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Diciembre 1991

Unesdoc

Documento parcialmente ilegível

. A i ideias expressadas pelos autores dos artigos assinados, são próprias dos mesmos e não refletem necessariamente as da U N E S C O . A s designações usadas, as expressões e a apresentação adotada para todos os materiais desta publicação, não devem ser interpretadas por algum país ou território, como u m a aproximação c o m seu regime político ou c o m a delimitação de suas fronteiras.

Impresso e m 1991 pelo Escritório Regional de Ciencia e Tecnologia da U N E S C O para a América Latina e o Caribe -O R C Y T - Montevideu - Uruguai

BALANÇO HÍDRICO DO ESTADO DE SÃO PAULO

por

B.P.F. Braga Jr., J . G . L . Conejo e J.C.F. Paios

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

2. CARACTERIZAÇÃO GEOGRÁFICA E HÍDRICA

3. METEOROLOGIA

3.1. Vento 3.2. Temperatura 3.3. Umidade Relativa do Ar 3.4. Evaporação Potencial

4. PLUVIOMETRÍA

4.1. Rede Pluviométrica 4.2. Análise e Consistência 4.3. Mapa de Isoietas

5. FLUVIOMETRIA

5.1. Rede Fluviométrica 5.2. Análise de Consistência

'5.2*1. Curva-chave "̂ 5.2.2. Hidrogramas Simultâneos

6. MODELO MATEMÁTICO DE BALANÇO HÍDRICO

6.1. Metodologia 6.2, Exemplo de Aplicação do Modelo Mero

6.2.1 - Calibração do Modelo 6.2.2 - Verificação e Resultados

7. BALANÇO HÍDRICO DO ESTADO DE SÃO PAULO

8. CONCLUSÕES

9. AGRADECIMENTOS

10. BIBLIOGRAFIA

3

Balanço Hídrico do Estado de São Paulo

1. INTRODUÇÃO

O conhecimento do balanço hídrico de uma região é fundamental para qualquer estudo de planejamento e gestão de recursos hídricos. O balanço hídrico e o elemento básico nos estudos hidrológicos. De acordo com o guia metodológico da UNESCO (1982), para análise do balanço hídrico da América do Sul, foram considerados tres métodos: balanço hídrico superficial, balanço aerologico e balanço isotópico.

0 balanço hídrico superficial constitue-se na aplicação da equaçio da continuidade em uma dada bacia hidrográfica, onde básicamente são medidas a precipitaçáo e a vazio no exutório. A evapotranspiração é obtida pela diferença entre a precipitação e a vazão. O balanço aerologico procura analisar o fluxo de vapor d'água na atmosfera através de métodos hidrometeorológicos que envolvem o conhecimento de variáveis meteorológicas a diferentes altitudes. O balanço isotópico, como o próprio nome diz, utiliza a composição isotópica da água através de análises químicas da água de chuva e dos rios e lagos, juntamente, com amostras de vapor d'água na atmosfera a diferentes altitudes.

À partir da disponibilidade de dados hidrológicos e hidrometeorológicos, mesmo a nivel macroscópio, percebe-se que do ponto de vista prático no contexto do planejamento e gestão de recursos hídricos o único método viável de aplicação para a América do Sul é o balanço hídrico superficial.

Neste trabalho apresenta-se uma contribuição ao conhecimento do assunto com a apresentação de um modelo matemático de simulação do ciclo hidrológico que possibilita a quantificação detalhada de suas diversas fases a nível diário. A conceituação do modelo é apresentada de forma detalhada e através de um exemplo de aplicação a uma bacia do Estado de São Paulo, Brasil são dadas indicações de como calibrar e verificar os seus parámetros.

Os resultados de aplicação do modelo sucessivamente às bacias hidrográficas do Estado permitiram que se estabelecesse o balanço hídrico para todo o Estado de São Paulo. Uma novidade com o uso da metodologia proposta é a apresentação do balanço hídrico individualizado por cada unidade aquífera do Estado.

5


2. CARACTERIZAÇÃO GEOGRÁFICA E CLIMATOI.ÓGICA

O Estado de São Paulo ocupa uma área de aproximadamente 248.000 km2 localizado na região sudeste brasileira (figura 2.1) tem como limite ao norte o Rio Grande, a leste o Rio Parana, ao sul o Rio Paranapanema e a leste o Oceano Atlântico conta atualnente com uma população de 33 milhões de habitantes o que implico em uma demográfica de 135 hab/km . No raio de 150 km com centro na cidade de SSo Paulo, a densidade supera 150 hab/km2, muito superior às densidades demográficas de paises como Alemanha, Inglaterra, Itália e Japão. As projeçfies existentes indicam que o Estado terá entre 40 e 60 milhões de habitantes no ano 2010, mantendo-se uma grande concentração demográfica em torno da cidade de São Paulo.

Uma outra região, abrangendo a parte leste do Estado, vem apresentando crescimento significativo. A porção restante, 4 oeste, é essencialmente agrícola, com um setor industrial bastante incipiente.

O relevo do Estado é constituido por uma escarpa litorânea e um plato que se eleva ligeiramente para nordeste. A escarpa litorânea é uma área irregular de afloramentos com altas declividades e solos complexos. O platö, margeado por serras a leste e a nordeste, é uma área levemente ondulada constituida em média, por solos de boa qualidade.

As condições geográficas e topográficas são os principais fatores que influenciam o macroclima. Dividido pelo Trópico de Capricórnio, o Estado é influenciado tanto pelas correntes de ar frio oriundas do sul, quanto pelas quentes provenientes do norte. Além disso, a sua posição relativa A grande massa liquida representada pelo Oceano Atlántico resulta na tropicalidade do seu clima, conduzindo a um intenso processo de evaporação e condensação.

Quanto aos aspectos climáticos, o Estado de SSo Paulo pode ser dividido em quatro áreas características apresentadas na Figura 2.1.

A área A coincide com a faixa litorânea abaixo da escarpa, é uma típica floresta úmida e subtropical com pequena variação de temperatura diária durante o ano, e somente uma pequena variação de temperatura entre as estações. A umidade e a precipitação são muito altas, mas ligeiramente moderada na estação mais fria, entre os meses de junho e agosto. Entretanto, a evaporação é significativa devido às temperaturas relativamente altas durante todo o ano.

6

Balanço H

ídrico do Estado de São Paulo

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7


A área B abrange a floresta decidua nas orlas montanhosas a nordeste do Estado. A precipitação anual é substancial, mas existe uma estação fria marcadamente seca entre os meses de abril e setembro. A evaporação e consideravelmente maior do que no litoral, devido A umidade mais baixa e a maior quantidade de radiação solar.

A área C corresponde A parte central do Estado e o alto Vale do Paraíba. Protegida pela escarpa litorânea e pelas serras a nordeste, recebe uma precipitação menor. O grande volume de chuvas ocorre na estação unida, entre outubro e março. A precipitação na estação seca é insignificante. As temperaturas máximas são semelhantes As encontradas no litoral, com uma variação diária ligeiramente maior, e as mínimas são mais baixas. A evaporação é bem mais alta no verão do que no inverno. Em relação ao litoral, a umidade é mais baixa e o clima mais agradável.

A área D se refere A parte norte do Estado, onde o contraste entre as fortes chuvas de verão e as fracas chuvas de inverno são mais marcantes. Essas últimas são insuficientes para permitir o crescimento florestal, predominando a vegetação natural de cerrado. Entretanto, o orvalho e a bruma que surgem nos platOs no período frio, associados aos baixos índices pluviométricos, são suficientes para permitir o crescimento de uma vegetação florestal nos vales. As temperaturas médias diárias máximas mensais são altas e persistem durante a maior parte do ano, enquanto que a umidade é de moderada a baixa. Assim, a taxa de evaporação é alta e praticamente constante ao longo do ano.

A área* E abrange a parte oeste do Estado, onde existe uma distribuição melhor da precipitação, devido As fracas chuvas que ocorrem entre os meses de maio e junho, levadas pelas correntes de vento das serras para o sul. A taxa de evaporação é elevada durante a maior parte do ano devido A elevada média das temperaturas máximas diárias, e dos ventos geralmente persistentes. A vegetação natural é formada de cerrados nos vales, e florestas não muito densas nos platos.

0 Plano Estadual de Recursos Hídricos (DAEE, 1990) dividiu o Estado de São Paulo nas 21 unidades hidrográficas apresentadas na Figura 2.2. Essas unidades podem ser agrupadas em três grandes bacias hidrográficas: a) bacia do rio Paraíba do Sul que nasce nas escarpas da Serra do Mar, a leste do Estado, e desemboca no estado do Rio de Janeiro; b) a Vertente Maritima formada por rios que desaguam no litoral do Estado, dos quais o •ais importante é o rio Ribeira de Iguape; e c) bacia do rio Paraná, A oeste do Estado, onde se destaca o rio Tietê que nasce nas escarpas da Serra do Mar, ao sul da cidade de São Paulo, e atravessa o Estado da sudeste para noroeste.

A área total da bacia hidrográfica do rio Paraná, na altura do posto fluviométrlco Porto São José, logo a jusante da confluência com o rio Paranapanema, é de aproximadamente 677.000 Km , dos quais 31%, pertencem ao estado de São Paulo. As bacias da Vertente Marítima e do rio Paraíba do Sul, totalizam cerca de 36.000 km2 no Estado.

8


Pela Tabela 2.1 pode-se constatar que 85% da superfície do Estado pertence 1 bacia do rio Paraná, o que representa cerca de 212.000 km2. Os 15% restantes estão distribuídos entre a bacia do rio Paraíba do Sul, com perto de 6% da área total, e a Vertente Maritima com 9%.

A área do Estado representa 34% da área total das bacias interstaduais. A vazão média de longo termo estimada para as bacias -interestaduais é de 9.812 m3/s, enquanto que a do Estado da SSo Paulo é de 3.140 m3/s, ou seja, 32% da vazio total.

FIGURA 2 2 BACIAS HIDROGRÁFICAS DO EsTAOO DE SÍO PAULO

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T A B E L A 2.1 - ÁVeai e Vazões) M M i a s de Longo Termo nas Bacias Hidrográficas Interstaduais

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10


3. METEOROLOGIA

No sentido .de se obter uma estimativa razoavelmente precisa dos parâmetros meteorológicos, necessários a determinação das transferencias de água por evaporação, foram levantados os dados de 81 estações hidrometerológicas de diferentes entidades operadoras. Na Tabela 3.1 estão mostrados os postos utilizados, a entidade operadora e suas coordenadas geográficas. Observa-se um total de 44 estações do Instituto Nacional de Meteorologia (INEMET), 18 do Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de Säo Paulo (DAEE), 10 da Companhia Energética de São Paulo (CESP) e 9 do Instituto Agronómico de Campinas (IAC). A disposição espacial destas estações está mostrada na Figura 3.1.

3.1 - Vento

Utilizando-se um conjunto reduzido de estações meteorológicas listadas na Tabela 3.2 foi possível o cálculo da velocidade média anual e direçâo predominante dos ventos no Estado.

As rosas de ventos para cada uma destas estações mostrando as direções predominantes do vento a nível médio anual estão mostradas na Figura 3.2.

Pode-se observar uma certa uniformidade de ventos com um Índice de calmaria bastante reduzido e uma velocidade média anual de 2 m/s. A direção predominante é de SE em todos os períodos.

32 - Temperatura

Na Tabela 3.2 estão listadas as estações e periodos de observação utilizados no cálculo das temperaturas do ar médias anuais, médias do período seco e médias do período úmido (Figura 3.3.) quando cotejada com o mapa de localização dos postos (Figura 3.1) do período úmido. A plotagem destas médias indica uma tendência de observação de valores menores na região leste do Estado por influência orográfica.

As isotermas dos periodos seco, umido e anual estão mostradas nas Figuras 3.4, 3.5 e 3.6, respectivamente. Observase uma pequena variação de temperatura a nível anual entre as diferentes estações com uma média de 20,7 graus Celsius e coeficiente de variação de 9,5 porcento.

