Introdução
O Brasil se caracteriza como um país de extensa área territorial e numerosos cursos d’águas (Figura 1). Seriam necessários muitos pontos de estações de monitoramento, para a cobertura total dos corpos hídricos brasileiros.
Diversas regiões não possuem postos para a medição regular da vazão hídrica, pela dificuldade de destinação de recursos financeiros para instalação, manutenção e equipe técnica capacitada. A cobertura deficitária, dos postos de monitoramento, acarreta na escassez de dados, assim como na inconsistentes e reduzida abrangência temporal das informações.
Devido esse cenário, a Regionalização de Vazão se apresenta como uma alternativa para a obtenção de dados de vazão. A definição do método consiste em explorar pontos com medições e estimar variáveis, para pontos, onde não haja aferições. Deve-se salientar, no entanto, que os pontos explorados e o ponto a ser estimado, devem ser homogêneos entre si, ou seja, apresentar semelhanças nos aspectos de cobertura da terra.
Desse modo, o presente artigo irá apresentar a sequência das etapas necessários para estimar a vazão de uma região sem medições fluviométricas.
Determinação do ponto de estudo e postos de medição
No presente artigo, foi selecionado um ponto de estudo próximo da estação fluviométrica Porto Carriel, na bacia do Rio Paraná, Rio Piquiri, no município de Guaraniaçú, como mostra a Figura 2.
Por meio do aplicativo Hidroweb na função de Mapa (https://www.snirh.gov.br/hidroweb/mapa), foram definidos:
- ponto da estação fluviométrica Porto Carriel (Figura 3) e sua área de abrangência – bacia hidrográfica (3.507,1 km2);
- ponto de estudo (Figura 4) e a área da sub-bacia (82,2 km2).
Ao clicar no mapa abaixo, pode acessar o Hidroweb v.3.2.7 e os dados das estações de monitoramento.
Aquisição de dados
Os dados da estação fluviométrica podem ser baixados pelo aplicativo Hidroweb, em três opções de formatos (mdb, txt e csv). Existem diferentes maneiras para realizar o download.
Uma das opções pode ser feita na busca em Séries Históricas de Estações. Informa-se o tipo de estação (Fluviométrica) e o código da estação (64767000), conforme a Figura 5.
Outra maneira, pode ocorrer pela busca por Mapa. Após localizar a estação fluviométrica no mapa do Hidroweb, é possível abrir uma tabela com as informações da estação, ao selecionar o ícone da estação. A tabela possibilita baixar os dados de vazão, como mostra a Figura 6.
Tratamento de dados
Os dados baixados da estação Porto Carriel foram extraídos no formato csv e tratados, para auxiliar na preparação dos cálculos. A tabela de dados fornece dados de vazão por dia, vazão média mensal, vazão mínima e máxima mensal, além de outras informações, como mostra Figura 7.
Estimativa da vazão para o ponto de estudo
A forma de estimar a vazão ocorreu pelo Método de Gumbel, no qual utilizou dados da série histórica da estação fluviométrica, de 1981 a 2019. Foram calculados a média x̅ e o desvio padrão 𝜎, de acordo com as Equações 1 e 2.
x̅: Média
σ: Desvio padrão
x: Variável de interesse
N: Número de termos
t: Termo inicial igual a 1
Os dados mensais de vazão máxima referentes aos anos de 1981 a 2019, foram compilados, como mostra a Tabela 1.
Fonte: ANA, 2022.
Os resultados de média e desvio padrão foram obtidos a partir dos dados Tabela 1, como mostram os cálculos a seguir:
Foram aplicadas as seguintes equações para obter o yTR (Equação 3), a partir do Tempo de Retorno (TR), e o xTR (Equação 4) – vazão da bacia hidrográfica:
Os resultados obtidos das Equações 3 e 4 podem ser verificados na Tabela 2.
A área da bacia hidrográfica da estação fluviométrica, foi denominada de Bacia 1. A área da sub-bacia, no qual se localiza o ponto de estudo foi chamada de Bacia 2. Na Tabela 3, foram inseridas as respectivas áreas das bacias e as vazões de 5, 10 e 25 anos de retorno.
Para as estimativas da Bacia 2, foram efetuados os seguintes cálculos, de acordo com a Equação 5.
A sequência das etapas descritas, anteriormente, possibilitou a estimativa da vazão do ponto exutório da Bacia 2, em que havia um posto de monitoramento fluviométrico no entorno. Entretanto, se houver um ponto de estudo com vários postos de medição, na área de influência, pode-se utilizar equações potenciais para a estimativa da vazão.
Estimativa de vazão com mais de um posto fluviométrico
A Figura 8 mostra um cenário com quatro estações fluviométricas próximas ao ponto de estudo (Ac=82,2 km2), delimitada pela área laranja no mapa. Os pontos exutórios da bacia e sub-bacias foram marcados com estrelas, em que as áreas foram: A1=3.507,10 km2; A2=85 km2 ; A3=150 km2; A4=230 km2.
As mesmas etapas iniciais demandadas pelo Método de Gumbel foram realizadas, ou seja, os cálculos de média, desvio padrão, yTR, xTR para cada estação. As vazões de 5, 10 e 25 anos de tempo de TR foram calculadas, como mostra a Tabela 4.
A partir dos resultados de vazão dos Postos 1, 2, 3 e 4, gráficos foram plotados para a obtenção das equações potenciais. Utilizou-se as áreas no eixo y e as vazões no eixo x, para serem fornecidas as equações nos Tempos de Retorno de 5, 10 e 25 anos, como apresentam, respectivamente, a Figura 9, Figura 10 e Figura 11.
Por fim, as equações potenciais dos TR de 5, 10 e 25 anos resultaram nos seguintes valores:
Os resultados do Ponto C foram estimados, por meio de diversas estações de monitoramento, como mostra a Tabela 5.
Comparação das vazões estimadas
A Tabela 6 apresenta os resultados das vazões estimadas ao utilizar uma estação fluviométrica e os resultados a partir de várias estações. Observa-se que as vazões foram próximas, mas os dados resultantes de várias estações sofreram influência dos demais postos de monitoramento.
O gráfico da Figura 12 mostra o comportamento das vazões estimadas, por meio de uma estação e de várias estações, para o tempo de retorno de 5, 10 e 25 anos.
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REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONA DE ÀGUAS. Hidroweb v3.2.7. Brasília, 2022. Disponível em: https://www.snirh.gov.br/hidroweb/mapa. Acesso em: 2 jan. 2023.
AGÊNCIA NACIONA DE ÀGUAS; MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTAL. Principais rios. Brasília, 2013. Disponível em: https://portal1.snirh.gov.br/arquivos/atlasrh2013/4-I.pdf. Acesso em: 2 jan. 2023.
