Este documento descreve um relatório sobre ferramentas de auxílio à decisão para gestão de recursos hídricos. Ele apresenta os objetivos do relatório, conteúdo, histórico da gestão de recursos hídricos e conceitos como gestão integrada de recursos hídricos. Inclui também exemplos de ferramentas como WEAP que podem ser usadas para modelagem hidrológica e análise de cenários.
2. Objetivos
•Compreender como ferramentas de auxílio à decisão
podem ser utilizados na gestão de recursos hídricos
•Adquirir conhecimentos básicos sobre simulação de
cenários de disponibilidade e demanda de recursos
hídricos no sistema WEAP
•Refletir sobre os efeitos das decisões de
planejamento territorial sobre as bacias hidrográficas
3. Conteúdo
•Ferramentas de Auxílio à Decisão para Gestão
de Recursos Hídricos
•Prática com o sistema WEAP
•Prática com o jogo SimBasin
4. Histórico da Gestão de Recursos
Hídricos
•Fatores de Pressão sobre
os Recursos Hídricos
Agricultura Irrigada
o70% do uso consumptivo
Urbanização
oConcentração espacial do
consumo e da poluição
Mudanças de uso do solo
oAlteração do ciclo das águas
•Gestão de Recursos
Hídricos
o Monitoramento de
Disponibilidade vs.
Demanda
o Autorização para uso
ou poluição das águas
5. Gestão Integrada de Recursos Hídricos
Reference: Integrated Water Resources Management. Global Water Parnership – GWP. 2000.
(http://www.gwp.org/globalassets/global/gwp-cacena_files/en/pdf/tec04.pdf)
Sociedade
Gestão das Águas
Gestão de outros recursos
naturais ligados ao ciclo da ága
Ex:
Uso do solo e vegetação
Pesca
Energia
Recursos Minerais
Maximizar
Crescimento
Econômico
Bem-Estar Social
Demaneiraequitativa!
Sustentabilidade
Ambiental
Objetivos
6. Princípios da Gestão Integrada
de Recursos Hídricos
1. A água é um recurso finito e
vulnerável
2. Abordagem Participativa
3. Consideração de Gênero
4. Valoração econômica e social da
água
5. Integração dos 3 E – eficiência
econômica, equidade social e
sustentabilidade ecossistêmica
International Conference on Water and the Environment (ICWE) in Dublin,
Ireland, on 26-31 January 1992.
http://www.wmo.int/pages/prog/hwrp/documents/english/icwedece.html
7. Ciclo da Gestão Integrada de Recursos Hídricos
Definição de
objetivos
Análise de
Lacunas
DiagnósticoImplementação
Monitoramento
e Avaliação
Estratégia e
plano de ação
8. O que são ferramentas de auxílio à
decisão?
Procedimentos interativos, programas e
bases de dados para auxiliar a
tomada de decisão
9. Como as ferramentas de auxílio à decisão podem auxiliar
no ciclo de Gestão Integrada de Recursos Hídricos?
Definição de
objetivos
Análise de
Lacunas
DiagnósticoImplementação
Monitoramento
e Avaliação
Estratégia e
plano de ação
10. Ferramentas de auxílio à decisão para ajudar
a entender a integração…
nos sistemas naturais:
•entre terra e água
•entre chuva, águas superficiais e águas subterrâneas
•entre quantidade e qualidade das águas
•entre montante e jusante das bacias hidrográficas
•entre sistemas de água doce e sistemas costeiros
Reference: Integrated Water Resources Management. Global Water Parnership – GWP. 2000.
(http://www.gwp.org/globalassets/global/gwp-cacena_files/en/pdf/tec04.pdf)
11. Ferramentas de auxílio à decisão para ajudar
a entender a integração…
entre sistemas naturais e sociais:
•demanda pela água
•trade-off entre água-energia-alimento
•efeitos econômicos dos cenários de recursos hídricos
Reference: Integrated Water Resources Management. Global Water Parnership – GWP. 2000.