11


T A B E L A 3.1 - Características das EstaçAes Meteorológicas Utilizada» no Estudo

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12


T A B E L A 3.1 • Cancteríttkai dai EstaçAe* Meteorológica» Utilizadas no Estudo

(Continuação)

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SAO JOSS 006 CAMPOS

• A O S O T O DO SAPUCAI

• A n o A m o r a oo PIRRAL

PARAÍSOS*

PASAIBWA

CAMPOS DO JORDÃO

TAUSATt

n m t PIRDAMMEAROAÍA

CAMPOS DO JORDÃO

pinurcmAnABA

UBATUBA

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61116

04-100

63726

C4-077

63660

13-231

C3-003

03-071

13-063

63730

63762

12-110

13606

01-066

D2-100

836«7

6371«

6376«

63637

63707

D1-0H

01-01« -

El-007

63712

LATITUDE

13O20H S

20013M S

UB27H I

22017H S

22033H 8

2103M S

21026H S

2303«H S

21034M 8

21037H S

2302«M 8

220»IM 8

23026)1 S

23036M S

2303SM 8

13013H 8

220«1M S

2XMM 8 23011M S

23013H 8

220»« S

23O01H S

22036M 8

22039H S

220«» S

2303«H S

23030H S

23003M S

U042M S

LOROirUDE:ALTITUDE

«7017H H

«7026M H

«702«H H

«7O06M H

«70Q3H W

«7001M H

«7G00H H

«0O««M H

«6037H H

«603» W

«603» H

«6G«1H W

uni«« «6G20H W

15G37H W

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«J0«1H U

«3030H H

«»36H W

«3G33M U

«S03«K K

«3033M U

«3O30H H

«3020H H

«3O20H U

«JO07M M

<>036H M

««01« H

631 H

0*7 H

066 H

360 H

663 H

360 H

663 H

700 H

660 M

860 M

766 H

777 M

760 H

16 H

660 H

6«« H

• 10 H

1070 H

6<9 M

71« H

13«3 H

366 H

3«6 H

360 H

1600 H

326 M

23 H

•60 M

340 H

Humclrio |

SOROCABA I

n u m | LUCIRA |

H00I CUAÇU 1

CAKPIRA3 1

HOCOCA |

HOCOCA |

SAO PAULO I

CACOHDE 1

BRAGANÇA PAULISTA |

OVARULROS |

HORTE ALEGRE DO SUL 1

SAO PAULO |

SARTOB |

SIR1T1BA MIRIM |

SAO J06Í DOS CAMPOS |

SAO SERTC DO SAPUCAI |

•ARTO ARTORIO DO PIRRAL 1

PARAHUSA |

PARAIBURA |

CAUTOS DO JORDÃO |

TAUSATt |

TRBMMRI |

PIRDAWRRAROABA 1

CAWOS DO JORDÃO |

PIRTUtHORBAROABA |

USATUIA |

CURSA |

SARARAL |

13

Balanço H


14


T A B E L A 3.2 - Velocidad« Midi« do Vento para ai Estações Utilizadas no Estudo

1 ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

1 PORTO PRIMAVERA ¡PONTAL JTAQUARUCU | CAPIVARA ¡ILHA SOLTEIRA ¡ARACATUBA (*) ¡ACUA VERMELHA IVOTUPORANCA ¡SALTO GRANDE ¡PROMISSÃO ¡JURUMIRIM ¡IBITINCA

JAVARÉ <*)

ICAJOBI

¡BARIRI

¡BARRA BONITA

¡BOTUCATU i PRADO POLI S ¡JUQUlA ¡CAMPININHA ¡LIMOEIRO ICIDAOE UNIVERSITARIA

¡CRAMINHA ¡CASA GRANDE ¡PARAI BUNA ¡CAMPOS DO JORDÃO -¡PINDAMONHANGABA | BANANAL (*)

N. ¡PERÍODO

1 :81/83-86 2 :77-82/84 3 :83-86 8 :80-87 9 :81-85 12 :60-78 13 .'80-82/84-86 14 :79-84 16 ¡77-81/83-85 19 ¡80/82-87 21 :75-85 24 ¡77-85 27 ¡68-74/76-77/

¡/82-S5 30 ¡75-78 31 ¡75-85 35 ¡73-85 37 ¡75-84 41 ¡77-85 53 ¡75-76/78-80 63 ¡76-85 66 ¡75-76/78-85 69 ¡74-75/77-83/

¡/85 71 ¡75-85 79 ¡74-84 84 ¡80-86 90 ¡75-84 91 ¡80-85 97 ¡60-72

VELOCIDADE MÉDIA DO VENTO (n/s)

N : NE : E : SE : S : SU : U ¡NU

3.2 : 3.3 : 3.4 : 2.9 ¡ 3.0 : 3.2 : 2.9 : 2.8 1.8 : 2.2 ¡ 2.1 : 1.5 : 1.5 ¡ 1.3 ¡ 1.5 : 1.4 3.2 ¡ 3.0 ¡ 3.2 : 2.9 ¡ 2.6 ¡ 2.7 : 2.5 : 2.7 2.8 ¡ 2.6 : 3.7 ¡ 3.4 ¡ 2.9 : 2.6 ¡ 2.6 ¡ 2.4 2.9 : 2.9 : 2.8 ¡ 2.6 : 2.6 : 2.3 ¡ 2.2 ¡ 2.5 1.7 : 1.6 ¡ 1.6 : 2.1 : 1.4 ¡ 2.1 : 1.9 ¡ 1.8 3.4 ¡ 3.0 ¡ 3.3 : 3.2 ¡ 2.9 : 2.7 : 2.6 ¡ 2.8 2.8 ¡ 2.8 : 2.4 : 3.8 : 1.6 : 1.8 : 2.3 : 2.3 2.4 ¡ 1.7 ¡ 1.9 ¡ 3.3 : 2.4 : 1.4 : 2.0 ¡ 2.3 2.7 : 2.5 : 3.1 ¡ 2.9 : 2.6 ¡ 2.4 ¡ 2.4 ¡ 2.5 2.2 ¡ 1.6 ¡ 1.5 : 1.3 : 1.8 : 1.4 : 1.6 ¡ 1.5 2.2 ¡ 2.1 : 1.8 ¡ 2.7 : 2.6 : 1.8 ¡ 2.2 : 2.4 3.2 : 2.5- ¡ 2.3 ¡ 4.0 : 3.0 : 2.9 ¡ 3.6 ¡ 3.4

2.6 : 2.1 ¡ 2.0 : 2.1 : 1.9 ¡ 1.7 : 2.2 ¡ 2.4 2.1 ¡ 1.8 : 1.7 : 1.6 : 1.6 ¡ 1.4 ¡ 1.9 ¡ 2.0 2.2 : 2.0 ¡ 2.9 ¡ 3.1 : 2.3 ¡ 2.5 ¡ 2.2 ¡ 2.4 2.5 : 2.0 ¡ 2.2 : 2.7 : 2.5 ¡ 1.6 ¡ 2.0 ¡ 2.5 2.2 ¡ 1.9 : 1.7 : 1.8 ¡ 1.9 : 1.7 ¡ 1.6 ¡ 1.9 1.6 : 1.3 : 1.2 ¡ 1.6 ¡ 1.7 : 1.2 : 1.4 : 1.4 1.6 : 1.0 ¡ 1.3 ¡ 1.3 : 1.6 ¡ 1.3 ¡ 1.4 : 1.3 1.8 : 1.5 ¡ 1.6 ¡ 1.5 ¡ 2.1 ¡ 1.6 : 1.6 ¡ 1.9 2.1 ¡ 1.9 ¡ 2.7 : 3.7 ¡ 3.3 ¡ 2.2 ¡ 2.7 ¡ 3.1

1.8.: 2.1 ¡ 2.3 : 2.0 : 2.6 ¡ 1.9 ¡ 1.8 : 2.0 2.3 : 1.4 ¡ 0.9 : 1.2 ¡ 1.9 ¡ 1.2 ¡ 1.5 ¡ 1.9 2.2 ¡ 1.7 : 1.9 : 2.1 ¡ 2.3 : 1.5 : 1.7 ¡ 2.1 3.2 : 2.5 : 1.7 : 1.5 : 1.7 ¡ 1.3 ¡ 1.5 ¡ 2.4 1.6 : 2.4 ¡ 1.9 : 1.5 : 2.1 ¡ 2.0 : 1.6 : 1.5 1.1 .: 0.9 : 1.0 : l.l : 1.1 : 0.0 : 0.0 : 0.0

OBSERVAÇÕES :

1. Dados nedldoa pelos aneroografos registradores, a lOm de altura. Fonte 2. Nas estações con (*), dados medidos con catavento, a lOm de altura, en

por día (12:00, 18:00 e 24:00 horas). Fonte: HA/INEMET.

DAEE/CESP. 3 horários

15

Balanço H

ídrico do Estado de São

Paulo

ilj o

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il»


T A B E L A 3.3 - Temperaturas Médias Anuais para as Estações Meteorológicas fc Estado de S»o Paulo

|ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

|PONTAL |MARINGÁ (PR) ¡URUBUPUNGA ¡ANDRADINA ¡PRESIDENTE PRUDENTE ¡CAPIVARA ¡ILHA SOLTEIRA |LONDRINA (PR) ¡PARAGUAÇÚ PAULISTA lARAÇATUBA ¡AGUA VERMELHA ¡VOTUPORANGA ¡CAMPOS NOVOS PAULISTA |SALTO CRANDE ¡CASTRO (PR) ¡JACARÉZINHO (PR) ¡PROMISSÃO |LINS ¡JURUMIRIM ¡CURITIBA (PR) | BAURU ¡IBITINGA ¡CATANDUVA lAVARÉ ¡PINDORAMA ¡ITAPEVA ¡BARIRI |BARRETOS

¡JAÚ ¡BARRA BONITA |BOTUCATU ¡BOTUCATU ¡PRADÓPOLIS |SERTÃOZINHO ¡CANANÉIA ¡SÃO CARLOS ¡TATUI ¡RIBEIRÃO PRETO |USINA JUNQUEIRA ¡NUPORANGA ¡TIETÊ lANALANDIA ¡JUQUIA ¡FAZENDA IPANEMA ¡SÃO SIMÃO | IGUAPE ¡STA RITA PASSA QUATRO

N.

2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 28 29 31 32 34 35 36 37 41 43 44 45 46 47 48 49 50 51 53 54 55 56 57

DADOS DO PERÍODO DE

TEMPERATURA MÉDIA

DO AR

(GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

22.2 21.6 24.0 23.2 22.6 23.0 24.3 . 20.8 22.0 22,8 24.2 23.4 21.5 21.8 16.6 21.4 23.2 22.4 20.5 16.7 21.4 22.8 22.7 19.7 22.0 19.1 22.2 22.7 21.5 21.6 19.6 19.3 22.0 21.2 21.3 20.5 20.0 21.7 22.7 21.6 20.7 20.8 21.1 19.6 21.8 21.6 20.6

ANOS

7 15 5 8 15 8 8 21 7 17 8 16 6 15 16 19 7 10 13 23 22 14 19 6 25 17 16 6 24 16 5 14 10 7 25 21 20 26 7 5 26 6 11 17 24 17 17

1960 A 1985

TEMPERATURA DO AR SEMESTRE SECO (GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

19.6 19.5 22.2 21.3 20.6 20.6 22.5 18.5 19.9 20.9 22.6 22.0 19.2 19.6 14.2 19.0 21.1 20.3 18.1 14.5 19.6 20.7 21.0 17.8 20.3 16.7 20.1 21.2 19.8 19.3 18.2 17.5 19.8 18.9 19.2 18.9 17.6 20.2 21.1 20.2 18.5 18.8 19.0 17.3 20.1 19.5 19.1

ANOS

8 16 5 8 18 8 8 25 8 17 8 16 6 15 24 23 8 14 13 24 22 15 22 9 26 17 16 9 24 16 6 14 10 8 25 22 22 26 8 5 26 6 12 17 25 22 18

TEMPERATURA SEMESTRE

DO AR UMIDO

(GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

25.0 23.7 25.8 25.1 24.5 25.3 26.0 23.1 24.0 24.8 25.7 24.8 23.8 24.0 19.1 23.8 25.2 24.4 22.8 19.0 23.3 24.9 24.6 21.7 23.7 21.5 24.4 24.3 23.3 23.9 21.2 21.1 23.5 24.2 23.4 23.4 21.9 22.4 23.2 24.6 22.7 22.8 22.6 23.4 22.0 23.4 23.7

ANOS

8 15 6 7 18 8 8 21 7 16 8 15 5 14

• 19 21 7 14 13 23 22 14 20 6 24 15 15 9 24

. 15 6 14 5 9 9 25 21 19 25 8 5 25 5 10 17 23 18

17


T A B E L A 3 J • Temperaturas Médias Anuais para as Estações Meteorológicas do Estado de São Paulo

(Continuaçlo)

|ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

PIRASSUNUNGA STA RITA PASSA QUATRO SOROCABA FRANCA LIMEIRA CAMPININHA CAMPINAS LIMOEIRO MOCOCA CIDADE UNIVERSITARIA GRAMINHA BRAGANÇA PAULISTA j CABUÇÚ ¡MONTE ALEGRE DO SUL ¡SÃO PAULO ¡SANTOS ¡CASA GRANDE ¡SÃO JOSÉ DOS CAMPOS ¡SÃO BENTO DO SAPUCAI ¡STO ANTONIO DO PINHAL ¡PARAIBUNA ¡PARAIBUNA ¡CAMPOS DO JORDÃO ¡TAUBATÉ ¡TREMEMBê ¡PINDAMONHANGABA ¡CAMPOS DO JORDÃO ¡PINDAMONHANGABA JUBATUBA ¡CUNHA

N.

