Hydrological methodologies analysis to obtaining ecological and grantable flows, considering annual and monthly criteria for Doce river, Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X68906

Keywords:

Reference flow, Seasonality, Optimization, Doce river

Abstract

Grant is the National Water Resources Policy legal instrument responsible for guaranteeing water to meet human needs and maintain aquatic life. However, attention should be paid to the method used to obtain grantable volumes, as they are determined through minimum flows on an annual basis studies. This study aims to comparatively analyze methodologies for determining grantable and ecological flows and, seasonality influence in obtaining them for Doce river water regime, Southeast Brazil. Seasonal component was identified by frequency analysis. Log-Pearson type III distribution was the one that best fit the data. Considering 50% of the monthly Q7,10, it is possible to increase the grantable volume in every month, while, for 50% of Q90 and 70% of Q95 criteria, there is a decrease in the volume subject to granting between July and October. The currently method adopted in the basin, 70% of the annual Q95, presents ecological flows lowest values and, in September month, allows granting a volume 21% greater when compared to the monthly basis. It is concluded that ecological and grantable flows determination considering seasonal characteristic allows a better management of the studied watercourse.

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Author Biographies

Michel Trarbach Bleidorn, Universidade Federal do Espírito Santo

Bachelor of Environmental and Sanitary Engineering. Master's student of the Graduate Program in Environmental Engineering at the Federal University of Espírito Santo (PPGEA-UFES) in the area of concentration in Water Resources.

Isamara Maria Schmidt, Universidade Federal do Espírito Santo

Bachelor of Environmental and Sanitary Engineering. Master's student of the Graduate Program in Environmental Engineering at the Federal University of Espírito Santo (PPGEA-UFES) in the area of concentration in Air Pollution.

Jaqueline Knaak, Universidade Federal do Espírito Santo

Bachelor of Environmental and Sanitary Engineering. Master's student of the Graduate Program in Environmental Engineering at the Federal University of Espírito Santo (PPGEA-UFES) in the area of concentration in Air Pollution.

Wanderson de Paula Pinto, Faculdade da Região Serrana

Doctor by the Graduate Program in Environmental Engineering at the Federal University of Espírito Santo (PPGEA-UFES) in the area of concentration in Air Pollution. Professor at the Department of Environmental Sciences and coordinator of the Integrated Center for Research in Environmental Engineering at the Faculty of the Region Serrana (FARESE).

References

Amorim Júnior, J. C. (2014). Disponibilidade hídrica para outorga de captação: critérios anual e mensal para definição de vazões mínimas de referência. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória.

ANA (2018). Agência Nacional das Águas (Brasil). HIDROWEB: Sistema de Informações Hidrológicas. Retrieved from: http:// hidroweb.ana.gov.br/default.asp.

Arai, F. K. (2014). Critérios para concessão de outorga e eficiência do uso dos recursos hídricos pela irrigação. Tese de Doutorado, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados.

Bayer, D. M., Castro, N. D. R., Bayer, F. M. (2012). Modelagem e previsão de vazões médias mensais do rio Potiribu utilizando modelos de séries temporais. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 17(2), 229–239, https://doi.org/10.21168/rbrh.v17n2.p229- 239. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v17n2.p229-239

Beechie, T. J., Sear, D. A., Olden, J. D., Pess, G. R., Buffington, J. M., Moir, H., Roni, P., Pollock, M. M. (2010). Process-based Principles for Restoring River Ecosystems. BioScience, 60(3), 209–222, https://doi.org/10.1525/bio.2010.60.3.7. DOI: https://doi.org/10.1525/bio.2010.60.3.7

Benetti, A. D., Lanna, A. E., Cobalchini, M. S. (2003). Metodologias para determinação de vazões ecológicas em rios. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 8(2), 149–160. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v8n2.p149-160

Bleidorn, M. T., Pinto, W. P., Braum, E. S., Lima, G. B., Montebeller, C. A. (2019). Modelagem e previsão de vazões médias mensais do rio jucu, es, utilizando o modelo sarima. IRRIGA, 24(2), 320–335, https://doi.org/10.15809/irriga.2019v24n2p320-335. DOI: https://doi.org/10.15809/irriga.2019v24n2p320-335

Bleidorn, M. T., Pinto, W. P., Schmidt, I. M., Mendonça, A. S. F., Reis, J. A. T. d. (2022). Methodological approaches for imputing missing data into monthly flows series. Revista Ambiente & Água, 17, https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2795. DOI: https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2795

Bof, L. H. N. (1999). Análise de critérios de outorga de direito de uso dos recursos hídricos. Masters theses, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.