(http://www.gwp.org/globalassets/global/gwp-cacena_files/en/pdf/tec04.pdf)
12. Funções das ferramentas de auxílio à decisão
•Organizar dados (bancos de dados)
•Visualizar dados
•Análise
•Modelagem de sistemas
•Comunicação
13. Reference: eWater Source — Australia's national hydrological modelling platform (http://www.ewater.com.au/products/ewater-source/)
Quais serão os efeitos das
mudanças climáticas?
O que acontecerá se
implantarmos um novo
projeto de irrigação?
Se desmatarmos uma área, quais
serão os efeitos na vazão dos rios e
no aporte de sedimentos ?
Se construirmos um novo
reservatório, quais serão os
custos e benefícios?
Considerando o crescimento urbano esperado,
quando ocorrerá conflito com os usos de água a
montante?
Se mudarmos para outra cultura
agrícola, quais serão os efeitos nos
aportes de sedimento?
Usos das ferramentas de auxílio à decisão
14. • Sistemas de Informação Geográfica
• Modelos Hidrológicos
• Modelos climáticos
Exemplos de Ferramentas de Auxílio à Decisão
Spatial Analysis of flow Accumulation in Ayeyarwady Delta. In: Theilen-Willige, B., &
Pararas-Carayannis, G. (2009). Natural hazard assessment of SW Myanmar-a contribution of
remote sensing and GIS methods to the detection of areas vulnerable to earthquakes and
tsunami/cyclone flooding. Science of Tsunami Hazards, 28(2), 108
WEAP and MODFLOW modelling. Available at:
http://www.bgr.bund.de/EN/Themen/Wasser/Projekte/abgeschlossen/TZ/Acsad_dss/dss_fb_en.html
Johnston, R. et al. 2010. Climate change, water and agriculture in the Greater Mekong Subregion.
Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute. 60p. IWMI Research Report 136.
doi:10.5337/2010.212
15. Modelagem
•Relações entre elementos de um sistema, com base em
dados observados
•Modelos são simplificações da realidade e sempre tem
um erro associado interno
16. Projeção
•Usar o modelo para estimar informações para além dos
dados observados, no espaço e no tempo
•Incerteza aumenta conforme se afasta dos dados
observados
17. Projeção Espacial - Regionalização
Locais com
existência de
dados
Locais onde
desejamos
estimar os dados
Quanto mais afastado dos
locais com dados, maior é a
incerteza
18. Cenários
•Examina possibilidades, mais do que previsões fixas
•Usados quando incerteza da projeção é muito grande
•Pode simular o que ocorrerá se tomarmos decisões
diferentes
KNUTTI, R. Should we believe model predictions of future climate change?. Philosophical Transactions of the Royal Society
of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, v. 366, n. 1885, p. 4647-4664, 2008.
Observações
Projeção
de
cenários
Aquecimentoda
superfícieglobal(ºC)
Observações
Anos
19. Cenários
•Pode simular o que ocorrerá se tomarmos decisões
diferentes
Hanspach, J., T. Hartel, A. I. Milcu, F. Mikulcak, I. Dorresteijn, J. Loos, H. von Wehrden, T. Kuemmerle, D. Abson, A. Kovács- Hostyánszki, A. Báldi,
and J. Fischer. 2014. A holistic approach to studying social-ecological systems and its application to Southern Transylvania. Ecology and Society
19(4):32. http://dx.doi.org/10.5751/es-06915-190432
Cenário A
Agricultura
Cenário B
Indústria e
pastagem
20. Reference: National Institute of Hydrology. Decision Support System Planning DSS (P) for Integrated River Basin Planning & Management. Awareness Workshop
January 28 – 29, 2014. (slideshare.net/hydrologyproject2/tools-for-water-resources-planning-decision-support-system-planning-dss-p-nih)
