Efeitos da adoção de um regime de defluência do sistema de reservatórios do rio São Francisco, para atendimento às demandas dos múltiplos usos da água

Basto, Isabela Dantas Reis Gonçalves; Fontes, Andrea Sousa; Medeiros, Yvonilde Dantas Pinto

Isabela Dantas Reis Gonçalves Basto

Universidade Federal da Bahia, Salvador, BA, Brasil

https://orcid.org/0000-0002-6652-2309

Andrea Sousa Fontes

Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas, BA, Brasil

https://orcid.org/0000-0001-5717-6101

Yvonilde Dantas Pinto Medeiros

Universidade Federal da Bahia, Salvador, BA, Brasil

https://orcid.org/0000-0003-0456-5976

E-mails: isabeladrgbasto@gmail.com (IDRGB), asfontes@gmail.com (ASF), yvonilde.medeiros@gmail.com (YDPM)

Authors contributions Isabela Dantas Reis Gonçalves Basto: Flow-network model simulation, data and results analysis; Andrea Sousa Fontes: Support in the analysis of results and co-supervision of the research; Yvonilde Dantas Pinto Medeiros: Definition of the study methodology, support in the analysis of the results and supervision of the research.

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Figure 1
Sobradinho Reservoir Naturalized Flow. (A) Normal hydrological condition; (B) Dry hydrological condition.

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Figure 2
Physiographic division and location of the main reservoirs of the São Francisco River basin (Source: Authors adaptation Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco, 2016Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco – CBHSF. (2016). Plano de Recursos Hídricos da bacia hidrográfica do Rio São Francisco 2016-2025: RP3 Resumo Executivo do Plano de Recursos Hídricos da bacia hidrográfica do Rio São Francisco. Belo Horizonte: CBHSF. Retrieved in 2018, December 1, from http://cbhsaofrancisco.org.br/planoderecursoshidricos/wp-content/uploads/2015/04/RF3_24jan17.pdf
http://cbhsaofrancisco.org.br/planoderec... ).

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Figure 3
Description of the data acquired to perform the simulation in the flow-network model (Source: The authors).

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Figure 4
Environmental hydrogram structured by the Ecovazão network and environmental hydrogram adjusted for extremely dry years (Source: Medeiros et al., 2010Medeiros, Y. D. P., Pinto, I. M., Stifelman, G. M., Faria, A. S. F., Pelli, J. C. S., Rodrigues, R. F., Silva, E. R., Costa, T., Boccacio, M. X., & Silva, E. B. G. (2010). Projeto 3.1: participação social no processo de alocação de água, no baixo curso do Rio São Francisco. In Universidade Federal da Bahia. Estudo do regime de vazão ecológica para o Baixo curso do Rio São Francisco: uma abordagem multicriterial. Salvador: Universidade Federal da Bahia. Relatório Técnico CNPQ/ CT-HIDRO.; Basto, 2018Basto, I. D. R. G. (2018). Estudo das regras de defluência do sistema de reservatórios no rio São Francisco e suas consequências para o atendimento às demandas da irrigação e outros usos da água (Dissertação de mestrado). Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, Salvador.).

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Figure 5
Assumptions adopted for the alternative outflows scenario 1 (normal period). (Source: The authors; Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/20... ).

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Figure 6
Assumptions adopted for the alternative outflow scenario 2 (dry period). (Source: The authors; Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/20... ).

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Figure 7
Evaluation of the results for the alternative outflows scenarios. (Source: The authors)

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Figure 2
Physiographic division and location of the main reservoirs of the São Francisco River basin (Source: Authors adaptation Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco, 2016Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco – CBHSF. (2016). Plano de Recursos Hídricos da bacia hidrográfica do Rio São Francisco 2016-2025: RP3 Resumo Executivo do Plano de Recursos Hídricos da bacia hidrográfica do Rio São Francisco. Belo Horizonte: CBHSF. Retrieved in 2018, December 1, from http://cbhsaofrancisco.org.br/planoderecursoshidricos/wp-content/uploads/2015/04/RF3_24jan17.pdf
http://cbhsaofrancisco.org.br/planoderec... ).

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Figure 3
Description of the data acquired to perform the simulation in the flow-network model (Source: The authors).

