i MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE Tese de Doutorado Anderson Nascimento do Vasco INDICADORES DE ALTERAÇÃO HIDROLÓGICA: O DECLÍNIO DAS VAZÕES NO BAIXO RIO SÃO FRANCISCO SÃO CRISTÓVÃO SERGIPE - BRASIL 2015 ii MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE Anderson Nascimento do Vasco INDICADORES DE ALTERAÇÃO HIDROLÓGICA: O DECLÍNIO DAS VAZÕES NO BAIXO RIO SÃO FRANCISCO Tese submetida ao programa de Pós- Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente, como requisito para a obtenção do grau de Doutor em Desenvolvimento e Meio Ambiente. Orientador Prof. Dr. Antenor de Oliveira Aguiar Netto SÃO CRISTÓVÃO SERGIPE – BRASIL 2015 iii FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Vasco, Anderson Nascimento do V331i Indicadores de alteração hidrológica: o declínio das vazões no baixo Rio São Francisco / Anderson Nascimento do Vasco ; orientador Antenor de Oliveira Aguiar Netto. – São Cristóvão, 2015. 139 f. : il. Tese (doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) – Universidade Federal de Sergipe, 2015. 1. Meio ambiente. 2. Hidrologia. 3. Recursos hídricos – Desenvolvimento. 4. São Francisco, Rio, Bacia. I. Aguiar Netto, Antenor de Oliveira, orient. II. Título. CDU 502.51(282) iv v Dedico este trabalho aos meus pais, Maria Lima do Nascimento Vasco e Gerson Marinho do Vasco pelo carinho e confiança que sempre me dedicaram. Dedico também aos meus irmãos Jefferson e Alysson, dos quais sempre recebi gra nde incentivo e apoio. Dedico especialmente a minha esposa Waleska pela compreensão e pela dedicação em todos os momentos. vi Agradecimentos Embora uma Tese de Doutorado seja pela sua finalidade acadêmica, um trabalho individual, há contributos de natureza diversa que não podem e nem devem deixar de ser realçados. Por essa razão, desejo expressar os meus sinceros agradecimentos. Primeiramente, agradeço a Deus, por ter me concedido o dom da vida e sobre ela ter lançado saúde e força de vontade para vencer os obstáculos, sempre em busca da vitória. Honrado agradecimento aos meus pais Maria Lima do Nascimento Vasco e Gerson Marinho do Vasco que me estimularam ao aprendizado escolar e souberam me dar o carinho e a força necessária para que alcançasse este momento sublime em minha vida. Agradeço especialmente ao professor e amigo Dr. Antenor de Oliveira Aguiar Netto meu orientador, pela competência científica e acompanhamento do trabalho, pela disponibilidade e generosidade reveladas ao longo destes anos de trabalho, assim como pelas críticas, correções e sugestões relevantes feitas durante a orientação, dando-me as condições para a conclusão desta Tese. Agradeço sinceramente ao professor e amigo Dr. Gregório Guirado Faccioli, pela disponibilidade e orientações nas correções indispensáveis à conclusão deste trabalho. Agradeço imensamente ao professor Dr. Fernando Falcon Pruski, pela preciosa atenção e colaboração no meu treinamento realizado na Universidade Federal de Viçosa sem os quais não seria possível o desenvolvimento deste trabalho. Agradeço á equipe e os amigos do Grupo Acqua da Universidade Federal de Sergipe: Marinoé Gonzaga da Silva, Fábio Brandão Britto, Sérgio Silva Araújo, Edson Menezes Leal pelo companheirismo, amizade e apoio mútuo durante os muitos bons momentos compartilhados em trabalhos de campo e escritório. A minha esposa Waleska Graça Santos, conselheira, amiga fiel, a mulher que sempre esteve comigo nessa caminhada pela vida acadêmica e profissional, e sendo cúmplice dos meus momentos mais felizes. Agradeço intensamente aos meus amigos da turma 2011/1, em especial: Alessandra, Bruno, Daniela, Debora, Mariana, Maria Luiza, Sergio, Ronise e Silvia, pela companhia e apoio no decorrer de quatro anos de curso. O presente trabalho foi realizado com apoio de bolsa de