21. SNIRH – Sistema Nacional de
Informações sobre Recursos Hídricos
http://www.snirh.gov.br/
22. •Modelagem Hidrológica
Vazão dos rios
Fluxos de água subterrânea
Qualidade das águas
Inundação
Uso da água
Gestão de reservatórios
https://www.dhigroup.com/global/news/2009/2/2/openmiforclimatemodelling
Exemplos de Ferramentas de Auxílio à Decisão
23. Modelos Hidrológicos – Balanço Hídrico
Chuva Evapotranspiração
Escoamento
Superficial
Escoamento
Subterrâneo
Armazenamento
Entrada
Chuva
Temperatura
Tipo de vegetação
Tipo de solo
Tipo de rocha
Saída
Vazão dos rios
Fluxos subterrâneos
25. Modelagem Hidráulica
Entrada
Vazão dos rios
Geometria dos canais
Atrito da superfície
Saída
Velocidade da água
Área e volume alagado
Vazão
Geometria
do Canal
Área Inundada
27. •Modelagem Convencional
•Estimativa da vazão disponível
•Foco em sistemas naturais
Aumento da pressão humana
sobre os sistemas hídricos
Necessidade de modelar a
demanda por água
28. • Desenvolvido pelo Stockholm Environment Institute
• Mais importante instituição de pesquisa na área de meio ambiente em 2016
(Ranking Think Thank to Go)
• 39 projetos de pesquisa registrados usando WEAP até 2017
• Mais de 250 artigos acadêmicos publicados até 2017
http://www.weap21.org/index.asp?action=205
http://www.weap21.org
29. WEAP – Water Evaluating and Planning System
•Licença gratuita para estudantes, organizações
acadêmicas, instituições governamentais e ONGs em
países em desenvolvimento
Critério do Banco Mundial: país com renda per capita anual até
US$12,475
Brasil: US$8,678 em 2015
•Registro online: http://www.weap21.org
Caso haja problemas, entrar em contato no e-mail
licensing@weap21.org
•A versão de avaliação permite gravar apenas pequenos
projetos
http://www.weap21.org
30. Principais usos do WEAP
•Base de dados para balanço hídrico de
Disponibilidade X Demanda
•Modelagem de cenários de
Disponibilidade X Demanda
•Análise de alternativas de políticas públicas
31. WEAP – Water Evaluating and Planning System
• Modelagem de Disponibilidade
Geração de escoamento
superficial
Aquíferos subterrâneos
Derretimento de neve e geleiras
Qualidade da água
Reservatórios
Transposições de bacia
Barraginhas de infiltração
• Modelagem de Demanda
Demanda de uso
Demanda de hidroeletricidade
Requerimentos de vazão
ecológica
Prioridades de alocação
Poluição
Estações de tratamento de água
Análises de custo-benefício
Cobrança pelo uso da água
•Cenários integrando disponibilidade e demanda
Diferentes políticas públicas
Diferentes cenários climáticos-hidrológicos
32. Processo de Modelagem no WEAP
Definir a área de estudo e
a resolução temporal
Criar sua “conta atual”
Criação de cenários
futuros
Análise dos Resultados
33. Preparando para usar o WEAP
• No menu iniciar do Windows, digite “Região”
• Mude o formato para “Inglês (Estados Unidos)”
62. Adicionando Elementos ao nosso Esquema
• Na tela Schematic, clique no ícone “River” e arraste até o inicio do rio principal
• Em seguida, vetorize de forma simplificada o rio, passando pela cidade principal
64. Adicionando Elementos ao nosso Esquema
•Clique com o botão direito do mouse sobre o rio e
selecione “Move Label”
65. Adicionando dados para o Rio
•Clique na aba Data
•Na árvore, navegue em:
• Supply and Resources -> River -> Rio Principal
•Inflows and Outflows -> Headflow
•No valor de vazão para o ano 2000, clique na seta para
baixo e escolha “Monthly Time-Series Wizard”
66.
67.