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Figure 4
Environmental hydrogram structured by the Ecovazão network and environmental hydrogram adjusted for extremely dry years (Source: Medeiros et al., 2010Medeiros, Y. D. P., Pinto, I. M., Stifelman, G. M., Faria, A. S. F., Pelli, J. C. S., Rodrigues, R. F., Silva, E. R., Costa, T., Boccacio, M. X., & Silva, E. B. G. (2010). Projeto 3.1: participação social no processo de alocação de água, no baixo curso do Rio São Francisco. In Universidade Federal da Bahia. Estudo do regime de vazão ecológica para o Baixo curso do Rio São Francisco: uma abordagem multicriterial. Salvador: Universidade Federal da Bahia. Relatório Técnico CNPQ/ CT-HIDRO.; Basto, 2018Basto, I. D. R. G. (2018). Estudo das regras de defluência do sistema de reservatórios no rio São Francisco e suas consequências para o atendimento às demandas da irrigação e outros usos da água (Dissertação de mestrado). Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, Salvador.).

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Figure 5
Assumptions adopted for the alternative outflows scenario 1 (normal period). (Source: The authors; Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/20... ).

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Figure 6
Assumptions adopted for the alternative outflow scenario 2 (dry period). (Source: The authors; Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/20... ).

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Figure 7
Evaluation of the results for the alternative outflows scenarios. (Source: The authors)

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Figure 8
Structure of the São Francisco River water system in a flow network in the WEAP model.

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Figure 9
(A) Operating ranges and simulated volumes for the Sobradinho reservoir, period 2008 to 2011; (B) Observed and simulated flow in the downstream stretch of Xingó (Period 2008 to 2011).

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Figure 10
(A) Simulated operating ranges and volumes for the Sobradinho reservoir, dry period (2013-2018); (B) Observed and simulated flows in the downstream stretch of Xingó in the dry period.

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Figure 11
Water deficits for consumptive uses (outflow scenario 1.2).

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Figure 12
Water deficits for consumptive uses (outflow scenario 2.2).

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Figure 13
Water deficits for the use of irrigation by stretch (outflow scenario 1.2).

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Figure 14
Water deficits for the use of irrigation by stretch (outflow scenario 2.2).

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Figure 15
Deficits for hydroelectric generation demand of the Northeast Subsystem for the period 2008 to 2011, in Megawatt (MW).

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Figure 16
Deficits for hydroelectric generation demand of the Northeast Subsystem for the period 2013 to 2018, in Megawatt (MW).

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Figure 9
(A) Operating ranges and simulated volumes for the Sobradinho reservoir, period 2008 to 2011; (B) Observed and simulated flow in the downstream stretch of Xingó (Period 2008 to 2011).

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Figure 10
(A) Simulated operating ranges and volumes for the Sobradinho reservoir, dry period (2013-2018); (B) Observed and simulated flows in the downstream stretch of Xingó in the dry period.

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Figure 11
Water deficits for consumptive uses (outflow scenario 1.2).

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Figure 12
Water deficits for consumptive uses (outflow scenario 2.2).

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Figure 13
Water deficits for the use of irrigation by stretch (outflow scenario 1.2).

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Figure 14
Water deficits for the use of irrigation by stretch (outflow scenario 2.2).

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Figure 15
Deficits for hydroelectric generation demand of the Northeast Subsystem for the period 2008 to 2011, in Megawatt (MW).

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Figure 16
Deficits for hydroelectric generation demand of the Northeast Subsystem for the period 2013 to 2018, in Megawatt (MW).

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Table 1
Operational characteristics of the reservoirs of Três Marias, Sobradinho and Itaparica.

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Table 2
Attendance priorities adjusted in the WEAP model by purpose of water use or operation restriction.

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Table 3
Minimum restriction flow conditions for Três Marias and Sobradinho reservoirs, established by Resolution No. 2081, of December 4, 2017 (Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
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Table 4
Minimum restriction flow conditions for Itaparica reservoir, established by Resolution No. 2081, of December 4, 2017 (Agência Nacional de Águas, 2017bAgência Nacional de Águas – ANA. (2017b). Resolução nº 2.081, de 4 de dezembro de 2017. Dispõe sobre as condições para a operação do Sistema Hídrico do Rio São Francisco, que compreende os reservatórios de Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luiz Gonzaga), Moxotó, Paulo Afonso I, II, III, IV e Xingó. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília. Retrieved in 2017, February 1, from http://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2017/2081-2017.pdf
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Table 5
Average performance indices to meet consumptive uses.