58 59 60 61 62 63 64 66 67 69 71 72 73 75 76 77 79 80 81 82 83 84 85 86 87 89 90 91 93 95

DADOS DO PERÍODO DE

TEMPERATURA MÉDIA

DO AR

(GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

20.2 21.2 20.5 20.3 20.3 20.5 20.6 21.7 21.6 19.1 20.4 19.3 18.1 19.7 18.6 22.2 17.4 19.3 19.0 17.0 19.0 19.1 14.2 20.4 20.3 20.5 14.2 20.5 22.4 18.6

ANOS

12 6 7 18 24 15 26 16 26 11 16 4 5 18 26 17 15 13 6 6 12 6 9 16 14 26 13 7 22 5

1960 A 1985

TEMPERATURA DO AR SEMESTRE SECO (GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

17.9 19.8 18.7 19.2 18.5 18.2 18.8 19.8 19.9 17.3 18.6 17.5 16.0 17.7 16.8 20.3 15.4 17.3 16.8 14.8 17.0 17.0 11.7 18.3 18.2 18.2 12.2 1B.3 20.8 17.1

ANOS

15 6 9 18 26 15 26 16 26 12 16 5 5 19 26 20 16 14 6 6 12 6 12 16 16 26 13 7 23 6

TEMPERATURA DO AR SEMESTRE UMIDO (GRAUS CELSIUS)

MÉDIA

22.1-22.6 22.5 22.8 21.5 22.1 22.8 22.5 23.7 23.2 20.9 22.1 21.3 21.8 20.4 24.1 19.4 21.2 21.2 19.3 21.2 21.2 16.4 22.5 22.6 22.9 16.3 22.8 24.0 20.2

ANOS

16 14 5 9 18 23 14 25 15 25 11 15 5 18 25

• 20 14 13 5 5 12 6 13 17 14 25 12 6 24 5

18

Balanço H

ídrico do Estado de São P

aulo

K ».

»H

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H3

dB

31

19

Balan

ço Hídrico do E

stado de São P

aulo

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°C) (ptn'odo I96C

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20

Balanço H


21

Balanço H


aulo

SÏ.Î1

Ï1

S

É

22


3.3 - Umidade Relativa do Ar

A partir dos dados de psicrómetros instalados nos postos listados na Tabela 3.4 foi possível a determinação das unidades relativas nédias dos periodos seco, úmido e anual. Na mesma tabela mostran-se os períodos utilizados para tais cálculos. Da mesma forma que no parâmetro temperatura do ar os valores de umidade relativa do ar têm pequena variabilidade a nível anual nos diferentes postos com uma média de 75 porcento e um coeficiente de variação de 7,9 porcento. Nota-se uma tendencia inversa a da temperatura na movimentação de oeste para leste com maior umidade na região leste (Figura 3.7)

Na Figura 3.8 estão mostradas as isolinhas de umidade relativa do ar para todo o Estado de São Paulo.

3.4 • Evaporação

No cálculo da evaporação potencial foram utilizados evaporimetros tipo Piché e tanques classe A. Na Tabela 3.5 estão indicadas as estações onde se dispunha de evaporímetro (9 estações) e tanques classe A (21 estações). Fode-se observar uma discrepancia considerável entre os resultados obtidos com um ou outro equipamento. Os dados de tanque classe A são mais confiáveis e por esta razão foram utilizados para o traçado das isolinhas de evaporação potencial no Estado de São Paulo.

Na Figura 3.9 estão mostradas as isolinhas de total anual médio de evaporação potencial para o Estado de São Paulo. As mesmas tendências verificadas pela temperatura foram observadas na evolução de oeste para leste nos valores de evaporação potencial (Figura 3.10)

23


T A B E L A 3.4 - Unidade Relativa do Ar Midi« Anual para as Estações Meteorológicas do Estado de São Paulo

1 1 1

1 |ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

1 •

1

|PONTAL ¡MARINGÁ (PR) . ¡ANDRADINA PRESIDENTE PRUDENTE CAPIVARA ILHA SOLTEIRA LONDRINA (PR) [PARAGUAÇU PAULISTA ¡ARACATUBA AGUA VERMELHA VOTUPORANGA CAMPOS NOVOS PAULISTA SALTO GRANDE CASTRO (PR) JACARÉZINHO (PR) PROMISSÃO LINS JURUMIRIM CURITIBA (PR) BAURU |IBITINCA CATANDUVA AVARÉ PINDORAMA ITAPEVA BARIRI BARRETOS JAÚ BARRA BONITA • BOTUCATU BOTUCATU PRADÓPOLIS SERTÃOZINHO ICANANÉIA SÃO CARLOS TATUI ' RIBEIRÃO PRETO USINA JUNQUEIRA NUPORANGA TIETÊ lANALANDIA JUQUIA FAZENDA IPANEMA • SÃO SIMÃO IGUAPE STA RITA PASSA QUATRO

N.

2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 28 29 31 32 34 35 36 37 41 43 44 45 46 47 48 49 "50 51 53 54 55 56 57

DADOS DO PERÍODO

UMIDADE RELATIVA MÉDIA

m . MÉDIA

77 68 70 69 73 71 73 69 73 71 69 74 75 83 74 74 74 79 81 68 72 72 73 68 76 75 66 67 75 74 77 75 72 89 71

• 74 68 66 71 73 74 86 79 70 84 71

ANOS

7 15 7 18 6 7 ' 24 7 17 7 16 6 15 17 21 7 10 13 22 22 13 19 5 22 16 16 8 24 15 5 14 10 9 22 22 20 26 10 6 26 6 12 17 24 17 17

3E 1960 A 1985

UMIDADE RELATIVA SEMESTRE

m MÉDIA

77 67 66 67 74 68 72 66 69 68 64 74 75 85 74 73 71 80 81 65 71 68 72 64 • 76 74 60 64 75 70 75 73 69 89 67 74 62 60 66 72 72 87 79 65 86 66

SECO

ANOS

8 16 8 20 7 7 26 . 8 17 7 16 6 15 24 23 7 15 13 23 22 15 22 9 24 16 16 10 24 16 6 14 10

. 10 24 23 21 26 10 6 26 6 12 17 25 22 17

UMIDADE RELATIVA SEMESTRE UMIDO

(X)

MÉDIA ANOS

76 8 71. 14 75 7 74 21 74 7 75 8 74 23 73 7 77 17 75 8 75 16 76 6 76 15 83 19 74 22 76 8 75 14 79 13 82 24 71 22 74 13 75 20 75 7 74 21 76 16 76 16 72 14 71 25 75 15 77 6 80 14 77 9 74 9 88 22 75 22 74 20 74 26 | 72 9 | 76 6 74 26 77 6 85 12 80 17 74 24 83 18 76 17

24


T A B E L A 3.4 • Umldade Relativa do Ar Média Anual para as Estações Meteorológicas d» Kstado de São Paulo

(Continua-lo)

ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

PIRASSÚNUNGA STA RITA'PASSA QUATRO SOROCABA FRANCA LIMEIRA CAMPININHA CAMPINAS LIMOEIRO MOCOCA CIDADE UNIVERSITARIA GRAMINHA BRACANÇA PAULISTA MONTE ALEGRE DO SUL SÃO PAULO SANTOS CASA GRANDE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS SÃO BENTO DO SAPUCAI STO ANTONIO DO PINHAL PARAIBUNA PARAIBUNA CAMPOS DO JORDÃO TAUBATÉ TREMEMBÉ PINDAMONHANGABA CAHPOS DO JORDÃO PINDAMONHANGABA UBATUBA CUNHA

N.

58 59 60 61 62 63 64 66 67 69 71 72 75 76 77 79 80 81 82 83 84 85 86 87 89 90 91 93 95

DADOS DO PERÍODO DE 1960 A 1985

UMIDADE RELATIVA MÉDIA

(D

MÉDIA

73 71 73 70 72 78 71 75 69 81 75 76 55 80 84 89 77 80 82 81 82 86 74 76 76 85 80 86 75

ANOS

12 5 6 21 22 15 26 16 26 11 15 5 18 25 19 15 13 6 6 12 5 9 16 16 19 13 7 20 5

UMIDADE RELATIVA SEMESTRE SECO

(%)

MÉDIA ANOS

71 15 67 5 72 8 65 22 67 22 77 15-68 26 74 16 64 26 79 12 73 15 74 5 51 19 79 25 84 20 88 16 75 14 79 6 82 6 80 12 82 5 85 13 73 16 76 17 75 20 84 13 80 7 86 23 73 6

UMIDADE RELATIVA | SEMESTRE

(ï)

MÉDIA

75 75 74 76 76 79 74 77 74 82 78 78 58 81 83 89 79 81 82 82 83 90 76 77 77 86 81 87 79

UMIDO |

ANOS |

14 | 5 |

8 1 21 | 21 |

15 1 26 | 16 | 26 |

11 1 14 | 5 | 18 | 26 | 20 | 14 | 13 |

6 1 6 1 12 |

6 1 14 | 16 |

15 1 18 | 12 | 7 |

22 | 5 |

25

Balanço H


(%)

VA

iiviM M

votnn

26

Balanço H


aulo

27


T A B E L A 3.5 - Evaporação Média Anual para as Estações Utilizadas no Estudo

| : : DADOS DO PERÍODO DE 1960 A 1985

ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

PONTAL MARINCÃ (PR) PRESIDENTE PRUDENTE CAPIVARA ILHA SOLTEIRA LONDRINA (PR) ACUA VERMELHA VOTUPORANGA SALTO GRANDE CASTRO (PR) JACARÉZINHO (PR) PROMISSÃO JURUMIRIM CURITIBA (PR) IBITINGA BARIRI BARRA BONITA BOTUCATU PRADOPOLIS CANANÉIA JUQUIÁ SOROCABA CAMPININHA LIMOEIRO CIDADE UNIVERSITARIA GRAMINHA CASA GRANDE PARAIBUNA CAMPOS DO JORDÃO PINDAMONHANGABA

N.

2 4 7 8 9 10 13 14 16 17 18 19 21 22 24 31 35 37 41 44 53 60 63 66 69 71 79 84 90 91

EVAPORAÇÃO MÉDIA (nu.)

