O Impacto das Mudanças
Climáticas na Gestão de
Recursos Hídricos:
Implicações para o Setor
Mineral
- MÁRIO CICARELI PINHEIRO -
13º CONGRESSO BRASILEIRO DE MINERAÇÃO
Belo Horizonte, 24 de setembro de 2009
SUMÁRIO – TÓPICOS PARA ABORDAGEM
A Gestão de Recursos Hídricos
Os Recursos Hídricos e o Setor Mineral
O Equilíbrio Climático
Mudanças Climáticas
Impactos nos Recursos Hídricos
Impactos no Setor Mineral
Recomendações
A GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS
CONCEITOS BÁSICOS
Recursos hídricos: água no planeta
(superficial, subterrânea), atributos de
quantidade e qualidade.
Peculiaridades dos recursos hídricos: a
quantidade de água no planeta é finita, os
estoques de água são variáveis no tempo
e no espaço, a mobilidade da água
superficial, os usos múltiplos da água.
ÁGUA – recurso escasso
necessidade
de gestão.
A GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS
CONCEITOS BÁSICOS
Diferenças básicas entre GESTÃO e
GERENCIAMENTO.
GESTÃO – ato de administrar
CORPORATIVA.
ÁREA
GERENCIAMENTO – ato de dirigir
ÁREA OPERACIONAL
OS RECURSOS HÍ
HÍDRICOS E O SETOR MINERAL
A ÁGUA NAS ATIVIDADES DE MINERAÇÃO
A água útil como insumo nos processos
de beneficiamento e transporte de
minério.
A água nociva nas cavas (água
subterrânea e escoamento pluvial), água
com substâncias químicas, água como
veículo de sedimentos.
Gerenciamento das águas na mineração:
dimensionamento de obras hidráulicas,
planos de manejo de uso da água,
operação de barragens.
OS RECURSOS HÍ
HÍDRICOS E O SETOR MINERAL
A ÁGUA NAS ATIVIDADES DE MINERAÇÃO
As interfaces das atividades de mineração
com a água ocorrem através das obras
hidráulicas:
Estações de bombeamento para captação de água.
Barragens de rejeitos e de contenção de sedimentos.
Sistemas de drenagem de cavas e pilhas.
Sistemas de drenagem de rodovias e ferrovias.
Instalações portuárias.
Qualidade das águas nos pontos de lançamento de efluentes.
Segurança das obras hidráulicas.
Desativação das obras.
Equilíbrio morfológico dos cursos de água.
Estabilidade de taludes de cavas e pilhas.
OS RECURSOS HÍ
HÍDRICOS E O SETOR MINERAL
A CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA
A gestão e o gerenciamento dos recursos
hídricos dependem das ofertas naturais de água
e das dimensões das estruturas hidráulicas;
O dimensionamento das estruturas hidráulicas é
feito com base em vazões de projeto;
As vazões de projeto e as ofertas hídricas
dependem do regime hidrológico do curso de
água;
O regime hidrológico depende, dentre outros
fatores, das condições climatológicas de cada
região.
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A OCORRÊNCIA DA ÁGUA NO PLANETA
O volume de água no planeta Terra é
constante, igual a 1.357.860 km3;
A água ocorre nos estados sólido, líquido
e gasoso;
A água é mantida no planeta devido à
inversão térmica existente na atmosfera, a
cerca de 12 km de altitude.