estudo da Fundação de Apoio à Pesquisa e à Inovação Tecnológica de Sergipe (Fapitec/SE) e Programa Petrobras Ambiental. A todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho. vii RESUMO GERAL A avaliação de indicadores hidrológicos constitui-se em um instrumento fundamental para o processo de gestão de recursos hídricos. O crescimento da demanda de água associado a outros impactos ocorridos na bacia hidrográfica do rio São Francisco, torna o conhecimento das características hidrológicas uma ferramenta importante para que o aproveitamento de seus recursos possam ser otimizado com menor impacto ambiental, a análise das alterações ocorridas no baixo rio São Francisco decorrentes da implantação sucessiva de barragens em cascata ao longo dos trechos e seus efeitos ambientais são de extrema importância ao se buscar a revitalização deste curso d’água. Portanto, no Capítulo I, é apresentada uma revisão bibliográfica sobre os impactos antrópicos e as mudanças do regime de vazões em rios, a legislação brasileira sobre outorga de direito de uso dos recursos hídricos e métodos e questões que auxiliam na definição de vazões ecológicas. No Capítulo II, foi realizada uma caracterização da área de estudo com ênfase para o baixo rio São Francisco. No capítulo III avaliou-se a magnitude das alterações no regime de vazões no baixo São Francisco, provocadas pela construção do reservatório de Sobradinho e Xingó, além das modificações na disponibilidade hídrica. No capítulo IV foi determinada as alterações no regime de fluxos após a construção dos reservatórios de Xingó, relacionando essas alterações com algumas implicações ecológicas. No Capítulo V, são determinadas as vazões ecológicas por diferentes métodos que poderá nortear o gerenciamento eficaz do recurso hídrico, de tal forma que se promova uma gestão das águas que atenda às necessidades humanas e proteja a integridade ecológica do ecossistema aquático. Foram identificadas diversas modificações hidrológicas no baixo rio São Francisco no período posterior as construções das barragens entre as quais se destacam: decréscimo nas vazões máximas, médias e mínimas (anuais e mensais), diminuição na disponibilidade hídrica e o fins das cheias naturais com redução das lagoas marginais. Palavras-chaves: Disponibilidade hídrica, Impacto de Grandes Barragens, Vazão ecológica. viii ABSTRACT The evaluation of the hydrological regime constitutes a fundamental instrument for the management process in the use of water resources. The growth of water demand associated with other impacts occurred in the basin of the River São Francisco make the knowledge about the hydrologic characteristics an important instrument for the use of their water resources are optimized with less environmental impact, the analysis of changes in the lower of São Francisco river the analysis of changes in the lower of São Francisco river resulted from the successive introduction of dams along the stretches and their environmental effects are extremely important concerning the revitalization of this river. Therefore, In Chapter I, a In Chapter I, bibliographic review about the anthropic impacts and changes the system of flows in rivers is presented; a small part of Brazilian legislation on granting the right of use of water resources and some methods and questions that assist in setting instream flows. In Chapter II, In Chapter II, a characterization of the study area with emphasis on the lower of São Francisco river was performed. In Chapter III we evaluated the magnitude of changes in flow regime in the Lower of São Francisco, caused by the construction of Sobradinho and Xingó reservoirs, and also the changes in water availability. In Chapter IV the changes in flow regime after the construction of Xingó’s reservoirs were