MÉDIA ANOS

145.5 149.7 162.2 160.0 177.7 88.5

173.1 149.6 145.4 72.9

105.2 170.6 111.7 70.1

155.6 142.7 130.3 118.5 139.4 134.7 77.5 97.3

114.2 124.6 112.9 126.3 70.9

109.7 83.3 120.6

8 7

11 7 7

,25 7 12 13 16 22 7

13 22 12

• 13 13 11 10 21 9 8 12 12 10 13 10 6 11 7

EVAPORAÇÃO MÉDIA DO SEMESTRE SECO

(min)

MÉDIA ANOS

111.3 150.7 173.3 122.6 154.5 85.0 157.7 13B.6 115.9 69.2

100.9 141.9 B3.8 66.5

128.3 115.3 99.3 98.2

115.7 114.6 53.7 91.1 91.6

102.7 91.7 112.0 54.5 85.9 69.7 90.7

9 9

16 7 7 26 7

13 13 16 24 7

13 22 13 13 13 11 10 22 9 8

12 13 11 13 11 6

11 7

EVAPORAÇÃO DO SEMESTRE

(mm)

MÉDIA UMIDO

MÉDIA ANOS

176.8 133.5 146.9 189.9 192.9 91.4

179.8 157.8 170.3 76.1

108.5 191.8 138.0 74.5

179.9 168.0 160.1 136.8 157.6 155.0 100.6 99.6

136.1 145.8 134.7 139.5 86.7

126.5 94.2 144.4

8 7

15 8 8 24 8

12 13 16 22 8 13 25 12 13 13 11 9

23 9 7

13 12 11 13 10 6

12 6

AP.

T E E T T E T T T E E T T E T T T T T E T E T T T T T E T T

APARELHO USADO HA MEDIÇÃO (AP): T - TANQUE DE EVAPORAÇÃO

E - EVAPORIHEIRO

28

Balanço H

ídrico do Estado de São

Paulo

I «.

29

Balanço H


30


4. PLUVIOMETRÍA

A distribuição espacial das precipitações no Estado de São Paulo, em termos de totais médios anuais, varia de 1.100 mm à oeste do Estado, onde encontra-se um relevo de planicie, até aproximadamente 4.000 mm na Vertente Maritima e em parte da Unidade Hidrográfica Ribeira de Iguape/Litoral Sul, próximo às encostas da Serra do Mar, à leste. Por outro lado, a distribuição temporal das precipitações no Estado tem uma sazonalidade bem definida por dois periodos. Um periodo chuvoso, que compreende os meses de outubro a março, com 80% do número total de dias de chuva do ano e variando de 65% a 85% do total anual precipitado; e outro de estiagem, entre os meses de abril a setembro, com 20% do número total de dias de chuva e variando de 15% a 35% do total anual de precipitação.

4.1 - Rede Pluviométries

Existem em operação no Estado de São Paulo 1.375 postos pluviométricos dos quais 75% pertencem ao DAEE, 9% ao DNAEE e 16% a sete outras entidades (CETESB, INEMET, IAC,,CESP, ELETROPAULO, CPFL e SABESP). A densidade média no Estado é de um posto para cada 180 km , variando de um posto para cada 38 km2

no Alto Tietê, a um posto para cada 328 km2 na Unidade Hidrográfica do Peixe/Santo Anastácio. Desses 1.375 postos, cerca de 17% estão também equipados com pluviógrafos, conforme apresentado na Tabela 4.1.

A World Meteorological Organization (WMO) sugere como densidade mínima para uma rede pluviométrica, situada em regiões montanhosas de clima temperado ou tropical, a média de um posto de 100 a 250 km , e em regiões planas com o mesmo clima um posto de 600 a 900 km2. As bacias do Estado contam com densidades superiores às mínimas sugeridas pela WMO, mesmo levando-se em conta somente os postos da rede do DAEE. A WMO recomenda ainda, que no mínimo 10% dos postos sejam equipados com pluviógrafo, percentagem esta também superada pela rede do DAEE. Os 1.034 postos pluviométricos pertencentes à rede do DAEE estão equipados com pluviómetros e cerca de 15% possuem também pluviógrafo.

31


T A B E L A 4.1 - Postos Pluviometría» no Estado

| UHXDADE HIDROGRÁFICA

| 11 Piracicaba

| 12 Tl»t4/Sorocaba

| 13 Alto Tiat*

| 21 Baixo Tiat*

| 22 Ilatl/Batalha

| 23 Tlata/Jacar«

| 31 Afuapal

| 32 Pelxa/Sto, Anaatfclo

I 41 Baixo Par*napan«na

| 42 Alto Paranapanama

| 31 Rib.Iguapa/Lltoral Sul

| 32 Baixada Santlata

| 33 Litoral Morta

| 61 Paraíba do Sul

| 62 Mantiqueira

| 71 Alto Pardo/Mogl

| 72 Sapucal/Granda

| 73 Baixo Pardo/Mogl

| 74 Pardo/Granda

| 61 SIo Joat doa Dourados

| B2 Turvo/Granda

| Eitado da SIo Paulo

AREA

(Km2>

11.020

14.830

5.850

13.3*7

13.304

11.337

13.204

14.740

26.234

22.730

16.771

2 .607

1.906

14.396

642

11.201

0.077

12.160

7.030

6.623

13.973

247.70S

Jiro

99

97

147

37

41

74

47 43

109

06

03 44

14

131 12

61 30

66

26

21 63

1,373

TOTAL DOS POSTOS EXISTENTES

PLUVIÓMETROS

X

7.2

10.7

7.9

6,3

6.0

3.2 1.0

9.3

0.9

4,4

3.8

4.6

1.9

1.3

4.7

100.0

(poatc

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1;

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

1:

PLUVIÓGRAFOS

:km2):Nro

111

133

36

269

327

136

261

328

241

264

202

66

136

110 34

163

182

183

270

323

248

180

21

17 27

4

4

28

6

3

13

13

14

9

3

22

2

S

6

a 3

3

10

229

x

21.2

17.3

16.4

7,0

9.6

37.8

12.e

11.1

11.9

17.4

16.9

20 .3

21.4

16.8

16.7

14.6

12.0

12.1

11.3

14.3

13.4

16.7 1

POSTOS

OPERADOS

PELO DAEE

Hro

63 64

72

31

39

46

44

40

92

68

70

30

10

111

6

49

33

31

18

17

36

034

Z

63.6

66.0

49 .0

89.5

95.1

62 .2

03.6

00.9

04.4

79.1

64.3

68 .2

71.4

84.7

66.7

80.3

70.0

77.3

69 .2

61.0

06 .2

75 .2 :

POSTOS

OPERADOS

PELO DNAEE

Hro

6

11

6

0

1 17

1

1

4

7

JO

4

0

16

3

7

8

9

6

1

1

21

Z

6.1

11.3

' 4.1

0.0 2.4

23.0

2.1 2.2

3.7

6.1

12.0

9,1

0,0

12.2

23.0

11.3

16.0

13.6

30.8

4.6

1.3

6.8

POSTOS

RADOS

O P E -

POR

OUTRAS ENTI.

Hro

30

22

69

6

1

11

2 4

13

11

3

10 4

4

1

3

7

6

0

3

6

220

X

30.3

22,7

46.9

10.3

2.4

14.8

4.3

6.9

11.9

12.8

3.6

2 2 . 7

28.6

3.1 8.3

B.2

14.0

9.1

0.0

14.3

12.3

16.0

32


42 - Análise de Consistência

A consistência efetuada nos dados de precipitação 6 feita em duas etapas. A primeira tem por objetivo detecção de erros grosseiros através da comparação dos dados observados com a série histérica do propio posto, e com os dados de postos próximos. Na segunda, a fim de uma depuração mais fina, traça-se a curva duplo-acumulativa entre os totais anuais observados em cada posto e a média dos totais anuais registrados em postos próximos (Posto Base). Este diagrama permite a identificação e correçâo de possíveis distorções, e quando necessário, o preenchimento de falhas na série do posto, a partir dos dados do Posto Base.

A metodologia para o reconhecimento destas anomalias nas observações tem por base a inclinação da reta de regressão da curva duplo acumulativa, quando a mudança de inclinação é superior a uma certa porcentagem (no caso 18%), a série do posto é ajustada em função da inclinação do período mais longo. A figura 4.2. e a tabela 4.2. mostram um exemplo desta metodologia aplicada ao posto D8-025, situado na bacia do Baixo Paranapanema no município de pirapozinho.

O estudo das curvas duplo acumulativas têm por finalidade a averiguação da consistência dos dos dados observados e outros estudos podem ser elaborados, como por exemplo, as análises de distribuição temporal e espacial da precipitação diária, para a definição de possíveis sazonalidades e comportamentos regionais. Assim, a partir da análise dos dados de precipitação para o Estado, independentemente da localização da região, pode-se observar através do número médio de dias de chuva e dos totais médios mensais a existência de dois periodos de comportamento distinto, o período de chuva (outubro/março) que contem 80% do número total de dias de chuva do ano e o período de estiagem (abril/setembro) que contém os outros 20%.

- Em relação à simultaneidade dos dados de uma determinada região foi estudado o coeficiente de correlação entre os dados de um posto e os seus vizinhos . Para tanto, trabalhou-se com médias móveis de 1 e 7 dias das séries de precipitações diárias. Pode-se constatar que ao diminuir o número de dias para o cálculo da média móvel diminui-se também o valor do coeficiente de correlação . Entretanto, esta correlação é sempre maior na época da estiagem do que na época de cheias, possivelmente devido às chuvas frontais.

33


Ä •

9 « |

tf> fW

° a o

Ä •?

10'

M

j •ï

o

o

30 -

20 -

10 -

1 2

0 H i i .i 0 10 20 30

BASEImmKlO"*) GRÁFICO DA CURVA DUPLO ACUMULATIVA: MÉTODO DA MEDIA MÓVEL

30 -

20 -

10 -

0 "i i i i

0 10 20 30 BASE(mm»10"')

«ÁTICO DA CURVA DUPLO ACUMULATIVA AJUSTADA PELO PERÍODO 1

rHURA 4.2 CURVA DUPLO-ACUMULATIVA DO POSTO 01-023

34


T A B E L A 4.2 - Precipitações Totais Anuais no Posto D8-025

BACIA: 4

POSTO: D8-025

LOCALIZAÇÃO: LATITUDE LONGITUDE

22.16 51.30

ANO -

1.953 1.954 1.955 1.956 1.957 1.958 1.959 1.960 1.961 1.962 1.963 1.964 1.965 1.966 1.967 1.968 1.969 1.970 1.971 1.972 1.973 1.974 1.975

PRECIPTAÇÕES BASE (mm)

1.128 1.168 1.149 1.334 1.474 1.373 1.182 1.467 1.184 1.408

884 1.355 1.603 1.201 1.361 1.001 1.047 1.360 1.261 1.699 1.362 1.481 1.242

TOTAIS

D8-025(mm) observado

1.078 1.334

926 1.432 1.502

0 0 0 0

1.175 1.071 1.451 1.540

826 995

1.150 814

1.274 1.369 1.681 1.366 1.594

0

ANUAIS

D8-025(mm) ajustado

1.078 1.334

926 1.432 1.502 1.288 1.109 1.375 1.110 1.175 1.071 1.451 1.540

826 995

1.150 765

1.197 1.286 1.579 1.284 1.597 1.165

TOTAL ACUMULADO DO POSTO = 28.135

TOTAL ANUAL MÉDIO = 1.223

35


A3 - Mapa de laolctai

A distribuição espacial das precipitaçSes pode ser constatada através de diversos métodos, como por exemplo o método das isoietas. No Estado, decidiu-se pela elaboração de um napa de Isoietas Anuais Médias na escala 1:1.000.000 (Figura 4.3). O traçado das isoietas baseou-se.nas séries históricas,dos totais anuais precipitados en 444 estações pluviométricas 1375 existentes selecionadas em função da extensão do período de dados • localização geográfica. Sendo o item extensão do período de dados o mais restritivo, houve a necessidade da compatibilização de 4 períodos (35, 26, 23 e 18 anos) , os quais foram definidos por região afim de aglutinar o maior número de postos possíveis.

36

Balanço H


I !