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Table 6
Performance indices to meet the demands of hydroelectric energy (Northeast Subsystem).

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Demands (m3/s) Stretch 1 – source to Três Marias HPP Stretch 2 -downstream Três Marias HPP to Sobradinho HPP Stretch 3 - downstream Sobradinho HPP to Itaparica HPP Month Human supply Aqua. Animal feed Ind. Irrig. Other* Human supply Aqua. Animal feed Ind. Irrig. Min. Term. Other* Human supply Aqua. Animal feed Ind. Irrig. Min. Other* Jan 0.12 0.04 0.01 0.43 2.44 0.0001 3.21 0.02 0.01 0.2 97.5 0.52 0.14 0.13 3.60 0.08 0.011 0.1 46.13 0.02 26.42 Feb 0.12 0.04 0.01 0.44 2.58 0 3.21 0.02 0.01 0.2 91.9 0.52 0.14 0.13 3.58 0.08 0.011 0.1 42.05 0.02 26.42 Mar 0.12 0.04 0.01 0.43 3.47 0 3.21 0.01 0.01 0.2 91.5 0.52 0.14 0.13 3.58 0.08 0.011 0.1 42.47 0.02 26.42 Apr 0.12 0.04 0.01 0.44 5.08 0 3.21 0.02 0.01 0.2 104.6 0.52 0.14 0.13 3.58 0.08 0.011 0.1 41.69 0.02 26.42 May 0.12 0.04 0.01 0.44 5.00 0 3.21 0.02 0.01 0.2 113.6 0.52 0.14 0.13 3.59 0.08 0.011 0.1 41.99 0.02 26.42 Jun 0.12 0.04 0.01 0.43 4.43 0 3.21 0.02 0.01 0.2 100.5 0.52 0.14 0.13 3.59 0.08 0.011 0.1 41.02 0.02 26.42 Jul 0.12 0.04 0.01 0.44 5.00 0 3.21 0.02 0.01 0.2 105 0.52 0.14 0.13 3.59 0.08 0.011 0.1 39.32 0.02 26.42 Aug 0.12 0.04 0.01 0.43 6.45 0 3.21 0.02 0.01 0.2 120.6 0.52 0.14 0.13 3.60 0.08 0.011 0.1 43.62 0.02 26.42 Sep 0.12 0.04 0.01 0.44 5.65 0 3.21 0.02 0.01 0.2 123.3 0.52 0.14 0.13 3.61 0.08 0.011 0.1 47.28 0.02 26.42 Oct 0.12 0.04 0.01 0.01 4.43 0 3.21 0.02 0.01 0.2 119.4 0.52 0.14 0.13 3.61 0.08 0.011 0.2 51.96 0.02 26.42 Nov 0.12 0.04 0.01 0.01 3.14 0 3.21 0.02 0.01 0.2 88.9 0.51 0.14 0.13 3.61 0.08 0.011 0.1 51.48 0.02 26.42 Dec 0.12 0.04 0.01 0.01 1.52 0 3.21 0.02 0.01 0.2 85.9 0.51 0.14 0.13 3.60 0.08 0.011 0.1 50.24 0.02 26.42 *

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Demands (m3/s) Stretch 4 - downstream Itaparica HPP to Paulo Afonso Complex Stretch 5 -downstream Paulo Afonso Complex to Xingó HPP Stretch 6 - downstream of Xingó HPP Mon th Human supply Aqu a. Des. Animal Ind. Irrig. Othe r* Human supply In d. Irri g. Othe r* Human supply. Aqua. Ani mal feed Ind. Irrig. Term. Othe r* Jan 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.83 0.01 0.69 0.01 0.41 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 16.85 0.47 0.02 Feb 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.54 0.01 0.69 0.01 0.39 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 14.31 0.47 0.02 Mar 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.37 0.01 0.69 0.01 0.36 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 11.68 0.47 0.02 Apr 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.13 0.01 0.69 0.01 0.32 0.0019 6.59 0.03 0.001 0.01 8.15 0.47 0.02 May 3.25 1.65 0.0003 0.0028 1.74 0.01 0.69 0.01 0.24 0.0019 6.59 0.03 0.001 0.01 5.81 0.47 0.02 Jun 3.25 1.65 0.0003 0.0028 1.49 0.01 0.69 0.01 0.2 0.0019 6.59 0.01 0.001 0.01 5.06 0.47 0.02 Jul 3.25 1.65 0.0003 0.0028 1.62 0.01 0.69 0.01 0.22 0.0019 6.59 0.01 0.001 0.01 5.41 0.47 0.02 Aug 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.07 0.01 0.69 0.01 0.33 0.0019 6.59 0.01 0.001 0.01 8.23 0.47 0.02 Sep 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.55 0.01 0.69 0.01 0.42 0.0019 6.59 0.03 0.001 0.01 12.68 0.47 0.02 Oct 3.25 1.65 0.0003 0.0028 3.04 0.01 0.69 0.01 0.46 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 16.58 0.47 0.02 Nov 3.25 1.65 0.0003 0.0028 3.16 0.01 0.69 0.01 0.42 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 18.71 0.47 0.02 Dec 3.25 1.65 0.0003 0.0028 2.91 0.01 0.69 0.01 0.4 0.0019 6.59 0.04 0.001 0.01 18.21 0.47 0.02 *