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A OCORRÊNCIA DA ÁGUA NO PLANETA
Para cada parcela de 10.000.000 m3 de água na Terra
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A ATMOSFERA TERRESTRE
Estrutura da atmosfera (Strahler, 1973)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
O PROCESSO DE CONDENSAÇÃO
Curva típica da variação da temperatura da atmosfera com a altitude (Strahler, 1973)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
O BALANÇO ENERGÉTICO
Tempo & Clima, Abril Coleções, 1995
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
O BALANÇO ENERGÉTICO
Radiação e balanço de energia na atmosfera e na superfície terrestre (National
Academy of Sciences, 1975)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A CIRCULAÇÃO GERAL ATMOSFÉRICA
Tempo & Clima, Abril Coleções, 1995
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A CIRCULAÇÃO GERAL ATMOSFÉRICA
Esquema geral de circulação atmosférica (Strahler, 1973)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A CIRCULAÇÃO GERAL ATMOSFÉRICA
Diagrama esquemático de trocas de vapor de água ao longo do perfil de um
meridiano (Strahler, 1970)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
MONITORAMENTO DA CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA
Fonte: http://satelite.cptec.inpe.br
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
MODELO DE PRECIPITAÇÃO CONVECTIVA
A - Ascensão forçada de ar estável; B – Ascensão espontânea de ar instável (Strahler, 1973)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
A PRECIPITAÇÃO CONVECTIVA
Diagrama esquemático do interior de uma célula
convectiva (Strahler, 1973)
EQUILÍ
EQUILÍBRIO CLIMÁ
CLIMÁTICO
MODELO DE PRECIPITAÇÃO FRONTAL
Uma típica frente fria (Strahler, 1973)
Uma frente quente (Strahler, 1973)
RELAÇÃO CLIMA – HIDROLOGIA
- CICLO HIDROLÓGICO -
Fonte: http://www.manejodesoloeagua.ufba.br/
RELAÇÃO CLIMA – HIDROLOGIA
- CICLO HIDROLÓGICO -
Fonte: http://www.manejodesoloeagua.ufba.br/
RELAÇÃO CLIMA – HIDROLOGIA
- RELAÇÃO CHUVA-VAZÃO -
RELAÇÃO CLIMA – GEOMORFOLOGIA FLUVIAL
Equilíbrio morfodinâmico em rios estáveis (Lane, 1955)
MORFOLOGIA FLUVIAL
Vazão dominante e modelado do equilíbrio morfodinâmico (POTAMOS, 2006)
RELAÇÃO CLIMA - HIDROGEOLOGIA
Relações entre as águas doce e salina em ilhas e penínsulas (Strahler, 1973)
RELAÇÃO CLIMA - ESTUÁRIO
Condições de equilíbrio em estuários: foto satélite
estuário São Luis
Cidade de São Luís
RELAÇÃO CLIMA - ESTUÁRIO
Condições de equilíbrio em estuários: foto satélite
estuário São Luis
Cidade de São Luís
Ponta da Madeira
EQUILÍBRIO DE RIOS DE ESTUÁRIO
RELAÇÃO CLIMA – HIDROLOGIA
- RELAÇÃO CHUVA-VAZÃO -
Históricos pluviométrico e fluviométrico do igarapé Salobo na
seção de implantação da Barragem de Finos 2 (Potamos, 2007)
RELAÇÃO CLIMA - HIDROLOGIA
10,000
Vazão Média Mensal / QMLT
1,000
Região I
Região III
0,100
Região II
0,010
0,001
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Probabilidade de Excedência
Curvas de permanência para cursos de água na Província
Mineral de Carajás (Golder, 2007)
MUDANÇ
MUDANÇAS CLIMÁ
CLIMÁTICAS
OS INDÍCIOS
Desde 1750 (Revolução Industrial) a
concentração de CO2 na atmosfera
aumentou 31%, sendo que mais da
metade do aumento ocorreu nos últimos
50 anos.
Amostras das geleiras da Antártica:
concentrações atuais de carbono na
atmosfera são as mais altas dos últimos
420.000 anos.
MUDANÇ
MUDANÇAS CLIMÁ
CLIMÁTICAS
PROGNÓSTICOS PESSIMISTAS
Previsão de aumento da temperatura
global entre 1,4oC a 5,8oC no período de
1990 a 2100.
Para as latitudes baixas (Brasil), previsão
de aumentos e diminuições na chuva
regional
continental,
com
forte
variabilidade interanual.