37


5. F L U V I O M E T R I A

5.1 - Rede Fluviométrica

Existem en operação no Estado 416 postos fluviométricos (Anexo B) dos quais 39% possuem linigrafos. Deste total de postos 39% pertencem ao DAEE , 14% ao DNAEE, os outros 47% pertencem a outras sete entidades (CETESB, INEMET, 1AC, CESP, ELETROPAULO, CPFL e SABESP). A densidade média no Estado é de um posto a cada 595 km2, variando de um posto para cada 111 km na bacia do Alto Tietê, a um posto para cada 2.679 km2 na bacia do Tiete/Batalha.

A WMO recomenda as densidades mínimas de um posto de 300 a 1.000 km em regiões montanhosas de clima temperado ou tropical, e densidade de um posto a cada 1.000 a 2.500 km2 para regiões planas com o mesmo clima. O Estado de São Paulo encontra-se dentro dos mínimos sugeridos pela WMO, porém se considerarmos somente os postos do DAEE várias bacias hidrográficas do Estado estarão fora dos valores da WMO.

Uma outra característica importante em relação aos postos fluviométricos, é a necessidade crescente de automatizá-los. Isto se deve a dificuldade cada vez maior de se encontrar observadores, dado ao crescimento da urbanização no Estado. A Tabela 5.1. mostra a distribuição dos postos fluviométricos e fluviográficos por unidade hidrográfica.

5.2 - Análise de Consistência

Normalmente nos postos fluviométricos são efetuadas 2 leituras diárias (7 e 17h). Periódicamente são efetuadas medições de descarga com a finalidade de levantar a curva-chave. Em toda medição realizada relaciona-se a vazão obtida com o nível d'água constatado na régua durante a medição. Assim sendo, a primeira consistência é feita sobre as cotas diárias, comparando-as com os valores históricos do posto, tentando-se detectar erros grosseiros.

5.2.1 -Curva-chave

A segunda consistência realizada tem inicio com a obtenção da curva ou equação de relação cota-descarga, isto porque, tendo-se em mãos esta curva ou equação, apartir da série de cotas médias diárias pode-se obter a série de vazões médias diárias do posto.

38


T A B E L A 5.1 - Postos Fluviométricos no Estado

| UKIDADE HIDROGRÁFICA

| 11 Piracicaba

| 12 Tlata/Sorocaba

| 13 ALto Tiatê

| 21 Baixo Tlat»

| 22 Tiatl/Batalha

¡ 23 Tiatl/Jacaré

| 31 Aauaptt

[ 32 Palxa/Sto. Anâitacio

| 41 Baixo Patanapanama

| 42 Alto Paranapana««

| 31 Rlb.Iiuapa/Lltoral Sul

| 52 Baixada Santlata

| S3 Litoral Mort«

1 61 Patalba do Sul

1 «2 Kantlqualra

1 71 Alto Pardo/Moi1

1 72 Sapueal/GEand«

1 73 Baixo Pardo/Mo| i

1 74 Pacdo/Grand*

1 81 SIo Jot* doa Douradoa

| 02 Turvo/Gr and»

| Estado d« SIo Paulo

AttA

(Km2>

11.020

14-850

3.B20

13.347

13.304

11.337

13.204

14.740

26.234

22.730

16.771

2.697

1.906

14.396

642

11.291

8.077

12.160

7.030

6.825

13.973

247.706:

Uro

47 24

31

12

3

36

11 g

28

IB

42

16

1

30

1

29

12 14

6

3

16

416

TOTAL DOS POSTOS EXISTENTES

UNIHETROS

I (poito:km2)

11.3 1: 23*

3.6 1: 619

12.3 1: 111

. 2 .9 1: 1 279

1.2 It 2 679

9.1 1: 304

2 .6 1: 1 200

2 .2 1; 1 638

6,7 I: 936

4.6 1: 1 196

10.1 1: 399

3 .8 1: 100

0 .2 1: 1 906

7 .2 1: 480

0 .2 1: 642

7.0 1; 389

2 .9 1: 756

3.4 1: 870

1.4 1: 1 172

1.2 1: 1 363

3 .6 1; »98

100.0 1: 303 :

LIHÍGRAFOS

Hro

12 7

31

7

0 14

6 4

11 6

9

9

0

12

0

11 7

6

3

0

6

163

X

25.3

29 .2

60 .8

39.3

0.0

36.8

34.3

44.4

39.3

31.6

21.4

36.3

0.0

40.0

0.0

37.9

38.3

42.9

63.3

0.0

37.5

39 .2

POSTOS

OPERADOS

PELO DAEE

Hro

16

9

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1

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8

8

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164

X

34.0

37 ,5

19.6

16.7

40 .0

18.4

63 .6

33.3

21 .4

47,4

81 .0

25 .0

100.0

56.7

100.0

13.6

66 .7

37.1

100.0

40.0

30 .0

3 9 . 4 :

POSTOS

OPERADOS

PELO DKAEE

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20.6

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14.2

POSTOS

OPERAD^*10 ^^o

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56.3

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20.0

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72.4

33.3

7.1

0.0

40.0

30.0

46 .4

39


Esta curva ou equação de relação cota-descarga é denominada curva-chave, e cono a mesma depende diretamente da geometria da seção de medição, que pode se modificar ao longo do tempo, necessita-se de uma verificação sistemática desta relação, para se assegurar da validade.

5.2.2 - Hidrogramas Simultâneos

Com a finalidade de se executar uma última verificação dos dados fluviométricos, traça-se fluviogramas (gráficos de vazões em função do tempo) simultâneos de postos de um mesmo curso d'água, assim visualmente pode-se constatar ao longo do tempo a manutenção da relação entre as vazões de postos de montante e jusante. Quando da descoberta de distorções nos dados ou para se complementar falhas de observações, pode-se utilizar da correlação entre postos de um mesmo curso d'água ou de postos com características fisiocllmáticas semelhantes.

Praticamente, todos os rios do Estado são perenes, apresentando descargas durante todo o ano. De modo geral, todos os rios tem uma corrente de base no periodo seco. Esta é aumentada com as descargas adicionais, devido a precipitação e às suas correntes superficiais e subterráneas correspondentes, durante e depois do período chuvoso. Assim, os regimes de correntes do rio refletem as características da captação natural da bacia, que podem ser subdivididas em dois componentes principais:

a) Escoamento superficial - incluindo o escoamento superficial direto e o escoamento hipodérmico, resultado imediato das precipitações, com depleção rápida.

b) Escoamento básico - resultado do fluxo de água de formações aquíferas para o leito do rio. O grau de depleção nestas unidades é lento e depende de condições hidrogeológicas locais.

Os fluviogramas observados podem ser decompostos nos diversos tipos de escoamento acima descritos. Esta decomposição é necessária para a determinação de parâmetros utilizados em modelos de simulação hidrológicos e hidrogeolõgicos.

40


6. MODELO MATEMÁTICO DE BALANÇO HÍDRICO

6.1 - METODOLOGIA

Com a finalidade de promover o balanço hídrico do Estado de São Paulo desenvolveu-se' uma versão do modelo MERO (Mero, 1969). O modelo simula o ciclo hidrológico em intervalo de tempo diário, através da distribuição da lamina precipitada na bacia em vários níveis de armazenamento; simulados por reservatórios hipotéticos que sSo inter-relacionados pelo teor de umidade do solo da bacia.

SSo dados de entrada no modelo, a precipitação diária (P) e a evaporação potencial média diária decendial ou mensal (E_) . O modelo calcula a vazáo diária defluente da bacia (Q) e como resultados parciais fornece os escoamentos superficial (ES), hipodérmico (EH) e básico (EB), a evaporação real (E) e a recarga do reservatório subterrâneo (GW).

A Figura 6.1 apresenta o esquema físico do modelo destacando-se as seguintes fases: atmosfera, superfície do solo, zona aerada e zona saturada, o modelo permite caracterizar ainda a área da bacia hidrográfica em semi-permeável (A3) e permeável. A área permeável está sub-dividida em aquífero principal (Al) e secundário (A2).

Na fase atmosfera tem-se a precipitação e evaporação potencial como entrada e a evaporação real (E) como salda. A evaporação real se dará a nível potencial nos dias em que a quantidade precipitada e a água retida por interceptação na vegetação e superfície do solo excederem o valor potencial Ep. Nos dias secos, estando o reservatório de interceptação seco, a evaporação real será função somente do índice de umidade do reservatório do solo na zona aerada (SL e L na figura 6.1).

Na fase superfície do solo tem-se o reservatório de interceptação, o qual tem capacidade máxima "UST" (em milímetros) que é parámetro de entrada. Este reservatório recebe toda a lâmina precipitada e ao atingir o nível máximo verte o excesso, após descontar a evaporação a nível potencial.

Dessa maneira, não ocorrerá nenhuma contribuição à vazão do rio ou recarga dos reservatórios subterrâneos até que ocorra um primeiro excesso de precipitação (PN) sobre a interceptação. Este fenómeno físico, expressa-se pela seguinte formulação:

PN - P - (UST + E ) (6.1)

41


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MTEMA DC DNCNMCM (CANAS)

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••I - MMLTAOO 00 MOKIJO

42


onde: PN é o excesso de precipitação, UST é o valor máximo de armazenamento da intercepção (U) , que pode ser obtido como parâmetro da bacia através da observação simultânea do hidrograma e do hietograma, E_ é a evaporação potencial diária e P é a precipitação diária. Uni valor de PN negativo indica que a quantidade de chuva não foi suficiente para completar a capacidade total do reservatório de interceptação. Quando, ao contrário, PN for positivo, este excesso fica disponível para o umidecimento do solo, o escoamento superficial e a alimentação dos lençóis subterrâneos.

O excesso vertido (PN) passa por um processo de separação em duas lâminas: escoamento superficial (ES) e infiltração (I) . A função utilizada deriva da fórmula de Horton (Mero, 1969):

ïiain)8"" "<6-2>

onde: I t é a taxa de infiltração no instante t, Irain a taxa de infiltração mínima, IQ a taxa de infiltração no inicio da chuva e k uma constante função do tipo de solo.

No modelo, o termo kt é substituído por um índice relacionado com o grau de umidade da zona aerada do solo, e o parâmetro de entrada CT. I 0 é a infiltração no dia anterior e a taxa de infiltração Imin corresponde aos parâmetros do modelo PO e QO para a áreas permeáveis e semipermeáveis, respectivamente.

Assim, a equação (6.2) no modelo, para a área permeável fica:

CT I = PO + (I0 - PO) e

LST-L 1

LST (6.3)

sendo LST a capacidade máxima do reservatório do solo (parâmetro do modelo) na zona aerada, L é a quantidade de água disponível nesse reservatório, atualizada diariamente (igual a LI + L2) e CT, parâmetro de entrada que varia entre.zero e l.

Para a área semi permeável, a mesma equação (6.3) é aplicada, substituindo os parâmetros PO por QO e a umidade do solo L por SL. (ver Figura 6.1)

Portanto, o escoamento superficial gerado é obtido tanto para a área permeável quanto para a área semi-permeável como:

ES = PN - I (6-4)

43

I


A parcela relativa ao escoamento superficial ES das duas áreas é somada e sofre um processo de routing semelhante ao método de Clark (Clark, 1945) usando isócronas sintéticas caracterizadas pelo parâmetro SND (em dias), transladando o hidrograma e representando o amortecimento pela passagem do hidrograma transladado por um reservatório linear com constante de recessão T04 (em dias).

i •

A lâmina de infiltração I passa para a fase do solo-zona aerada. Nesta fase ocorre novo processo de separação em função do teor de umidade do solo, produzindo uma lâmina para escoamento hipodérmico

LI EH = — . (PN -ES) (6.5)

LST

que sofre ura tratamento análogo ao routing do escoamento superficial com parâmetros T03 e SND. A lâmina remanescente de infiltração I é transferida para o reservatório superior do solo (solo l na Figura 6.1), cuja capacidade máxima é a capacidade de campo LFC (parâmetro de entrada em milímetros). O excesso passa para o reservatório inferior do solo (solo 2 na Figura 6.1). A capacidade total dos dois reservatórios do solo é a capacidade de saturação LST (parâmetro de entrada em milímetros). Dessa forma o reservatório inferior só é recarregado quando for excedida a capacidade de campo. Existindo lâmina L2 no reservatório inferior, esta produzirá recarga (GW) nos reservatórios subterrâneos da zona saturada do solo.

