Para o período anterior ao início do enchimento do reservatório ou ao início da operação do primeiro reservatório situado a montante do aproveitamento de interesse, a série de vazões naturais foi obtida, na maioria dos casos, a partir da série de vazões observadas em estação fluviométrica local ou em estação fluviométrica existente na bacia. Nesse último caso, as vazões no local do aproveitamento foram estimadas com base em correlações entre áreas de drenagem ou entre vazões. As vazões naturais foram obtidas, então, com o uso da equação 1:
Q Nat = Q Obs + Q Ucons (1)
Na qual:
Q Nat é a vazão natural no local do aproveitamento (m3/s);
Q Obs é a vazão observada em estação fluviométrica no local do aproveitamento ou estimada a partir de correlação com dados de estação existente na bacia (m3/s) e
Q Ucons é a vazão de usos consuntivos estimada para o local do aproveitamento (m3/s).
Em algumas situações, devido à indisponibilidade de dados de estações fluviométricas na própria bacia, foram utilizadas correlações a partir de vazões observadas em estações situadas em bacias vizinhas, ou foi necessário recorrer à utilização de modelos chuva-deflúvio, tipo SMAP – Soil Moisture Accouting Procedure, para estimar as vazões observadas em alguns locais de aproveitamentos.
Para o período posterior ao início do enchimento do reservatório, a série de vazões naturais foi determinada com base nos dados operativos do aproveitamento, a partir da vazão afluente obtida pelo método do balanço hídrico do reservatório, mediante o uso da equação 2:
Q Afl = Q Def + Q Der + |
D Vol |
(2) |
0,0864 |
Na qual:
Q Afl é a vazão afluente diária ao reservatório (m3/s);
Q Def é a vazão defluente diária total (soma das vazões turbinada e vertida) do reservatório (m3/s);
Q Der é a vazão derivada diária no reservatório, por meio de canal, túnel, estação de bombeamento etc. (m3/s);
D Vol é a variação diária do volume acumulado no reservatório, obtida a partir da tabela Cota x Volume do reservatório (hm3) e
0,0864 é a constante de transformação de hm3/dia em m3/s.
O próximo passo é o cálculo das vazões naturais incrementais, referentes à bacia situada entre o aproveitamento em questão e o(s) aproveitamento(s) situado(s) a montante, com o uso da equação 3:
Q Inc = Q Afl - Q Defmp + Q Ucons + Q Evp + Q Deb (3)
Na qual:
Q Inc é a vazão natural incremental diária entre o aproveitamento e o(s) aproveitamento(s) de montante (m3/s);
Q Afl é a vazão afluente diária ao reservatório (m3/s);
Q Defmp é a vazão defluente diária do(s) reservatório(s) de montante, devidamente propagada em condição de reservatório (m3/s);
Q Ucons é a vazão relativa aos usos consuntivos da bacia incremental (m3/s);
Q Evp é a vazão diária relativa à evaporação do reservatório, obtida a partir do polinômio Cota x Área e do vetor mensal de evaporação líquida do reservatório e
Q Deb é a vazão derivada diária na bacia incremental, por meio de canal, túnel, estação de bombeamento etc. (m3/s).
A metodologia utilizada no cálculo da vazão afluente (balanço hídrico) produz, para reservatórios com áreas inundadas significativas, resultados com grandes oscilações diárias, muitas vezes bem superiores às reais. Essas oscilações ocorrem devido ao grau de precisão das leituras de níveis d'água no reservatório (em geral, igual a 1cm) e, eventualmente, à não representatividade da própria leitura por problemas diversos (influência de ventos no reservatório, má localização dos equipamentos de leitura de níveis, não horizontalidade da lâmina d'água no reservatório etc.). Tais oscilações nas vazões afluentes são transmitidas no cálculo das vazões naturais incrementais, tornando-se necessária a aplicação de um tratamento para minimizar as grandes variações diárias de vazões.
O tratamento das vazões naturais incrementais é realizado, em geral, a partir de uma das seguintes metodologias:
modulação diária das vazões naturais incrementais mensais, com base em hidrogramas de vazões diárias observadas em estações fluviométricas existentes na bacia incremental ou em regiões próximas e
médias móveis.
As vazões naturais foram então calculadas com o uso da equação 4:
Q Nat = Q Nat mon + Q Inc con (4)
Na qual:
Q Nat é a vazão natural diária no local do aproveitamento (m3/s);
Q Nat mon é a vazão natural diária do(s) reservatório(s) de montante, devidamente propagada(s) em condição natural (m3/s) e
Q Inc con é vazão natural incremental diária consistida entre o aproveitamento e o(s) aproveitamento(s) de montante, após aplicação de um dos tratamentos mencionados anteriormente (m3/s).
As propagações da vazão defluente, em condição de reservatório, e da vazão natural, em condição natural, do(s) aproveitamento(s) de montante, bem como da vazão observada nas estações fluviométricas para a modulação diária da vazão natural incremental mensal são realizadas a partir de uma das seguintes metodologias:
defasagem das vazões, considerando tempo de viagem da água entre os aproveitamentos ou entre as estações fluviométricas e os aproveitamentos, em horas e
propagação hidrológica, como a utilizada no método de Muskingum e na rotina de propagação do modelo SSARR.
A metodologia de obtenção da vazão natural pode apresentar algumas particularidades para alguns aproveitamentos, em função de características próprias, como, por exemplo, a existência de postos fluviométricos instalados ao longo de seu curso que permitem avaliar, com bastante precisão, as afluências ao reservatório.
Maiores detalhes sobre os dados e informações utilizados nos estudos, bem como o detalhamento das metodologias empregadas em cada bacia podem ser consultados em:
Bacias dos rios Parnaíba, Jequitinhonha e Doce: HICON (2008);
Bacias do rio Paraíba do Sul e do ribeirão das Lajes: ENERCONSULT/HIDROSISTEM/INTERNAVE (2009), HICON (2011a) e HICON (2011b);
Bacias dos rios Uruguai – Trecho nacional, Ijuí, Jacuí e das Antas: RHA (2009);
Região Hidrográfica Amazônica: HICON (2010a);
Regiões Hidrográficas do Atlântico Leste, do Atlântico Sudeste e do Paraguai: HICON (2010b).