Tecnologia do Simepar auxilia gestão de bacias do Sistema Cantareira

Por: Redação Gazeta de Toledo

Publicado em 18/09/2019

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O Sistema Meteorológico do Paraná (Simepar) presta serviços de previsão hidrometeorológica para a Agência das Bacias PCJ, responsável pela gestão dos recursos dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, no Estado de São Paulo. Por ser industrializada e comportar 9 milhões de pessoas, a região apresenta grande demanda hídrica. O período mais crítico no uso da água ocorre entre junho e novembro. Com base nas previsões fornecidas pelo Simepar, os gestores tomam decisões para evitar a escassez e o desperdício no Sistema Cantareira, a fim de manter o equilíbrio ambiental e atender às necessidades de abastecimento da população.

Para gerar as previsões de vazão, o Simepar desenvolveu uma tecnologia exclusiva de multimodelagem, assim denominada porque combina três tipos de modelos: um conceitual, conhecido como Sacramento, adotado pelo National Weather Service (NWS); um regressivo multilinear, baseado em teoria estatística e um deep learning ou aprendizagem profunda, a partir da inteligência artificial.

Cada um desses modelos tem uma fonte distinta de tecnologia e gera um prognóstico do comportamento da vazão com horizonte de sete dias. Em processo conhecido como ensemble, os três modelos são combinados para produzirem uma previsão determinística. A aplicação da metodologia Modelagem Bayesiana de Erros através de Simulação de Monte Carlo via Cadeias de Markov (MCMC) gera uma previsão probabilística capaz de indicar altas e baixas chances de ocorrência futura de vazão em determinado intervalo de valores.

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Por meio de simulações de comportamentos futuros, esse sistema permite medir em percentuais a probabilidade de a vazão vir a estar acima e/ou abaixo de níveis críticos no tempo e no espaço, subsidiando a tomada de decisão no gerenciamento dos recursos hídricos.

“É uma satisfação conciliar o desenvolvimento científico com uma aplicação real em que técnicas sofisticadas, geradas em conjunto com uma instituição universitária, se põem a serviço da gestão ambiental, com benefícios concretos para a população”, ressalta o diretor-presidente do Simepar, Eduardo Alvim Leite.

CARACTERÍSTICAS – O pesquisador do Simepar e coordenador-geral do serviço, José Eduardo Gonçalves, destaca o ganho representado pela união entre as áreas de meteorologia e hidrologia, o que se reflete na qualidade do serviço ao cliente. Segundo ele, os dados são coletados por estações hidrológicas compostas por sensores, instaladas em três pontos de controle: dois no Rio Atibaia e um no Rio Jaguari. Também é utilizada a rede de monitoramento da Agência PCJ.

“Os dados de vazão provenientes dos linímetros e das chuvas coletados por pluviômetros, satélite Goes 16 e radar são transmitidos automaticamente para o banco de dados do Simepar, onde são processados e analisados”, explica Leite. Os meteorologistas emitem dois boletins diários de previsão hidrometeorológica para sete dias nos 76 municípios da região, indicando as chuvas nas bacias e a vazão nos pontos de controle.

“São Paulo representou uma problemática nova para o Simepar por referir-se a períodos de recessão e não de cheias”, observa Arlan Scortegagna, engenheiro ambiental e pesquisador responsável pelo desenvolvimento do Sistema de Previsão Hidrometeorológico das Bacias PCJ. Ele destaca o processo tecnológico colaborativo entre o Simepar e o cliente para a obtenção de bons resultados, lembrando a necessidade de melhoria contínua ao lidar com as incertezas.

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CONFIABILIDADE – Coordenador do Grupo de Trabalho de Previsão Hidrometeorológica do Comitê das Bacias PCJ, o engenheiro químico e especialista em gestão ambiental Jorge Antonio Mercanti avalia diariamente a qualidade dos serviços. Ele considera o modelo hidrológico de escoamento do Simepar bem ajustado, detalhado e robusto.

“Após um período de adequação, a precisão das previsões surpreende pelo alto índice de acerto, com dados muito próximos do real”, disse Mercanti. “O know-how e a expertise do Simepar permitiram a criação de uma ferramenta científica complexa, que possibilita a gestão otimizada, avançada e aperfeiçoada dos recursos hídricos das bacias paulistas para assegurar a disponibilidade desse bem precioso que é a água”, acrescentou.

Coordenada pelo engenheiro Eduardo Alvim, a metodologia de pesquisa do Simepar ensejou a defesa de tese de doutorado da professora Alana Ribeiro no Programa de Métodos Numéricos em Engenharia da Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 2017. O sistema de previsão para as bacias PCJ será apresentado no Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, que acontece de 24 a 28 de novembro deste ano em Foz do Iguaçu.

SISTEMA CANTAREIRA – O Sistema Cantareira é constituído por seis reservatórios, conectados em série, alimentados por rios pertencentes às bacias do Rio Piracicaba e do Alto Tietê. Sua importância reside no abastecimento de até 9 milhões de habitantes da Região Metropolitana de São Paulo e no controle das vazões em trechos regularizados das bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (Bacias PCJ).

Diante da crise hídrica de 2014, verificou-se a necessidade de estabelecer regras para a operação do Sistema Cantareira. Em 2017, a Agência Nacional de Águas (ANA) e o Departamento de Águas e Energia Elétrica de São Paulo (DAEE) firmaram as Resoluções Conjuntas nº 925 e nº 926 que, dentre outros critérios, estabeleceram vazões mínimas a serem garantidas em três postos de controle das Bacias PCJ. Atender a essas vazões mínimas e, ao mesmo tempo, maximizar o armazenamento dos reservatórios, o que implica em minimizar suas descargas, consiste em um desafio para a operação do Sistema Cantareira e para a gestão hídrica.

As Bacias PCJ englobam 76 municípios e ocupam 15.377,82 quilômetros quadrados, dos quais 92% se encontram no Estado de São Paulo e 8% em Minas Gerais. Seus principais constituintes são os rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. A Bacia do Rio Piracicaba é dividida em cinco sub-bacias: Jaguari, Atibaia, Camanducaia, Corumbataí e Piracicaba. A área de modelagem hidrológica do Sistema de Previsão Hidrometeorológico das Bacias PCJ (SPHM-PCJ) está inserida nas sub-bacias dos rios Jaguari e Atibaia.

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As Bacias PCJ abrangem quatro reservatórios do Cantareira: Jaguari, Jacareí, Cachoeira e Atibainha. Os demais – Paiva Castro e Águas Claras – pertencem à Bacia do Alto Tietê. As descargas do Jaguari/Jacareí escoam para o Rio Jaguari enquanto as do Cachoeira e Atibainha escoam para o Rio Atibaia.

O Departamento de Águas e Energia Elétrica de São Paulo (DAEE) e parceiros mantêm nas Bacias PCJ uma rede de monitoramento com 43 estações telemétricas, que realizam a coleta de dados de precipitação e nível fluviométrico a cada dez minutos, além de estações convencionais. A partir de curvas-chave atualizadas com frequência, obtêm-se os dados de vazão. A rede telemétrica do DAEE é operada pelo Sistema de Alerta a Inundações do Estado de São Paulo (Saisp) e mantida com o apoio da Agência das Bacias PCJ.