determined by relating these changes with some ecological implications. In Chapter V, are determined instream flows by different methods that may guide the effective management of water resources in such a way to promote a water management that fits human needs and protect the ecological integrity of the aquatic ecosystem. They were identified several hydrological changes in the lower part of the River São Francisco in the period after the construction of the dams, among those changes there are the decreasing in peak, medium and minimum flows, decreasing in water availability, the end of natural floods with reduction of marginal lagoons. Keywords: Water availability, Impact of Large Dams, ecological flow. ix SUMÁRIO Páginas RESUMO vii ABSTRACT viii LISTA DE FIGURAS xi LISTA DE TABELAS xiii LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES xiv INTRODUÇÃO GERAL 1 1. Capítulo 1 - Referencial Teórico 5 1.1. Desenvolvimento, meio ambiente e recursos hídricos 5 1.2. Impacto de atividades antrópicas no regime de vazões 9 1.3. Critérios de outorga no Brasil e em Sergipe 12 1.4. Aspectos gerais sobre a determinação de vazões de referência 15 1.4.1. Vazões de referência 15 1.4.2. Vazão (Q7,10) 16 1.4.3. Curva de permanência (Q90%) e (Q95%) 17 1.5. Metodologias para definição de Vazão Ecológica 19 1.5.1. Vazão ecológica ou ambiental 19 1.5.2. Metodologias de avaliação da vazão ecológica 21 1.6. Referências bibliográficas 24 2. Capítulo 2 - Caracterização da área 33 2.1. A bacia hidrográfica do rio São Francisco 33 2.2. A região do baixo rio São Francisco 33 2.3. Hidrologia 35 2.4. Clima e Precipitação 37 2.5. Solo e Vegetação 39 2.6. Relevo e Geologia 40 2.7. Disponibilidade de dados hidrológicos 41 2.8. Referências Bibliográficas 42 3. Capítulo 3 - Disponibilidade hídrica no baixo curso do rio São Francisco, 44 antes e depois da construção de barragens 3.1. Introdução 45 3.2. Procedimento metodológico 47 3.2.1. Caracterização da área de estudo 47 3.2.2. Dados utilizados no estudo e estimativa das vazões 49 3.2.3. Análise estatística (Obtenção da Q7,10) 51 x 3.2.4. Curva de permanência 54 3.2.5. Taxa de alteração na vazão outorgável 55 3.3. Resultados e Discussão 55 3.3.1. Impactos das barragens na vazão outorgável no baixo rio São Francisco 59 3.4. Conclusão 60 3.5. Referências bibliográficas 61 4. Capítulo 4 - Variação temporal e indicadores hidrológicos no baixo rio São 64 Francisco 4.1. Introdução 65 4.2. Procedimento metodológico 67 4.2.1. Caracterização da área de estudo 67 4.2.2. Dados utilizados e cálculo do comportamento hidrológico 68 4.2.3. Procedimentos para cálculo dos indicadores de alteração hidrológica (IHA) 73 4,2.4. Taxa de alteração dos indicadores hidrológicos 75 4.2.5. Procedimentos para cálculo dos componentes da vazão ambiental (CVE) 75 4.3. Resultados e discussão 80 4.3.1. Mudanças hidrológicas no baixo rio São Francisco 80 4.3.2.1 Resultados dos indicadores de alteração hidrológica (IAH) 85 4.3.3. Resultado dos componentes da vazão ecológica (CVE) 91 4.4. Conclusões 94 4.5. Referências bibliográficas 95 5. Capítulo 5 - Critérios de vazões ecológicas sazonais para o baixo rio São 99 Francisco 5.1. Introdução 100 5.2. Procedimento metodológico 102 5.2.1. Caracterização da área de estudo 102 5.2.2. Escolha da série histórica 103 5.2.3. Critérios de vazão ecológica utilizados 104 5.3. Resultados e discussão 110 5.3.1. Vazão ecológica método da Curva de permanência Q90% e Q95% 110 5.3.2. Método da vazão média mínima de 7 dias (Q7 e Q7,10) 111 5.3.3. Método de Tennant ou Montana 112 5.3.4. Método Range of Variability Approach (RVA) 114 5.3.5. Método do perímetro molhado 115 5.3.6. Comparação das vazões ecológicas mensais e anuais 116 5.4. Conclusões 118 5.5. Recomendações 119 5.5. Referências bibliográficas 120