Bacias sem dados: limitações da regionalização e extrapolação de dados hidrológicos
Como determinar a vazão de projeto quando uma bacia hidrográfica não possui dados de monitoramento? Essa é uma questão frequente em estudos de hidrologia, especialmente quando se busca determinar vazões máximas e mínimas.
Uma das principais ferramentas utilizadas nesses casos é a regionalização hidrológica, que permite estimar variáveis hidrológicas em bacias sem dados a partir do comportamento observado em bacias monitoradas. A metodologia é amplamente utilizada e constitui uma importante alternativa para suprir a ausência de informações. No entanto, sua aplicação também possui limites de extrapolação, principalmente quando se trata de bacias de pequena área.
O desafio da falta de dados em pequenas bacias
A base de dados brasileira é composta, predominantemente, por postos fluviométricos instalados em bacias com áreas superiores a 500 – 1.000 km2. Quando o monitoramento foi iniciado no país, os locais eram selecionados principalmente para subsidiar estudos de aproveitamentos hidrelétricos, que geralmente envolvem bacias de maior porte. Dessa forma, a amostragem em bacias menores nunca foi uma prioridade. Um exemplo distinto ocorreu na Austrália na década de 1970, quando se verificou que os investimentos em infraestrutura de abastecimento, estradas ferroviárias e rodoviárias representavam uma parte importante do PIB, o que levou ao aumento de monitoramento em bacias pequenas. Esta preocupação passou a ganhar maior relevância no contexto atual de ocorrência de enchentes e secas, diante da ausência de dados em pequenas bacias. Embora existam normativas relacionadas ao tema, a base de dados não acompanhou a evolução dessas normativas.
Os estudos mostram que a extrapolação de resultados obtidos de bacias maiores para menores envolvem uma incerteza significativa, principalmente para bacias com áreas menores que 20 km2. A partir de dados de bacias de pesquisa obtidos em estudos desenvolvidos pelo IPH entre as décadas de 1980 e 1990, no rio Potiribu, foi possível mostrar que existe um efeito de escala das bacias em que o comportamento hidrológico muda sensivelmente.
Silva Jr et al. (2003) utilizou dados da bacia representativa do Poritibu, afluente do Ijuí e do Uruguai. As bacias analisadas possuem dados do período de 1989 a 1999. Entre 1989 e 1994, as bacias apresentavam plantio convencional com terraceamento, enquanto, no período subsequente, toda a região alterou o sistema de cultivo para plantio direto. Este tipo de manejo reduz o escoamento superficial aumentando o sub-superficial. As bacias analisadas foram: Anfiteatro, com 0,125 km²; Donato, com 1,1 km²; e Turcato, com 19,5 km². As duas primeiras representam uma escala de transição, enquanto a última se encontra na escala da mesoescala. A vazão média de inundação foi reduzida em 31% e 22,5%, respectivamente, com a adoção do plantio direto. Entretanto, na bacia de mesoescala, a vazão média de cheia aumentou 39% (Figura 1).
Figura 1. Variabilidade da vazão média de cheia com a mudança de plantio convencional para plantio direto.
Quando a escala da bacia passa a fazer diferença?
Este resultado, inicialmente surpreendente, pode ser explicado pela dinâmica de escoamento do solo. A precipitação se infiltra na camada superior do solo, e grande parte escoa por caminhos preferenciais no interior do solo. Este escoamento ocorre por distâncias limitadas, em função da declividade, saindo no ravinamento ou nos canais naturais de escoamento. Nessas condições, o lençol freático, possui constante alimentação. Para as bacias menores, o escoamento é predominantemente através do subsolo, reduzindo o escoamento superficial. No entanto à medida que a área da bacia aumenta o escoamento subsuperficial já entrou nos canais e passa a ser considerado escoamento superficial, mantendo sempre um fluxo maior que à observada no cenário anterior.
Cenários como estes ocorrem na mesoescala, que atua como um integrador dos processos de vertente. No entanto, a percepção humana de observação dos processos ocorre, em geral, na microescala, que pode resultar em um comportamento diferente. Somente a ampliação da coleta de dados em diferentes escalas pode permitir entender os diferentes efeitos hidrológicos e ambientes (ecohidrologia), que estão fortemente integrados à perspectiva da teoria caótica, onde os processos observados na microescala não necessariamente explicam o comportamento macroescala.
E como estimar vazões em pequenas bacias sem dados?
Silveira et al. (1998) utilizaram dados de uma amostra de monitoramento de bacias com áreas inferiores a 10 km2, obtidos por calhas Parshall construídas nas décadas de 1980 e 1990 para a aplicação de produtos químicos de combate ao borrachudo. A partir desses dados, os autores desenvolveram uma metodologia de estimativa da vazão mínima baseado em três medidas de vazão em um período de recessão. Os resultados mostraram que o erro associado à regionalização era superior a 100%, enquanto, com uma amostra de 3 (três) medições espaçadas por 2 (dois) dias em uma semana, a incerteza era reduzida para 20%, podendo chegar a 14% com as 3 (três) amostras mencionadas.
O ideal é que o país considerasse a importância do conjunto de infraestrutura que atuam nesta dimensão de bacia e ampliasse a rede de monitoramento. Nenhum modelo ou metodologia substitui a falta de dados. Setores como mineração, que estão geralmente em bacias com áreas menores que 20km2, representam um grande volume de investimentos e, ainda assim, não possuem monitoramento adequado. Afinal, a principal causa do rompimento de uma barragem sempre é a água!
Referências:
SILVA JR, O. B.; BUENO, E. O.; TUCCI, C. E. M; CASTRO, N. M. R. 2003. Extrapolação espacial na regionalização de vazão. RBRH - Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 8, pg.21-37.
SILVEIRA, G.; TUCCI, C.E.M.; SILVEIRA, A. A. L. 1998. Quantificação de vazão em pequenas bacias sem dados, RBRH - Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v.3, n.3, pg. 111-131.
Comentários