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Month Três Marias Sobradinho Itaparica January -1 171 163 February -2 109 88 March 28 61 47 April 47 56 35 May 61 108 55 June 61 104 41 July 58 165 81 August 49 203 138 September 49 234 190 October 35 267 227 November 21 245 235 December 22 223 202

(1)

(2)

(3)

(4)

Reservoir	Minimum Operational		Maximum Operational		Live Storage (hm³)
Reservoir	Elev. (m)	Vol. (hm³)	Elev. (m)	Vol. (hm³)	Live Storage (hm³)
Três Marias	549.2	4,250	572.5	19,528	15,278
Sobradinho	380.5	5, 447	392.5	34,116	28,669
Itaparica	299.0	7,234	304.0	10,782	3,548

Purpose	Priority
Minimum Restriction Flow	1
Aquatic Ecosystem	1
Irrigation, industry, aquaculture, mining, thermoelectric and other uses	2
Storage for Três Marias reservoir	3
Storage for Sobradinho and Itaparica reservoirs	4
Hydropower generation	5

Reservoir	Operating range	Volume	Minimum Restriction Flow (m³/s)
Três Marias	Normal	Vol. ≥ 60% L.S.	150
	Attention	30% L.S. ≤ Vol. < 60% L.S.	150
	Restriction	30% L.S.> Vol.	100
Sobradinho	Normal	Vol. ≥ 60% L.S.	800 (Sobradinho) and 1,100 (Xingó)
	Attention	20% L.S ≤ Vol. < 60% L.S.	800 (Sobradinho and Xingó)
	Restriction	20% L.S.> Vol.	700 (Sobradinho and Xingó)

Reservoir	Operating Range (Sobradinho)	Minimum storage
Itaparica	Normal or Attention	30% of the live storage
Itaparica	Restriction	Not defined.

Outflows scenarios	Consumptive uses	Rel.	Res.	Vul.	Sust.
1.1 and 2.1	Irrigation	100%	100%	0%	100%
	Aquaculture	100%	100%	0%	100%
	Industry	100%	100%	0%	100%
	Mining	100%	100%	0%	100%
	Thermoelectric	100%	100%	0%	100%
	Other	100%	100%	0%	100%
1.2	Irrigation	97%	58%	7%	52%
	Aquaculture	97%	58%	7%	53%
	Industry	98%	83%	4%	78%
	Mining	96%	50%	7%	45%
	Thermoelectric	96%	50%	7%	45%
	Other	98%	70%	4%	66%
2.2	Irrigation	93%	56%	9%	47%
	Aquaculture	93%	44%	8%	38%
	Industry	96%	78%	4%	72%
	Mining	91%	67%	9%	55%
	Thermoelectric	91%	33%	9%	28%
	Other	94%	56%	6%	49%

Outflow scenarios	Rel. %	Res. %	Vul. %	Sust. %
1.1	23	16	32	3
1.2	38	13	18	4
2.1	24	4	26	1
2.2	40	16	21	5

[1] E-mails: isabeladrgbasto@gmail.com (IDRGB), asfontes@gmail.com (ASF), yvonilde.medeiros@gmail.com (YDPM)

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Efeitos da adoção de um regime de defluência do sistema de reservatórios do rio São Francisco, para atendimento às demandas dos múltiplos usos da água

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