AQUECIMENTO GLOBAL – EFEITO ESTUFA
Tempo & Clima, Abril Coleções, 1995
AQUECIMENTO GLOBAL – EFEITO ESTUFA
Revista Veja, edição no 2003
MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Revista Scientific American BRASIL, no 12
MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA MÍDIA
Revista Veja, Edição no 1961
MUDANÇAS CLIMÁTICAS NOS PERIÓDICOS
CIENTÍFICOS
Revista Scientific American BRASIL, no 12
MUDANÇAS CLIMÁTICAS NOS PERIÓDICOS
CIENTÍFICOS
Revista Scientific American BRASIL, no 19
IMPACTOS NOS RECURSOS HÍ
HÍDRICOS
CONCLUSÕES GERAIS DO IPCC – International Panel on
Climate Change
Alteração geral no ciclo hidrológico: maior
intensidade nos processos, intensificação
dos eventos extremos.
Alteração na vazão média de longo termo
dos cursos de água.
Aumento no consumo de água para
abastecimento e irrigação.
Eventos de secas mais prolongados.
Aumento da freqüência de cheias.
Elevação no nível dos mares.
IMPACTOS NOS RECURSOS HÍ
HÍDRICOS
EFEITOS NEGATIVOS SOBRE OS USUÁRIOS DE ÁGUA
Maior necessidade de reservatórios de
regularização
construção de barragens
Redução do calado para a navegação
fluvial
Redução do potencial de geração de
energia elétrica
Intrusão salina nos estuários e aqüíferos
costeiros
IMPACTOS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
OBRAS HIDRÁULICAS
BARRAGENS: vertedouros, tomadas
reservatórios, galerias, obras de desvio;
de
água,
TOMADAS DE ÁGUA: barragens vertentes, balsas,
estações de bombeamento;
TRAVESSIAS: pontes e bueiros;
PORTOS: atracadouros, piers;
DRENAGEM DE CAVAS E PILHAS: descidas de água,
canais, estações de bombeamento, diques.
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
OBRAS HIDRÁULICAS
Dimensionamento de BARRAGENS depende:
depende
Cheia de projeto: hidrograma de cheia e regime de
chuvas intensas;
Regime dos cursos de água: vazão média de longo
termo e amplitude de variação entre vazões máximas e
mínimas.
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
MINERAL
AMPLITUDE DE VARIAÇÃO DE VAZÕES
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
RESERVATÓRIO DE BARRAGEM DE REJEITOS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE VERTEDOURO
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE TOMADA DE ÁGUA
Dimensionamento de TOMADAS DE ÁGUA depende:
Vazão de captação: regime de vazões mínimas do curso
de água;
Cheia de projeto: proteção da estrutura de captação.
IMPACTOS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE TOMADA DE ÁGUA
IMPACTOS NO SETOR
SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE TRAVESSIAS
Dimensionamento de TRAVESSIAS depende:
Cheia de projeto: hidrograma de cheia, vazão de pico e
regime de chuvas intensas.
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE TRAVESSIAS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE TRAVESSIAS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE PORTOS
Dimensionamento de PORTOS depende:
Regime de flutuação do nível do mar: marés de sizígia e
de quadratura;
Regime dos cursos de água dos estuários: transporte de
sedimentos, curvas de remanso, extensão da intrusão
salina.
IMPACTOS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE DRENAGEM
Dimensionamento de ESTRUTURAS DE DRENAGEM
depende:
Cheia de projeto: hidrograma de cheia e regime de
chuvas intensas;
Água subterrânea e desaguamento de cavas.
IMPACTOS
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE DRENAGEM
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE OBRAS HIDRÁULICAS
Condições de contorno em macro-escala: equilíbrio
morfológico dos rios estáveis, flutuação dos níveis de
água dos mares e oceanos;
Aplicação dos conceitos de estatística: premissa de
estacionariedade;
Equações de chuvas intensas: relação altura-duraçãofreqüência;
Estimativa da PMP – Precipitação Máxima Provável;
Freqüência das vazões de cheias e presença de
outliers;
Dimensionamento de
períodos de estiagem.
reservatórios:
duração
dos
IMPACTOS NO SETOR MINERAL
IMPACTOS SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE OBRAS
HIDRÁULICAS
Alterações na estimação de eventos
hidrológicos máximos (chuva e vazão);
Modificações no regime fluvial: variações
na capacidade de regularização de
vazões;
A vazão média de longo termo, no
entanto, não deverá sofrer mudanças
importantes.