68. Adicionando demandas de água
• Tela Schematic
• Clique e arraste o ícone de círculo vermelho (Demand Site) para a área urbana
69. Adicionando demandas de água
• Nomeie sua cidade
• Clique com o botão direito do mouse sobre o ponto de demanda e selecione
“Move Label” para reposicionar o texto no mapa
70. •Clique com o botão direito do
mouse no ponto da cidade
•Edit Data -> Annual Activity Level
75. • Aba Schematic
• Clique e arraste o ícone de círculo vermelho (Demand Site) para agricultura
• Nomeie como Agricultura, com prioridade de demanda 1 (igual à área urbana)
76. • Data -> Demand Sites -> Agricultura
• Water Use -> Annual Activity Level
• Unit -> Area -> Hectares
77. •Abaixo da coluna “2000”, escreva 100000 (cem mil)
•Aba “Annual Water Use Rate”
•Abaixo da coluna “2000”, escreva 3500
81. • Tela Schematic
• Clique em “Transmission Link” e arraste até um trecho do rio próximo à cidade
grande
• Dê dois cliques no ponto de demanda da Cidade Grande, para conectá-la ao rio
• A jusante, faça outra transmissão para a demanda de agricultura
82. • Clique em “Return Flow” e arraste até o ponto da cidade grande
• Dê dois cliques no trecho do rio a jusante dos dois pontos de abastecimento
• A jusante, faça o outro fluxo de retorno vindo da agricultura
83. •Tela “Data”
•Árvore: Supply and Resources -> Return Flows ->
from Cidade Grande -> to Cidade Grande Return
•Confira se o “Return Flow Routing está em 100%”
•Confira o mesmo para o fluxo de retorno da
Agricultura
90. •Nomeia sua pressuposição como
“Unidade de Água Doméstica”
•Na coluna “Unit”, escolha Volume -> “Cubic Meters”
•Na coluna “2000”, escolha 300
91. •Adicione uma nova pressuposição de nome
“Unidade de Demanda de Água para Irrigação”
•Na coluna “Unit”, escolha Volume -> “Cubic Meters”
•Na coluna “2000”, escolha 3500
92. •Adicione uma nova pressuposição de nome
“Variação Doméstica”
•Na coluna “Unit”, escolha “No unit”
93. •Na coluna “2000”, clique na seta e selecione
“Monthly Time-Series Wizard”
95. •Árvore: “Demand Sites” -> “Cidade Grande”
•Water Use -> Annual Water Use Rate
•Na coluna 2000, clique na seta e selecione
“Expression Builder”
96. • Na caixa de texto apague o valor escrito previamente (300)
• Aba “Branches”
• Árvore: “Key Assumptions”
• Clique em “Unidade de Uso da Água Doméstica” e arraste para a caixa de texto
• Clique em Verify e veja que acrescentou-se a expressão [m^3]
97. •Árvore: “Demand Sites” -> “Agricultura”
•Water Use -> Annual Water Use Rate
•Na coluna 2000, clique na seta e selecione
“Expression Builder”
98. • Na caixa de texto apague o valor escrito previamente (3500)
• Aba “Branches”
• Árvore: “Key Assumptions”
• Clique em “Unidade de Demanda de Água para Irrigação” e arraste para a caixa
de texto
• Clique em Verify e veja que acrescentou-se a expressão [m^3]
99. •Árvore: “Demand Sites” -> “Cidade Grande”
•Water Use -> Monthly Variation
•Na coluna 2000, clique na seta e selecione
“Expression Builder”
100. • Na caixa de texto apague o valor escrito previamente (3500)
• Aba “Branches”
• Árvore: “Key Assumptions”
• Clique em “Variação Doméstica” e arraste para a caixa de texto
• Complete a expressão para ser “KeyVariação Doméstica*100/12”
• Clique em
“Verify” para
checar se a
expressão foi
digitada
corretamente
103. •Tela “Data”
•Árvore: “Demand Sites” -> “Cidade Grande”
•Water Use -> Annual Activity Level
•Na coluna 2000, clique na seta e selecione
“Expression Builder”
104. • Na caixa de texto apague o valor escrito previamente (3500)
• Aba “Functions”
• Clique em “Growthfrom” e arraste para a caixa de texto
• Dados: em 1990 a população era de 733530 habitantes e desde então cresceu
1.75% por ano
• Complete a expressão para ser “GrowthFrom(1.75%, 1990, 733530)”
• Clique em “Verify”
para checar se a
expressão foi
digitada
corretamente
105. •Menu “General” -> “Years and Time-steps”
•Ajuste o último ano dos cenários para 2015
107. •Menu Area -> Manage Scenarios
•Clique em “Reference”
•É possível documentar cada cenário
108. •Key Assumptions ->
“Unidade de Demanda de Água para Irrigação”
•Escolha o cenário de referência
•Na coluna 2001-2015, clique na seta e escolha
“Yearly Time-Series Wizard”
109.