Na fase solo-zona saturada ocorrem dois tipos de percolação. Na área semi-permeável a lâmina proveniente da zona aerada é considerada como percolação profunda sendo excluida do sistema. Na área permeável, a lâmina de recarga GW é igual para os dois reservatórios subterrâneos que são reservatórios lineares com constantes de recessão TOI e T02 (em dias) . Porém essa recarga sofre retardamento antes de carregar os reservatórios subterrâneos. Essa recarga será função da carga no reservatório inferior L2 (solo 2) e do teor máximo de umidade do reservatório inferior da zona aerada (solo 2) . 0 parâmetro de entrada CL2 (coeficiente de recarga) atuará linearmente no processo, a saber:

CL2 L22

GW = . (6.6) (DM-ND) (LST-LFC)

onde ND é o número de dias a partir do qual começou a haver recarga para o aquífero (L2 > 0) e DM o tempo característico, em dias, para que a recarga acumulada atinja o valor máximo (dado de entrada).

Nesse ponto, tem-se os valores de ES, EH e GW em milímetros, que dão entrada nos reservatórios lineares dos escoamentos superficial, hipodérmico e básicos 1 e 2, respectivamente. A conversão em vazões é feita com base nas expressões obtidas para reservatórios lineares:

Qt = «o e-(WTO) (6.7)

44

Balança Hídrico do Estado de São Paulo

onde Qt é a vazão liberada do reservatório no instante t, Q 0 a vazão liberada no instante t=0 e TO é o tempo característico de depleção do reservatório.

O volume total de água Vt no reservatório num dado instante t será:

t tf,

Vt - C* Qt dt = C Q0 e - (t/TO) dt (6.8)

Vt = Qt . TO (6.9)

A vazão DQ liberada do reservatório no intervalo de tempo DT entre os instantes O e i é obtida por:

DQ = (V0 - V ^ / D T = 1/DT (V0 - QL TO) (6.10)

ou

DQ=1/DT(V0-Q0 C - ( Í / T O ' T O ) = V 0 / D T ( 1-e" < i''I°'> ) (6.11)

Assim, dadas as condições iniciais V QJ, as constantes de depleção características TO^, as áreas correspondentes Aj e as entradas de água HJ (em milímetros) a cada intervalo de tempo, o modelo . obtém as vazões liberadas DQj de cada reservatório j no intervalo de tempo DT por:

DQj = (Vaj+A-j Hj) (l-e_(1/T°í))/DT; j = l,2,3,4 (6.12)

onde, H1=ES, H2=EH, H3=H4=GW (equações 4, 5 e 6) , as áreas Aj são dados de entrada, assim como os tempos característicos TOj, obtidos a partir de fluviogramas observados. A vazão total Q é dada por:

Q -= DQ1 + DQ2 + DQ3 + DQ4 . (6.13)

ou ainda, referindo-se a Figura 6.1,

Q = ES+EH+EB1+EB2 (6.14)

0 modelo incorpora ainda um esquema de desagregação diária da evaporação potencial média decendial da série histórica que é dado de entrada, em função da precipitação diária. O parâmetro RPE é o valor da precipitação diária, a partir do qual ocorrerá redução na evaporação potencial; nos dias secos haverá acréscimo na evaporação potencial em função do número de dias sem chuva (Braga, 1975).

45


Através dos parâmetros CUST, CLFC . e CPO ; o modelo permite ainda a aplicação de uma variação sazonal- nos -parâmetros UST, LFC e PO.

As condições iniciais de simulação são definidas por três parâmetros: LI (em milímetros) introduz a lâmina de água correspondente à umidade inicial na zona aerada do solo; SUN e S2IN (em m3/s) definem a vazão inicial dos reservatórios subterrâneos principal, ë.secundário respectivamente (escoamentos básicos 1 e básico 2) .-

Para maior clareza vide a Tabela 6.1 onde estão listados todos os parâmetros de entrada do modelo, bem como os dados de evaporação média diária decendial.

O processo ilustrado na Figura 6.2 mostra que a separação dos vários tipos de escoamento é feita a partir de longos trechos de recessão dos fluviogramas, uma vez que neste período as vazões mais baixas alinham-se aproximadamente segundo uma reta, em escala logarítmica. Inicialmente, traça-se a reta I tangente ao trecho do hidrograma obtendo-se a reta característica da depleção do escoamento básico. Em seguida, subtraem-se das vazões observadas (fluviograma) os valores correspondentes ao escoamento básico (reta I) , obtendo-se um fluviograma residual cujo trecho final também se alinham a uma reta, traçando-se então a reta II tangente ao trecho final do fluviograma residual que no caso representa o escoamento hipodérmico. Repete-se o processo e. obtém-se a reta III do escoamento superficial.

forma:

onde:

Os escoamentos são associados a funções lineares da

Q t = QQ e - t/ T 0 (6.15)

Qt = Vazão no instante t Q 0 = Vazão no instante o TO = Constante de depleção do escoamento

Os valores dos tempos característicos TO podem ser determinados fazendo-se t/TO = l. Desta . forma o tempo característico do escoamento é definido como sendo o tempo que uma vazão arbitrária inicial Q do reservatório linear demora para assumir um valor Qt = 0,3678Qo.

Define-se ainda recarga renovável de água subterrânea da bacia como sendo a recarga média multianual do áquifero. Não havendo perdas para fora da bacia esta recarga é igual ao assoreamento básico médio multianual. Isto significa que a recarga renovável é igual ao volume de água que circula pela zona saturada do solo que é drenado para os crusos d'água da bacia hidrográfica.

46


T A B E L A 6.1 - Saída do Programa: Modelo Mero para a Bacia de Cachoeira

I MODELO DE SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA - M m 08/DAEE

PARÂMETROS DE ENTRADA

I I PROJETO REGIÃO 3 - 2 CONJUNTO

I PERIODO DE SIMULAÇÃO (ANO HIDROL.

ICHAVES -PLT - 1 REP - 2

- AIIBAIA/CACHOEIRA

) - 49 A 7a

RES - 1

DATA - 06708/80

PERÍODO DO ARQUIVO (ABO BIDROL.)

«9 A 78

I IHOME DA SUB-BACIA

I ICÓDIGO DO POSTO FLUVIOMETRICO

|HRO DO ARQUIVO DO POSTO FLU

I ICÓDIGO DO POSTO DE EVAPORAÇÃO

I ICÓDIGO DO POSTO FLUVIOMETRICO

|HRO DO ARQUIVO DO POSTO PLU

ICOEFICIEHTE DO POSTO PLU.(PCOF)

I |AREA DE DRENAGEM (At)

IÂREA AQUÍFERO PRINCIPAL (Al)

lAREA AQUfFERO SECUNDARIO (A2)

|ÀREA SEHI-FERMEÂVE (A3)

lAREA EM EXCESSO (DA)

I |DEPLEÇÃO AQUlF.PRINCIPAL (TOI)

IDEPLEÇÃO AQUÍF.SECUNDARIO (T02)

|DEPLEÇÃO ESC.HIPODÍKMICO (T03)

IDEPLEÇÃO ESC.SUPERFICIAL (TO«)

I I INTERCEPTAÇÃO DA CHUVA (UST)

ICAPACIDADE DE CAMPO (LFC)

IUMIDADE DE SATURAÇÃO (LST)

I |RETARDAMENTO SUBTERRÂNEO (DM)

ICOEFICIENIE DE RECARCA (CL2)

I IPARÂMETRO ESC. SUPERF. 1 (PO)

IPARÂMETRO ESC. SUPERF. 2 (QO)

ICOEFICIENIE ESC.SUPERF. (CT)

¡RETARDAMENTO ESC.SUPERF. (SND)

I iNlVEL DE REDUÇÃO EVP.POT. (RPE)

IFRAÇÂO DE VARIAÇÃO CE UST (CUST)

IFRAÇÂO DE VARIAÇÃO DE LFC (CLFC)

IFRAÇÂO DE VARIAÇÃO DE PO (CPO)

I IUMIDADE INICIAL DO SOLO (LI)

|ESC.BASE INICIAL AQUI1 (S1IN)

CACBOEIRA

62665000

KM2

KM2 KM2

XH2

KM2

DIAS

DIAS

DIAS

DIAS

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DIAS

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0:10

0.10

0.10

100.00

6.00

|ESCALA DO FLUVIOGRAMA (SCLE) 0.30

| EVAPOTRAHSPIRAÇÂO POTENCIAL MEDIA DIARIA DE 10 DIAS (MULTIANUAL) (MM).

INCHE DA SUB-BACIA CACHOEIRA CÓDIGO DO POSTO DE EVAPORAÇÃO D«-100

I OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET

I 3.9 «.2 «,3 «.3 «.1 3.9 3.3 2.3 2.1 2.1. 2.7 3.3.

I «.0 «.3 «.3 «.3 «.1 3.8 3.0 2.3 2.0 2.3 3.0 3.7

I «..1 «.3 «.3 «.2 «.0 3.3 2.8 2.1 2.0 2.3 3.3 3.8

47

Balanço H


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48


O conhecimento da recarga renovável ou escoamento básico é importante por ser um referencial para a fixação de limites na exploração de água subterrânea através de poços profundos.

6.2 • Exemplo de Aplicação do Modelo MERO

A bacia do rio Piracicaba (Figura 6.3) com 11020 km¿

no Estado de São Paulo (91% da área da bacia) e com cerca de 2,8 milhões de habitantes em 1990 (SEADE, 1988) é a região hidrográfica com os mais altos Índices de desenvolvimento e crescimento demográfico-economico no Estado de São Paulo. A indústria e o comércio são os setores responsáveis pelo dinamismo económico da região. Outra característica é que para o desenvolvimento -industrial concorreram atividades que usam intensivamente a água e com grande potencial poluidor: usinas de açúcar e álcool, químicas, petroquímicas, celulose e papel.

Como consequência desse quadro e da escassez de água, a região ocupa, a nível estadual, o primeiro lugar em termos de problemas hídricos, superando a Região Metropolitana da Grande São Paulo (bacia do Alto Tietê) em termos de escassez de água e praticamente igualando-se a esta em termos de poluição da água, conforme mostram os indicadores quantitativos e qualitativos de recursos hídricos nessas duas regiões hidrográficas mais críticas do Estado de São Paulo (Tabela 6.2).

Fruto do dinamismo económico da região, mesmo admitindo-se taxas decrescentes de crescimento, a população total na bacia deverá chegar próxima a 4 milhões de habitantes no ano 2000 e superar os 6 milhões em 2010 (DAEE, 1988), quando a densidade demográfica será superior a 540 hab/km , cerca de duas vezes a densidade atual, com significativo impacto sobre os recursos hídricos e agravamento dos problemas atuais.

Em função da importância que desempenha o recurso hídrico para essa bacia, ela foi selecionada para ilustrar a aplicação do Modelo Mero para quantificar as diversas fases componentes do ciclo hidrológico no Estado de São Paulo.

A aplicação do modelo Mero de simulação diária do ciclo hidrológico se deu em duas etapas: a de calibragem e a de validação e apresentação de resultados. A fase de calibragem é a de ajuste dos parâmetros, até que o modelo forneça respostas coerentes e próximas à realidade para um período relativamente curto (cerca de 4 anos) . A fase de validação verifica se o conjunto de parâmetros definidos na fase de calibragem aplicados para períodos mais longos (dez a vinte anos) de simulação permanecem fornecendo resultados coerentes e próximos aos observados.

49

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50


TABELA (.2 - Balanço entre Disponibilidade e Demanda de Agua

BACIA

HÍDRICA

ALTO TIETÊ PIRACICABA

QUANTITATIVO(1)

A B

63% 61% 71% 68%

INDICADOR

C

200% 178%

QUALITATIVO(2)

D

PÉSSIMA PÉSSIMA

A - demanda total sobre vazão de referência (3) (disponibilidade Hídrica)

B - demanda urbana somada a industrial sobre vazão de referência menos a demanda de irrigação.

