Consulta Informativa

- Resumo expandido

Atualização dos estudos hidrológicos na região hidrográfica do Alto Médio São Francisco em Minas Gerais

Figura 1 - Vista aérea do rio São Francisco

1- Introdução

O rio São Francisco desenvolve-se, aproximadamente, no sentido sul-norte, e no seu trecho abrange o Estado de Minas Gerais na direção nordeste. As nascentes encontram-se na Serra da Canastra, em altitude de aproximadamente 1.450m, enquanto sua extensão até à divisa com o Estado da Bahia é 1.100km, a uma altitude de 400m. Os principais afluentes do rio São Francisco no Estado de Minas Gerais são: à margem esquerda, os rios lndaiá, Borrachudo, Abaeté, Paracatu, Urucuia, Pandeiros, Peruaçu e Carinhanha; e à margem direita os rios Pará, Paraopeba, Velhas, Jequitaí, Pacuí e Verde Grande.

A região hidrográfica aqui denominada de Alto Médio São Francisco em Minas Gerais,  compreende as sub-bacias do rio São Francisco à jusante da confluência do rio Abaeté com o rio São Francisco até o rio Carinhanha inclusive, excluindo a bacia do rio Paracatu e do rio das Velhas. Os principais tributários do rio São Francisco nessa região são os rios  Verde Grande,  Urucuia, Jequitaí e Carinhanha (divisa MG /BA). De menor representatividade podem ser citados os rios Pacui, Barro, Paracatu, Mangai, São Pedro, Tapera, Serraria, Calindó, Peruaçu, Cruz, Cocho, Pandeiros, Pardo, Acarí, Bom Jardim, Grande, Jatobá, Formoso, Atoleiro e Janeiro. 

A área de drenagem dessa região hidrográfica  é de 108.228 km²  e representa 46% da área mineira da bacia do rio São Francisco.

De acordo com Unidades de Planejamento e Gestão de Recursos Hídricos (UPGRH)  estabelecidas pela Deliberação Normativa do CERH/MG  nº 06/2002 e suas alterações, essa região hidrográfica contém quatro  UPGRHs, quais sejam:  SF6 -  Bacias hidrográficas dos rios Jequitaí e Pacuí;  SF8 - Bacia hidrográfica do rio Urucuia; SF9 - Bacias hidrográficas dos rios Calindó e Pandeiros e SF10 - Bacia hidrográfica do rio Verde Grande.

Devido as alterações ocorridas no sistema hidrológico do rio São Francisco advindas da construção da represa da UHE  Três Marias na década de 1960, tanto  a montante quanto a  jusante da represa, como também aquelas ocorridas no ecossistema no entorno da represa, foi selecionado o ano de 1970 como início do período-base para execução da regionalização hidrológica em todas as sub-bacias do São Francisco em MG (Alto São Francisco, Velhas, Paracatu e Alto Médio São Francisco). É oportuno destacar que nas demais regiões hidrográficas mineiras o período-base selecionado teve início no ano de 1950.

Conforme estudos realizados no âmbito do programa HIDROTEC a área de drenagem da bacia hidrográfica do rio São Francisco em território mineiro corresponde a 234.554 km². Ocupa o primeiro lugar em termos de produção de água (vazões médias e mínimas) e contribui  com 44,0% da vazão mínima (Q_7,10) produzida no Estado. Em termos de produtividade hídrica (Q_7,10 em L/s.km²) ocupa, no ranking estadual, o sexto lugar.

2- Metodologia    

Neste trabalho descreve-se os estudos hidrológicos desenvolvidos e implementados em sistemas de informações geográficas objetivando-se estimar as potencialidades e disponibilidades hídricas em qualquer seção fluvial dos cursos d'água da bacia hidrográfica do Alto Médio São Francisco em Minas Gerais.

Com base na técnica de regionalização hidrológica utilizando-se o programa computacional RH4.0 e as informações de 20 estações fluviométricas abrangendo o período de série histórica de 1970 a 2010, foi possível estimar as seguintes variáveis e funções hidrológicas: vazões médias de longo período, vazões máximas, vazões mínimas, curvas de permanência e curvas de regularização. As estações utilizadas foram: Fazenda Carvalho, Arinos – Montante, Vila Urucuia, Fazenda Conceição, Santo Inácio, Barra do Escuro, Fazenda Bom Retiro, São Gonçalo, Fazenda Velha, Fazenda Porto Alegre, Lagoa das Pedras, Capitânea, Juvenília, Brasília de Minas – Jusante, Colônia do Jaiba, Janaúba, Boca da Caatinga, Porto Aliança, Claro dos Poções e Fazenda Umburana – Montante.