110.
111.
112. •Árvore: “Demand Sites” -> “Cidade Grande”
•Data for: Reference (2001-2015)
•Water Use -> Annual Activity Level
•Na coluna “2001-2015”, clique na seta e selecione
“Expression Builder”
113. • Apague a função
anterior
• Aba Functions ->
Growth
114. • Aba Branches
• Árvore: Key Assumptions -> Crescimento Populacional
• Expressão final: Growth(KeyCrescimento Populacional/100)
• Verify
125. • Tela Data
• Árvore: Hydrology -> Water Year Method
• Cenário: Reference
• Aba Definitions
• Especifique a vazão nos tipos de ano hídrico conforme a figura
126. •Verifique se para as contas atuais
(Currents Accounts) o ano hídrico está marcado
como “Normal”
130. •Tela Data
•Menu “Area” -> “Manage Scenarios”
•Clique com o botão direito no cenário
Reference e selecione “Add”
•Adicione o cenário “Clima mais seco”
131. • Tela Data
• Árvore: Hydrology -> Water Year Method
• Data for: Clima mais seco
• Aba Sequence
• Edite a sequência de vazão conforme a figura abaixo
132. •Menu Areas -> Manage Scenarios
•A partir do cenário “Clima mais seco”, adicione um novo
cenário com de nome
“Clima mais seco com alto crescimento populacional”
133. • Árvore: Key Assumptions -> Crescimento Populacional
• Data for: Clima mais seco com alto crescimento populacional
• Coluna “2001-2015”: mude para 5
135. Para continuar aprendendo
• Tutorial oficial do WEAP
www.weap21.org/Tutorial/
• Manual do WEAP
http://www.weap21.org/index.asp?action=208
• Videos
http://www.weap21.org/index.asp?action=220
• Conteúdos em inglês e espanhol
136. •Desenvolvido pelo Institute for Water Education,
da UNESCO
•Simulação de uma bacia hidrográfica com o
sistema WEAP
•Técnica de avaliação de impactos ambientais
ELOHA da The Nature Conservancy (TNC)
•Baseado em dados reais da bacia Magdalena-
Cauca, da Colômbia
http://simbasin.hilab.nl/en/index.html
137. Bacia do Rio Magdalena-Cauca
Colômbia
http://www.megatimes.com.br/2013/11/rio-magdalena.htmlhttp://www.oocities.org/espanol/magangue2001/riomagdalena.htm
148. Painel de
Indicadores
Inundação
Cidades de
Menestrey e Alloa
• Modelagem de volume
inundado no WEAP
• Exemplo de escolhas:
Construir diques
Fazer by-pass
(canal de escoamento)
Reservatórios
anti-inundação
Relocar cidade
Alterações de uso do solo
149. Painel de
Indicadores
Produção agrícola
• Demanda aumenta
com o aumento
populacional
• Produção depende da
quantidade de chuva
• Exemplos de escolhas
Novos projetos agrícolas
Intensidade de produção
Proteção de áreas
naturais
151. Painel de
Indicadores
Saúde dos Rios
• Método ELOHA da The
Nature Conservancy
• Fragmentação dos rios
(por barramentos),
impede a migração dos
peixes e fluxo de
sedimentos
• Alteração da vazão
natural dos rios, por
hidrelétricas e alteração
do uso do solo, também
diminui a saúde dos rio
152. Painel de
Indicadores
Florestas e
Áreas Úmidas
remanescentes
•Baseado na
porcentagem da
vegetação nativa
•Exemplo de escolhas
Criar áreas protegidas
Regenerar áreas
degradadas
Expandir projetos
agrícolas