma das agroindÃstrias sÃo praticamente iguais aos valores outorgados. No caso do abastecimento humano, a alocaÃÃo Ãtima permite maiores desvios em relaÃÃo a outorga, principalmente no caso de Recife, o maior usuÃrio para quem se aloca bem menos do que o outorgado, e aproxima-se dos valores estabelecidos para VitÃria. AlÃm disso, pode-se verificar que o nÃo atendimento a outorga estabelecida para Recife à um resultado econÃmico, pois os limites fÃsicos nÃo sÃo atingidos. Com relaÃÃo aos usos nÃo-consuntivos, a soluÃÃo Ãtima resultou em potÃncias geradas para as duas PCH s em qualquer dos meses menor do que a demanda mÃnima. Este tambÃm à um resultado econÃmico jà que hà disponibilidade de Ãgua, bem como uma capacidade instalada que permitiria valores de potÃncia gerados maiores. Com relaÃÃo a alocaÃÃo de efluentes, embora a quantidade simulada do vinhoto produzido pelas agroindÃstrias, na alocaÃÃo Ãtima seja muito similar a atual, a distribuiÃÃo definida pelo modelo como Ãtima à bastante diferente. Todos estes resultados sÃo referentes ao sub-modelo 2, ou seja, à o resultado do modelo com todas as restriÃÃes incluÃdas. No entanto, o que se observou à que nÃo houve mudanÃas perceptÃveis nos resultados ao se acrescentar as restriÃÃes relativas a qualidade das Ãguas, ou seja, os resultados do sub-modelo1 sÃo praticamente idÃnticos ao sub-modelo2. Assim, estas Ãltimas restriÃÃes na soluÃÃo do modelo sÃo inativas ou slack. Algumas simulaÃÃes foram feitas retirando-se funÃÃes penalidade associadas ao uso da funÃÃo objetivo a ser maximizada. Ao se retirar a penalidade relativa ao abastecimento humano, mantendo-se a do abastecimento industrial, independente de se aplicarem ou nÃo penalidades relativas aos demais usos diminuem as retiradas anuais para Recife e aumentam as retiradas para VitÃria. Neste caso, o resultado do sub-modelo2 à diferente do sub-modelo1, ou seja, as restriÃÃes relativas a qualidade das Ãguas neste caso deixam de ser inativas. Mais especificamente, as mesmas reduzem as retiradas anuais para VitÃria para que maiores volumes no lago de Ãguas Claras sejam mantidos e os limites relativos a trofia do reservatÃrio nÃo sejam atingidos. A retirada da penalidade associada ao atendimento da demanda mÃnima dos dois usuÃrios, independente de haver ou nÃo penalidades para os demais usos, reduz a potÃncia gerada em todos os meses nas duas PCH s. Finalmente, com relaÃÃo a alocaÃÃo de efluentes nÃo hà nenhuma alteraÃÃo na configuraÃÃo das Ãreas fertirrigadas, no caso de se retirar a penalidade referente a sobra de efluentes. Ocorre que penalizando ou nÃo por sobras de vinhoto, a soluÃÃo Ãtima usa todo o efluente produzido, isso tambÃm independente das penalidades pelos outros usos estarem ligadas ou desligadas

ASSUNTO(S)

fertirrigaÃÃo recursos hÃdricos - bacia do rio pirapama eutrofizaÃÃo engenharia ambiental - modelo streeter-phelps economia international food police research institute (ifpri)

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