A precipitação média nas sub-bacias foi calculada utilizando-se o método de Thiessen, com dados de 27 estações pluviométricas abrangendo o mesmo período de série histórica das vazões. As estações utilizadas foram: Boca da Caatinga, Manga, São Gonçalo, Capitânea (V.Larga), Montalvânia, Juvenília (E.C.M.) , Lagoa das Pedras, Colônia Jaíba, Janaúba, São Francisco, Pedras de M. Da Cruz, Fazenda Canadá, São João da Ponte, Varzelândia, Arinos-mont, Buritis-jusante, Capitão Enéas, Brasília de Minas-jusante, São João daVereda, São Romão, Santo Inácio, Barra do Escuro, Vila Urucuia, Cach. Da Manteiga, Faz. Água Branca, Jequitaí e M. B. Do Jequitaí.

A caracterização das regiões hidrologicamente homogêneas foi obtida por meio de critérios físicos e estatísticos, baseados no escoamento superficial, características fisiográficas, distribuição de freqüência das vazões adimensionalizadas e nos resíduos da equação de regressão múltipla da vazão média.

Aplicaram-se dois métodos de regionalização de vazão. O primeiro ajusta distribuições teóricas de probabilidades as séries históricas de vazões de cada estação, para diferentes períodos de retorno e, a seguir, aplica regressão múltipla entre estas vazões e as características físicas e climáticas das sub-bacias. O segundo adimensionaliza as curvas individuais de probabilidades, com base em seu valor médio e estabelece uma curva adimensional regional média das estações com a mesma tendência. O valor médio (das mínimas e das máximas) é regionalizado em função das características físicas e climáticas das sub-bacias, através de uma equação de regressão múltipla.

Empregando os modelos das vazões e funções específicas (curvas de permanência e de regularização) estatisticamente ajustadas na regionalização hidrológica e utilizando-se o ambiente de sistemas de informações geográficas, procedeu-se a geração e o armazenamento das variáveis regionalizadas, em pontos eqüidistantes ao longo de todos os cursos d'água da região estudada.

3- Resultados

Foram identificadas quatro regiões hidrologicamente homogêneas quais sejam: Região I: Contendo as bacias dos rios Urucuia, Buriti, Acari, Bom Jardim e Pardo até a confluência dos mesmos com o rio São Francisco e abrangendo uma área de 31.546 km²; Região II: Contendo as bacias dos rios Pandeiros, Cochos, Cruz, Peruaçu, Itacarambi, Japoré, Calindó e Carinhanha até a confluência dos mesmos com o rio São Francisco e contendo uma área de 28.939 km²; Região III: Contendo as bacias dos rios Serra, Serraria, Mocambinho, Tapera, São Pedro, Mangai, Boi Morto, Grande e Paracatu até a confluência dos mesmos com o rio São Francisco e abrangendo uma área de 40.789 km²; e Região IV: Contendo as bacias dos rios Pacuí, Cana Brava, Barro, Jequitaí, Buritizeiro e Jatobá até a confluência dos mesmos com o rio São Francisco e contendo uma área de 21.960 km².

Na região em estudo foram identificadas quatro regiões hidrologicamente homogêneas para as vazões médias de longo período, vazões mínimas de sete dias de duração e período de retorno de 10 anos, vazões mínimas obtidas da curva de permanência para 50 a 95% de probabilidades, vazão máxima diária anual para períodos de retorno de 2, 10, 20, 50, 100 e 500 anos e curvas de regularização, denominadas de regiões I, II, III e IV.

Os resultados da aplicação dos métodos de regionalização das vazões mínimas e máximas indicaram o método II nas regiões hidrologicamente homogêneas identificadas neste estudo. A vazão média de longo período foi regionalizada desconsiderando o nível de risco, ou seja, com base nas estatísticas dos resultados da aplicação da regressão múltipla da vazão média com as características físicas e climáticas das sub-bacias em estudo.

As distribuições que apresentaram melhor ajustamento foram a de Weibull, nos eventos mínimos e a Gumbel nos eventos máximos.

Os parâmetros das distribuições foram estimados pelo método dos momentos, enquanto a eficiência do ajustamento foi testada pelo método de Kolmogorov-Smirnov.

Para as vazões médias de longo período a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente nos modelos para as regiões I e IV. Nas regiões II e III foram selecionadas a área de drenagem e o comprimento do curso d'água principal. As demais variáveis acrescentaram pouca informação a regressão.