CBH (2017). Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Doce: A Bacia. Retrieved from: http://www.cbhdoce.org.br/institucional/a-bacia.

Coelho, A. L. N. (2007). Alterações hidro geomorfológicas no médio-baixo rio Doce/ES. Tese de Doutorado, Universidade Federal Fluminense, Niterói.

Coelho, A. L. N. (2009). Bacia hidrográfica do Rio Doce (MG/ES): uma análise socioambiental integrada. Geografares, 9(7), 131–146. DOI: https://doi.org/10.7147/GEO7.156

Costa, E. S., Salla, M. R., Pereira, C. E., Lima, G. (2019). Otimização do aproveitamento hídrico superficial no alto curso do rio Uberaba, Triângulo Mineiro. Sociedade & Natureza, 31, 1–21, https://doi.org/10.14393/SN-v31-2019-41033. DOI: https://doi.org/10.14393/SN-v31-2019-41033

Euclydes, H. P., Ferreira, P. A., Faria Filho, R. (2006). Critério de outorga sazonal para a agricultura irrigada no estado de Minas Gerais–Estudo de Caso. Revista Item–Irrigação e Tecnologia Moderna Brasília, (71/72), 42–50.

Fisher, R. A. (1929). Tests of significance in harmonic analysis. Proceedings of the Royal Society of London Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 125(796), 54–59. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.1929.0151

Instrução Normativa nº. 013, de 09 de dezembro de 2009. Altera a redação dos artigos 8º, 9º e 15, da Instrução Normativa 19, de 04 de outubro de 2005. Retrieved from: https://servicos.iema.es.gov.br/legislacao/FileHandler.ashx?id=237&type=2.

Kite, G. W. (1988). Frequency and risk analyses in hydrology, 5º edn. Water Resources Publications, Highlands Ranch, Colorado.

Lei nº. 9.433, de 08 de janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. URL http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/L9433.htm.

Longhi, E. H., Formiga, K. T. M. (2011). Metodologias para determinar vazão ecológica em rios. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, (20), 33–48, Retrieved from: http://rbciamb.com.br/index.php/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/352.

Marques, F. A., Silva, D. D., Ramos, M. M., Pruski, F. F. (2009). Aquora — sistema multi-usuário para gestão de recursos hídricos. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 14(4), 51–69, URL https://abrh.s3.sa-east-1.amazonaws.com/Sumarios/9/a57fa24e9fbb4e6bf5fbef5be4677399_24d184f47717ca08b83b1e4ce2232927.pdf.

Melo, M. C., Von Sperling, M. (2007). Avaliação de Metodologias para concessão de outorga de lançamento de efluentes em corpos d’água. Estudo de caso: Bacia do Ribeirão Marmelada. Em: Anais do 24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Belo Horizonte.

Moreira, H. S., Moreira, K. S., Sousa, P. E. d. O., Oliveira, L. F. C. d. (2020). Cenários de disponibilidade hídrica para concessão de outorga: estudo de caso da bacia vertentes do rio grande, estados de minas gerais e são paulo, brasil. Revista Brasileira de Gestão Ambiental e Sustentabilidade, 7(15), 341–350, https://doi.org/10.21438/rbgas(2020)071524. DOI: https://doi.org/10.21438/rbgas(2020)071524

Moretin, P. A., Toloi, C. M. C. (2006). Análises de séries temporais. E. Blucher, São Paulo.

Oliveira, J. R., Pruski, F. F., Nunes, A. A. (2013). Otimização do Aproveitamento da Disponibilidade de Águas Superficiais na Bacia do Ribeirão entre Ribeiros. Revista Brasileira de Recursos Hídricos,18 (4),157–172, URL https://www.researchgate.net/profile/Aline-Nunes-4/publication/273002461_Otimizacao_do_Aproveitamento_da_Disponibilidade_de_Aguas_Superficiais_na_Bacia_do_Ribeirao_entre_Ribeiros/links/54f4d53c0cf2ba61506422a1/Otimizacao-do-Aproveitamento-da-Disponibilidade-de-Aguas-Superficiais-na-Bacia-do-Ribeiraopdf. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v18n4.p157-172

Pinto, W. P., Lima, G. B., Zanetti, J. B. (2015). Previsão de regimes de vazões médias mensais do rio doce, colatina-espírito santo. Ciência e Natura, 37(3), 1–11, https://doi.org/10.5902/2179460X17143. DOI: https://doi.org/10.5902/2179460X17143

Pruski, F., Silva, D., Koetz, M. (2006). Estudo da vazão em cursos d’água. Associação Mineira de Engenheiros Agrícolas, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, caderno didático: 43 edn.