C - nivel de saturação (carga orgânica total sobre carga tolerável vezes 100)

D - Qualidade BOA ACEITÁVEL RUIM PÉSSIMA x

Oxigénio Dissolvido(mg/l) 5 a 8 3 a 5 0 a 3 zero

1. DAEE, 1988 - Revista Aguas e Energia Elétrica, número 12 2. DAEE, 1988 - Relatório não publicado com subsídios ao Plano Esta

dual de Recursos Hídricos 3. Vazão de referência é a vazão minima observada das áreas não con

troladas mais a vazão regularizada por eventuais obras hidráulicas

6.2.1 - Calibração do Modelo

Calibrar um modelo é promover ajustes nos parâmetros de forma a minimizar o desvio entre a série calculada e a série observada. Utilizaram-se séries de pelo menos 4 anos de dados diários observados para se efetuar a calibragem. Os parâmetros que minimizam essas diferenças devem ainda ser verificados em outro período e se aceitos como representativos das condições físicas da bacia, pode-se com eles simular o balanço hídrico para toda a série disponível de precipitação.

No presente estudo o período de simulação adotado foi de 1949 a 1978 (30 anos) em função da existência de dados de precipitação para toda a bacia. O período preferencial de calibragem, quando disponível, foi para os anos de 1965 a 1968 pois esse período é comum a sessenta porcento das séries históricas de vazões disponíveis e corresponde à época onde o desenvolvimento na região não era tão acentuado e ainda precede a construção de reservatórios nas cabeceiras da bacia.

Inicialmente dividiu-se a região de estudo em 24 sub-bacias em função da disponibilidade de dados fluviométricos e procedeu-se a escolha de postos pluviométricos e hidrometeorológicos representativos de cada sub-bacia. A Figura 6.2.1.1. dá detalhes dos postos e áreas de drenagem e do esquema de interligação das sub bacias.

51

Balanço H


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52


Cabe salientar alguns critérios de calibragem adotados para alguns parâmetros:

a) Como qualquer das formações geológicas presentes na área em estudo tem condições de armazenar grandes quantidades de água, apesar de nem sempre caracterizarem bons aquíferos, considerou-se inexistente a área semi-permeável (parámetro A3 igual a zero).

b) Na determinaçSo das constantes de recessSo dos escoamentos para a regiSo , o fluviograma se alinha aproximadamente a uma reta logo após a enchente (escala logarltimica das vazóes) o que permite considerar inexpressivo o escoamento básico secundário (parâmetros A2 e T02 iguais a zero).

c) Outro critério foi a não utilização da desagregação da média decendial da evaporação potencial, pois o aumento de sensibilidade do modelo conseguido dessa forma estava abaixo do grau de precisão obtido na simulação.

Estes critérios causaram simplificações sem perda sensível de precisão e acarretando economia de uso computacional.

Assim, nesta etapa ficaram definidos os parâmetros do modelo que representam os fenfimenos físicos que ocorrem na natureza. A amplitude de variação dos principais parâmetros no modelo para as diversas sub bacias da bacia do rio Piracicaba é apresentada a seguir:

- Constante de depleção do aquífero principal (TOI): 90 a 210 dias

- Constante de depleção do escoamento hipodérmico (T03): 2,4 a 5 dias

- Constante de depleção do escoamento superficial (T04): 0,4 a 1 dia

- Capacidade de campo (LFC): 50 a 80 mm

- Umidade de saturação (LST): 300 a 400 mm

- Coeficiente de recarga (CL2): 0,004 a 0,04

- Coeficiente de escoamento superficial (CT): 0,08 a 0,2

- Coeficiente do posto pluviométrico (PCOF) 0,8 a 1,05

Os demais parâmetros foram mantidos constantes para todas as bacias simuladas.

53


A calibragem é feita por inspeçSo visual dos fluviogramas diários simultâneos, calculado e observado, traçados pelo computador, que consiste en grande quantidade de listagens. Um exemplo de fluviograma diário para a bacia do rio Cachoeira e apresentado na Figura 6.5 para o período de outubro de 1967 a setembro de 1968. Outro exemplo, na Figura 6.6 mostra o fluviograma simultâneo do rio Piracicaba em Artemis para o mesmo período onde se vé uma boa aderência entre as curvas. Note-se que o primeiro apresenta uma bacia independente e o segundo compreende a soma de todas as outras sub-bacias que constituem a bacia do rio Piracicaba.

Para se ter uma ideia da precisão da calibragem elaborou-se a Tabela 6.3 onde temos uma estatística das séries calculadas e observadas dos volumes mensais escoados para 7 sub-bacias, para todo o período onde foi efetuada análise diária do fluviograma. Nessa série, alguns eventos foram desprezados por se tratar de possíveis problemas nos dados, como incompatibilidade nos dados de chuva diária com a vazão observada. Na Tabela temos que a diferença percentual entre a média das séries varia de -8% a +9% e a diferença percentual entre os desvios padrão das séries varia de -6% a +28%. O coeficiente de correlação varia entre 0,87 e 0,97.

A Figura 6.7 mostra um confronto entre as séries observadas e calculadas para três postos da Tabela 6.3, onde observa-se que a reta de regressão a que se referem os coeficientes de correlação acima, está bem próxima de uma reta de 45° passando pela origem, pois os pontos concentram-se em torno desta, o que indica a validade da série calculada para representar a série natural.

6.2.2. Verificação e Resultados

Para se proceder uma verificaçáo da calibragem estendeu-se o estudo estatístico exposto no item anterior para todo o período disponível, com as séries anuais de volumes médios escoados no ano para as mesmas sub-bacias.

Como visto na Tabela 6.4, as diferenças percentuais entre a média das séries situa-se entre -6t e +15%. Dessa forma notase que a extensáo das séries preservou os bons resultados obtidos na calibragem com relação aos volumes anuais escoados.

Os resultados finais são apresentados na Tabela 6.5 em termos dos valores médios multianuais do balanço hídrico para os 30 anos de simulação para cada sub-bacia estudada.

54

Balanço H


aulo

I •

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55

Balanço H


aulo

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56

Balanço H


aulo

COEFICIENTE

CORRELAÇÃO

SERIES

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PERCENTUAL

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OBSERVADA

íoV .

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DIFERENÇA

PERCENTUAL

_

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DE

PARES

EVENTOS

DESPREZADOS

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POSTO DE CONTROLE

NOME DA

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o

co 69.7 63.8

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1

1

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CO

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IO*

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S il

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S Jan/77,Nov/77

e Mar/76

77/78 4D-016

0

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u

0,97

o 312.2

Ol

s"

ï i" co

5 s Der/66,Nov/67 65/68

1 Piracicaba 3

57

Balanço H


58

Balanço H


aulo

| NOME DA | PREFIXO DO | NÚMERO | EVENIOS | MÍDIA DAS SÉRIES | DESVIO PADRÃO DAS SÉRIES | COEFICIENTE

I SUB BACIA | | ANOS | | CALCULADA | OBSERVADA | DIFERENÇA | CALCULADA | OBSERVADA | DIFERENÇA | CORRELAÇÃO

| | I I I loV 1 106m3 | PERCENTUALl . IO6«,3 | 106m3 | PERCENTUALl I

S

O

? s s f î ï 1. O

ri +

s '

s 1 1 »!

É-S L

ICachoiilra | 62665000 | 23 |1954 » 1971| 308 | 312 | -1 | 61 | 64 | -5 | 0.85

1 1 I I I ' l l I I I I lAtibalnha | 62600000 | 15 | 195« | 19« | 188 | +3 | «5 | «8 | -6 | 0,95

1 ! 1 1 1 1 1 1 1 1 1 iJuqusrl | 3E-035 | 5 | 1966 | 144 | 131 | -H0 | 57 | 4« | +30 | 0,95

I l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S

O

s § +

1 ï < 3 ! 1 59


T A B E L A 6 5 - Balanço Hídrico - Resumo Geral da Bacia do Rio Piracicaba (Período de 1949 a 1978)

1 1 mo 1 1

|Caat*aducal

ICaaonducal

| C Manducai

|Ja«uarl

[Ja«w*rl

|Ja«u*xl

|J*«U«£l

|Ja*u*rl

|Cacho*.ra

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|Atíbala

1 | K W DO POSTO

1 1

i|Foral•• Dlvla* •

i|Hta.Altara do Bul

i|Fas. Barra

(Bairro doa Pirai

[Ouaxipocaba

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|Ratar« Paulista

lAtlbala

[Bairro da Ponta

|Jacaratlnho|Itatlba

|Atíbala

lAtlbala

|Daaaa». Furtado

| Ac lata da PauLinaa

|Plraelcaba |Carloba

iFlxaoloaba

| Contratai

| Constatai

|Piracicaba

|Chae . BrunaLl

jltacralo

(Flxaclcaba | A r t M l a

1 r o i A L '

rurrxo DO POSTO DC

COKTKOLE

3D-017

3D-002

30-001

30-016

3D-013

3D-00»

62613000

4D-001 6 2 M M 0 0

62660000

62670000

3D-006

30*01»

3D-003 4D-009

4D-010

62707000

4D-018

4D-021

4D-D07

A M A DE

D U M O E H

PARCIAL

(KM2)

102

263

341

967

366

397

230

266

416

303

420

773

B3

307

272

1 002

1.773

469

1.130

341

11.040

PRECIPITAÇÃO

(P)

(an/ ano)

1.406

1.406

1.332

1.366

1.366

1.366

1.362

1.237

1.4S4

1.413

1.319

1.296

1.320

1.263

1.261

1.233

1.261

1.339

1.264

1.164

1.312

EVAPORAÇÃO

REAL

(El)

(aat/ano)

606

613

624

792

792

792

777

734

760

762

622

604

702

002

793

77«

»06

656

637

662

623

VA2AO

TOTAL

(QT)

Con/ano)

600

393

326

374

374

37*

363

303 724

631

497

492

616

463

466

437

379

493

407

322

489

VAZAO(l)

BÁSICA

(OB)

(m/ano)

273

260

169

273

273

273

271

236

460

373

171

167

333

161

136

133

122

200

133

103

203

RITO I-

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Z

41

41

36

41

41

41

42

39

48

44

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37

46

33

36

36

26

33

31

23

37

QB/PI

I QB

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(1) Tüll M i l » ou R.c.rg« lUnoviv.L

A tabela 6.5 apresenta os seguintes itens: nome do rio, nome posto de controle da sub-bacia, prefixo do posto de controle, área de drenagem parcial em quilómetros quadrados (somente da sub-bacia, não considerando áreas a montante), precipitação (mm/ano), evaporação real (mm/ano), vazão total da sub-bacia (mm/ano), vazão básica da sub-bacia (mm/ano). Temos ainda três indicadores do regime hidrológico que são: a relação percentual entre a vazão total e precipitação (QT/P), a relação percentual entre a vazão básica e precipitação (QB/P) e a relação percentual entre a vazão básica e vazão total (QB/QT).

Observando-se que: a precipitação variando de cerca de 1200 mm/ano a 1500 mm/ano, evapotranspiração real de 700 mm/ano a 900 mm/ano, a vazão total de 320 mm/ano a 720 mm/ano e a vazão básica de 105 mm/ano a 480 mm/ano. Com relação aos índices temos: a relação entre a vazão total e precipitação varia de 25% a 48%, isto é, de toda a água que entra na bacia na forma de precipitação, 37% sai como vazão no ponto de controle (rio) sendo que de 8% a 32% da precipitação constituem a vazão básica ou recarga renovável da bacia (índice QB/P), isto é, em média cerca de 15% da precipitação infiltra no solo alimentando o lençol freático e retornando ao leito do rio na forma de vazão básica. A vazão básica, responsável pela perenizáção do rio ao longo do ano contribui com 4 2% da vazão total da bacia.

Cabe salienxar que as quantificações efetuadas se referem a valores médios, para cada sub-bacia considerada como homogénea. Além disso, no balanço hídrico os aquíferos são tratados como livres, e as perdas subterrâneas fora da bacia admitidas inexistentes.