Nas vazões mínimas de sete dias de duração e período de retorno de 10 anos  a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente nas regiões I e IV. Na região II as variáveis selecionadas foram área de drenagem o comprimento do curso d'água principal e a densidade de drenagem. Na região III as variáveis selecionadas foram a área de drenagem e o comprimento do curso d'água principal.

Já para as vazões mínimas com permanência de 50 a 95% a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente nas regiões I e IV. Na região II as variáveis selecionadas foram área de drenagem, a declividade média do curso d'água principal e a precipitação média anual. Na região III as variáveis selecionadas foram a área de drenagem e o comprimento do curso d'água principal.

Para as vazões máximas diárias anuais a área de drenagem, o comprimento do curso de água principal e a precipitação máxima diária anual foram selecionadas como  variáveis independentes nos modelos para a região I. Na região II e III foram selecionadas a área de drenagem e o comprimento do curso de água principal. Já na região IV a área de drenagem da bacia foi selecionada como única variável independente no modelo. As demais variáveis acrescentaram pouca informação a regressão.

4- Conclusões

Observando os limites das regiões hidrologicamente homogêneas verifica-se que os modelos encontrados neste trabalho permitem, em qualquer seção dos cursos d'água da região hidrográfica do Alto Médio São Francisco em Minas Gerais, estimar:

É importante registrar que nos estudos hidrológicos (regionalização hidrológica) realizados no âmbito do programa HIDROTEC, que serviram de base para elaboração do “Atlas Digital das Águas de Minas”, foram utilizados séries históricas de 318 estações fluviométricas (sub-bacias) e 378 estações pluviométricas. As referidas estações hidrológicas foram importadas de arquivos disponibilizados na internet pela Agência Nacional de Águas (ANA), através do sistema de Informações Hidrológicas (HidroWeb), no endereço (http://hidroweb.ana.gov.br).

5- Aplicações

A aplicação da tecnologia contida nesse website permitirá que os órgãos responsáveis pela gestão dos recursos hídricos em níveis federal, estadual e de bacia hidrográfica, obtenham informações confiáveis quanto à disponibilidade de água a fim de possibilitar o melhor atendimento às demandas de outorga de direito de uso de água, bem como fornecerá tecnologia adequada aos usuários interessados no planejamento, dimensionamento e manejo de projetos, que demandam uso consuntivo desse precioso líquido.

Dentro os projetos e obras hidráulicas que mais utilizam as tecnologias geradas citam-se: vertedores de barragens, diques marginais, canais, bueiros, galerias pluviais, pontes, projetos de irrigação e drenagem, projetos de abastecimento d'água e de pequenas centrais hidrelétricas, estudos da qualidade da água, volume de regularização, outorga de uso de água superficial, navegação, controle de enchentes e seca, sistemas de drenagem dentre outros.

As informações hidrológicas regionalizadas desta sub-bacia em estudo, como das demais bacias hidrográficas do estado de Minas Gerais, estão disponíveis através de mecanismos de busca a qualquer usuário conectado a Internet no endereço http://www.atlasdasaguas.ufv.br.

6- Recomendações

A consistência metodológica, aqui descrita, resultou de uma análise realizada em sub-bacias hidrográficas cujas áreas de contribuição variaram de 2.200 a 24.658 km² na Região I, de 531 a 15.832 km² na Região II, de 162 a 30.474 km² na região III e de  543 a 6.853  km²  na Região IV para as vazões médias de longo período, mínimas, máximas, vazões obtidas da curva de permanência e curvas de regularização. Certa cautela é aconselhável no caso de estimativas para sub-bacias fora destes intervalos.

Ressalta-se aqui a necessidade de otimização da rede hidrométrica local, pelo aumento do número de estações e recuperação daquelas que sejam deficientes.

Este estudo deverá ser atualizado assim que se tornem disponíveis séries mais longas das estações selecionadas e/ou novas estações fluviométricas e pluviométricas.

7- Equipe

Humberto Paulo Euclydes; Paulo Afonso Ferreira; Daniel Rossi Altoé; Reynaldo Furtado F. Filho; Afonso de Paula dos Santos.

8- Publicação

A "segunda atualização dos estudos hidrológicos" realizada nessa bacia foi apresentada no XIV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos e V Simpósio de Hidráulica e Recursos Hídricos dos Países de Língua Oficial Portuguesa. Aracaju-SE, 2001.

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Fonte: EUCLYDES et al. (2010n1)