Pruski, F. F., Rodriguez, R. G., Novaes, L. F., Silva, D. D., Ramos, M. M., Teixeira, A. F. (2007). Impacto das vazões demandadas pela irrigação e pelos abastecimentos animal e humano, na bacia do Paracatu. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11(2), 199–210, http://dx.doi.org/10.1590/S1415-43662007000200011. DOI: https://doi.org/10.1590/S1415-43662007000200011

Pruski, F. F., Bof, L. H. N., Silva, L., Silva, J., Rego, F. S., Justino, F. B. (2014). Impact of the substitution of reference annual streamflow by monthly streamflow on the potential use of water resources. Engenharia Agrícola, 34(3), 496–509, http://dx.doi.org/10.1590/S0100-69162014000300013. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-69162014000300013

R Development Core Team (2018). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, URL http://www.R-project.org.

Ramos, D. D., Pereira, S. B., Arai, F. K., Santos, F. A., Carnevali, T. O. (2017). Water seasonality in granting permits and impact of irrigation in the Dourados River basin, MS, Brazil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 21(7), 499–504, https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n7p499-504. DOI: https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v21n7p499-504

Ramos, M. C. A., Pruski, F. F., Generoso, T. N., de Andrade Pinto, E. J. (2021). Methodology for optimizing water use in shared ma- nagement schemes under conflict conditions. Water Resources Management, 35(10), 3161–3177, https://doi.org/10.1007/s11269-021-02870-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s11269-021-02870-y

Resolução nº. 542, de 03 de novembro de 2004. Delega competência para deferimento de pedidos de outorga preventiva e de direito de uso de recursos hídricos, e dá outras providências. Retrieved from: http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2004/542-2004.pdf.

Resolução nº. 1548, de 29 de março de 2012. Dispõe sobre a vazão de referência para o cálculo da disponibilidade hídrica superficial nas bacias hidrográficas do Estado. Retrieved from: http://www.agencia.baciaspcj.org.br/docs/resolucoes/resolucao-semad-igam-1548.pdf.

Rodriguez, R. G. (2008). Proposta conceitual para a regionalização de vazões. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.

Sarmento, R. (2007). Termo de referência para a elaboração de estudos sobre a vazão ecológica na bacia do rio São Francisco. Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura – UNESCO.

Serrano, L. d. O., Ribeiro, R. B., Borges, A. C., Pruski, F. F. (2020). Low-flow seasonality and effects on water availability throughout the river network. Water Resources Management, 34(4), 1289–1304, https://doi.org/10.1007/s11269-020-02499-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s11269-020-02499-3

Silva, B. M. B. (2012). Influência da sazonalidade da disponibilidade hídrica nos critérios de outorga de uso da água e avaliação de índices para a gestão e planejamento de recursos hídricos na bacia do Rio Paraopeba. Masters thesis, Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, Retrieved from: https://www.locus.ufv.br/handle/123456789/3604.

Silva, B. M. B. d., Silva, D. D. d., Moreira, M. C. (2015). Influência da sazonalidade das vazões nos critérios de outorga de uso da água: estudo de caso da bacia do rio Paraopeba. Revista Ambiente & Água, 10(3), 623–634, https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1587. DOI: https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1587

Silva, D. D., Marques, F. A., Lemos, A. F. (2011). Flexibilidade das vazões mínimas de referência com a adoção do período trimestral. Revista Engenharia na Agricultura - REVENG, 19(3), 244–254, https://doi.org/10.13083/reveng.v19i3.309. DOI: https://doi.org/10.13083/1414-3984.v19n03a07

Sousa, H. T., Pruski, F. F., Bof, L. H. N., Cecon, P. R., Souza, J. R. C. (2009). SisCAH 1.0: Sistema Computacional para Análises hidrológicas. ANA, UFV, Brasília, DF; Viçosa, MG.

Tucci, C. E. M. (1997). Hidrologia: ciência e aplicação, 2º edn. Editora da UFRGS, Porto Alegre.

Wei, W. W. S. (2006). Time series analysis: univariate and multivariate methods. Pearson Addison Wesley, United States of America.

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Published

2023-03-31

How to Cite

Bleidorn, M. T., Schmidt, I. M., Knaak, J., & Pinto, W. de P. (2023). Hydrological methodologies analysis to obtaining ecological and grantable flows, considering annual and monthly criteria for Doce river, Brazil. Ciência E Natura, 45, e7. https://doi.org/10.5902/2179460X68906