60


7. BALANÇO HÍDRICO NO ESTADO DE SÃO PAULO

A metodologia descrita no item 6 foi aplicada sistematicamente, por etapas, em todas as bacias hidrográficas do Estado de São Paulo, no periodo de 1972 a 1983. Os resultados parciais, produzidos por Regiões Administrativas, foram publicados pelo Departamento de Águas e Energia Elétrica nos Estudos de Águas Subterrâneas (DAEE, 1972, 1974, 1975, 1976, 1977, 1979, 1981, 1983).

Em termos globais, o escoamento total no Estado de São Paulo, é de aproximadamente 100 bilhões de metros cúbicos por ano, dos quais estiraa-se que 40 bilhões são devidos ao escoamento de superfície e subsuperficie, e os restantes 60 bilhões ao escoamento básico.

A Tabela 7.1 apresenta o balanço hídrico do Estado de São Paulo, para cada uma das vinte e uma unidades hidrográficas em que o Estado foi subdividido. Conforme essa tabela, a precipitação média anual, no território paulista é de 1.344 mm/ano, o que equivale a 10.558 irr/s. Cerca de 32% da chuva, em média, transforma-se em vazão, portanto, 7.167 m3/s ou 912 mm/ano são perdidos na forma de evapotranspiração.

A relação entre escoamento total e precipitação varia de quase 70% para as bacias da Vertente Marítima até algo em torno de 20% para as situadas na região noroeste do Estado. 0 escoamento básico, ou seja, a recarga renovável dos aqUlferos subterrâneos, é de 1.949 m3/s, que corresponde a 57% do escoamento total.

Os recursos hídricos subterrâneos constituem a origem do escoamento básico dos rios, e representam ricas reservas de água, geralmente de excelente qualidade. Entretanto nem todas as as formações geológicas existentes no Estado possuem características hidroquimicas- e hidrodinámicas que permitam a exploração económica das águas subterrâneas através de poços tubulares profundos, para médias e grandes vazões. Entretanto, em pelo menos dois terços do territorio paulista, o potencial explorável pode ser considerado muito bom. Mesmo nas áreas hidrogeológicamente menos favoráveis, a utilização do recurso hídrico subterrâneo para atendimento de demandas menores, para pequenas comunidades, indústrias ou propriedades rurais, ë bastante interessante.

61


T A B E L A 7.1 - Balança Hídrico do Estado de SSo Paulo por Unidade Hidrográfica

1 U U D A D E

ICOOIQOi BIDB&XAP1CA

1 82

1 72

1 ' 1

1 73

1 74

1 12

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1 U

1 11

1 12

1 23

1 22

1 21

1 31

1 32

1 »2

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1 31

1 32

1 33

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¡Baixo Pardo/kfctfl

: Pardo/Qranda

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:Alto Paranaaanana

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lEatado da 81o Paulo

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K> 1

ESTADO |

C E . 2 ) |

• • 2 |

3 077|

' '1*1

11 2911

12 H O |

7 0301

40 220|

13 073|

36 1031

6 323|

83 020|

3 0301

11 020|

14 S30|

11 337|

13 304|

13 347|

134 010|

13 204|

140 022|

14 740|

162 762|

22 730|

26 234|

211 746|

14 306|

16 771|

2 6671

1 S0S|

21 364|

247 700|

MÍDIA |

1 <am/ano) |

l 930|

1 431|

1 463|

1 420|

1 3211

1 1041

1 3601

1 267 |

1 3401

1 366 |

1 344|

1 440|

1 312 |

1 261 |

1 367|

1 1061

1 143|

1 3031

1 223|

1 203 |

1 271 |

1 2041

1 2701

1 2371

1 2641

1 430|

• 1 620|

2 7301

2 730|

1 003 |

3**1

UAL |

1

VA2AO | VAZÃO | 1 1 1 TOTAL-1 BÁSICA | Q T / P | Q B / F | Q B / Q T I

1 ' 1 (na/ano) |(an/ano)| (am/ano)|

0601

0731

073|

0641

061|

042|

967|

903|

073|

1 1741

9001

062|

6231

913|

• 01 |

• • 3 |

• 71 |

0311

0741

041|

9361

943|

8331

870 |

024|

0201

770|

673|

6601

703|

012|

0021

430|

403 |

433|

3301

2421

302|

2041

364|

2131

346|

436|

460|

363|

476|

313|

2711

363|

2311

333|

3131

331|

4161

3061

3001

3301

846|

1 637|

1 870|

1 072 |

1 4321

S39|

3231

344|

2061

243|

166|

269 |

1301

2331

102|

2211

L36|

2031

136|

203|

202|

171|

206 |

1411

200|

176|

1001

2301

2211

2071

333|

3171

8741

010|

600 |

24«|

1 < » > l

30|

32|

34|

321

261

20| 20|

231

271

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201 32|

37| 20|

331 261

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231

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331

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281 371 321

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• • I 371

321

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231 23 i

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181

181

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321

»1 521

ll|

' 1 » 1

63|

70|

701

631

721

801 601

311 631 4B|

631

341 42|

37| 621

63|

• 31

57|

s«l 36|

S6| St|

601

601

37| 631

61|

471 49|

sei

37|

62


Os sistemas aquíferos que ocorrem no Estado podem ser classificados, segundo a natureza litológica dos terrenos e suas propiedades hidráulicas, em duas categorias : 1) aqtllferos sedimentares, permeáveis por porosidade granular; e 2) aquíferos cristalinos, permeáveis por fissuramento das rochas. A Tabela 7.2 apresenta o balanço hídrico do Estado por aqüifero. O Sistema Sedimentar ocupa, aproximadamente, dois terços da área do Estado e é constituido pelos aquíferos Bauru, Botucatu, Tubarão, Passa Dois, Caiuá, Furnas e os Cenozóicos (São Paulo, Taubaté e Costeiro). O Sistema Cristalino, que é formado pelos aquíferos Serra Geral, Diabásico e Cristalino, tem cerca de 88.000 km2.

0 maior de todos os aquíferos é o Botucatu, que ocupa cerca de 60% do Estado e é a principal reserva de água subterrânea de São Paulo. 0 confinamento desse aquífero caracteriza condição de artesianismo em 80 % da área.

A Tabela 7.3 apresenta o balanço hídrico do Estado por unidades hidrográficas, obtido através da utilização de metodologia simplificada. Pode-se verificar que os resultados obtidos estão próximos aos da Tabela 7.1, derivados da metodologia aqui apresentada. As diferenças são inferiores a 7*. No entanto, a metodologia simplificada não fornece estimativas da recarga renovável ou vazão básica.

63


TABELA 12 • B I U B Ç O Hídrico Estadia! por Aquífero

AQUÍFERO

Cristalino

Furnas

Tubarão

Passa Dois

Botucatu

Diabásio

Serra Geral

Caiuá

Bauru

Cenozóico SSo Paulo

Cenozóico Taubaté

Cenozóico Costeiro

AREA

(KB2

53.400

500

20.700

6.900

16.000 + 105.000 Conf.

3.300

31.900

3.500

100.000

1.000

2.000

4.600

PRECIPITAÇÃO MEDIA

(ns/ano)

1.600

1.500

1.250

1.250

1.400

1.400

1.400

1.250

1.300

1.300

1.300

1.800

ESCOAMENTO TOTAL

(nus/ano)

600

510

300

300

410

410

410

300

310

310

310

RECARGA RENOVÁVEL (ESCOAMENTO BÁSICO)

(nm/ano)

270

230

135

135

190

190

190

135

140

140

140

900 405

RECARGA PROFUNDA

(mg/ano)

<5

64


TABELA 7.3 - Balanço Hídrico Simplificado por Unidade Hidrográfica

CÓDIGO

62

72

71

73

74

82

81

13

11 12

23

22

[ 21

1 31

1 32

1 42

1 *1

1 61

1 21

1 52

1 S3

UNIDADE

HIDROGRÁFICA

Mantiqueira

Sepueai/Grande

Rio Gd«, «m Ualna Porto Colombia

Alto Pardo/Mogl

Baixo Pardo/Mogi

Pardo/Granda

Rio Granda em Ualna Marimbondo

Turvo/Grande

Rio Granda ConCL.com Rio Paraná

SSo Joaa doa Douradoa

Rio Paraná a Montante Rio Tletá

Alto Tietê

Piracicaba

Tlete/Sorocaba

Tiatl/Jacari

Tletá/Batalha

Baixo Tint«

Rio Paraná em Porto Independencia

Aguapel

Rio Paraná Hont. Rib.Boa Esperança

Peixe/Santo Anastácio

Rio Paraná em Ilha dos Pacus

Alto Paranapanama

Baixo Paranapanama

Rio Paraná am Porto SIo Joaá

Paraíba do Sul

Ribeira da Iguape/Lltoral SuL

Baixada Santista

Litoral Norte

[Vertente Maritima

¡Estado de Slo Paulo

AREA DE

DRENAGEM

(km2)

642

9.077

9.719

11.291

12.ISO

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40.220

15.975

56.195

6.825

63.020

3.650

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14.850

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13.394

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134.818

13.204

148.022

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22.730

26.254

211.746

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2.B87

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21.564

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PRECIPI-I

TACÃO

MÉDIA (P)

(mm/ano)

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EVAPOTRANS-

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(E)

(mm/ano]

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8. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Apresentou-se neste trabalho o balanço hídrico do Estado de São Paulo, incluindo a componente de água subterrânea do ciclo hidrológico. A metodologia utilizada foi a da modelagem matemática que se mostrou adequada em função da disponibilidade de dados hidrológicos a nivel diário de boa qualidade. A utilização de metodologia mais simples a nível anual se mostrou coerente com os resultados obtidos através do modelo. Isto sugere que para balanços hídricos a nivel regional ou mesmo de pals a metodologia mais simples é recomendável.

No entanto, deve-se destacar que a metodologia apresentada permite a estimativa do escoamento básico ou recarga renovável, fornecendo importante informação sobre o regime dos aquíferos subterrâneos.

Um aspecto extremamente importante e não abordado nas metodologias de balanço hídrico diz respeito a consideração de incertezas. Evidentemente que em regiões remotas onde a extensão das séries de dados hidrológicos é pequena torna-se inviável pensar-se em tratamento de incerteza. Em locais onde séries de 15 a 20 anos de dados existam sugere-se que sejam estudadas distribuições de probabilidade regionais no sentido de avaliação de vazões mínimas com determinado período de retorno. Em locais onde somente dados de chuvas sejam mais extensos o uso de modelos hidrológicos para extensão de séries de vazões e posterior análise probabilística se apresenta bastante promissor.

9. AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seus agradecimentos a Celina Ruggiero e Ingborg Widmaier pela preparação de extenso material no capítulo 3 sobre meteorologia. Alexandre Liazi colaborou nos capítulos 2 e 7. Os desenhos foram artesanalmente produzidos por Juan E. Urzua Menares e edição de texto por Hideko Shimabukuro e Elaine Ap. Rizzoli. Ao Departamento de Aguas e Energia Elétrica do Estado de são Paulo os autores agradecem a autorização para uso e publicação dos dados e estudos hidrológicos.

66


10. BIBLIOGRAFIA

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68


Anexo - A

Relação dos Postos Pluviométri cos

Utilizados no Estudo.

69


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78


Anexo

Relaclo dos Postos rluvinítricos

Util indo« no Estudo.

79


mau s • IEUCIO DOS fonos nwiomiics muzucs »o Esmo

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(3)

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135.00 297.CO 166.00 J26.0O

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1191.03 1552,00 931.00

1031,00 3795.00 3155.00 508,1.03

12.03 141.00 341.00 125,00 11.00

797.00 850.00 144.00 94.00 33.70 63.00

1343.00 1693.W 1596.03 242.00 311.00

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(3)

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(4)

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709.00 756.00 427.00 430.CD

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Catalogação:

Braga Jr., B . P . F . ; Conejo, J. G . L . ; Palos, J. C . F. Balanço Hídrico do Estado de Süo Paulo. Montevideo: U N E S C O - P H I , O R C Y T , 1991 ilus. grafs. maps. 87 p. ISBN: 92-9089-021-4

/HIDROLOGIA / / BALANCE HIDROLÓGICO / /BRASIL//PHI

balanço hídrico do estado de são paulo;...

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