ESTIMAÇÃO DE EVENTOS MÁXIMOS
431,6
mm mm
431,6
240 mm
240 mm
240 mm
129,50 mm
129,5 mm
129,5 mm
177,7
mm
177,7
mm
ESTIMAÇÃO DE EVENTOS MÁXIMOS
RESERVATÓRIO DE REGULARIZAÇÃO:
IMPACTO DO REGIME TORRENCIAL
10,000
1,000
Volume Útil / Deflúvio Médio
Região II
0,100
Região III
Região I
0,010
0,001
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% da MLT
Curvas de regularização de cursos de água na Província Mineral de Carajás
(Golder, 2007)
DIMENSIONAMENTO DE VERTEDOUROS
- IMPACTO DE EVENTOS MÁXIMOS -
Qa – vazão afluente: depende do regime pluviométrico e da bacia
hidrográfica;
Qd – vazão de vertimento: depende das dimensões do vertedouro e da
bacia hidráulica do reservatório.
DIMENSIONAMENTO DE VERTEDOUROS
- IMPACTO DE EVENTOS MÁXIMOS -
Curva de descarga do vertedouro
1,5
Qd = C ⋅ L ⋅ H
Curva cota x área x volume do
reservatório
V = a + b ⋅H + c ⋅H
2
MUDANÇAS CLIMÁTICAS x HIDROLOGIA
- SÍNTESE -
Derretimento das geleiras: aumento do nível médio dos
mares, mudanças das correntes marítimas, mudança na
circulação geral da atmosfera, mudanças climáticas
globais, mudanças na distribuição espacial e temporal
das chuvas;
Mudança temporal das chuvas: rios torrenciais, não
estacionariedade estatística;
Aumento da PMP – Precipitação Máxima Provável;
Aumento da magnitude da vazão dominante: novo
modelado fluvial;
Aumento da intensidade das chuvas: aumento dos
processos erosivos e novo modelado fluvial.
IMPACTOS NAS OBRAS DE INFRA-ESTRUTURA
AMBIENTES COSTEIROS:
Intrusão salina em aqüíferos costeiros:
abastecimento de terminais marítimos e de
complexo industriais;
Intrusão salina em rios de estuário: mudança
dos perfis dos gradientes de salinidade nos rios;
Aumento do nível médio dos mares: inundações
e remansos nos sistemas de drenagem,
inundações dos pátios de estocagem de
minério.
IMPACTOS NAS OBRAS DE INFRA-ESTRUTURA
BARRAGENS DE CONTENÇÃO DE REJEITOS:
Revisão das cheias de projeto e casos de barragens em
cascata;
Critérios para desativação de barragens: vertedouro de
abandono, estabilidade do maciço;
Adaptação construtiva geral dos vertedouros.
IMPACTOS NAS OBRAS DE INFRA-ESTRUTURA
TRAVESSIAS RODO-FERROVIÁRIAS:
Bueiros rodo-ferroviários: possibilidade de mudança das
condições de funcionamento hidráulico estabelecidas
em projeto;
Pontes dimensionadas para a vazão com período de
retorno de 100 anos: aumento da probabilidade de
ocorrência das vazões de projeto;
Aumento da incidência de inundação ao longo dos
traçados das rodovias e ferrovias.
IMPACTOS NAS OBRAS DE INFRA-ESTRUTURA
BARRAGENS DE REGULARIZAÇÃO:
Sistemas que
regularização;
dependem
de
reservatórios
de
Necessidade de alteamento das barragens e aumento
dos reservatórios.
RECOMENDAÇÕES
Acompanhar a evolução das pesquisas científicas e
promover debates internos em intervalos qüinqüenais;
Rever os estudos de análise de freqüência de chuvas
sempre que ocorrerem eventos diários acima de 180
mm (Amazônia) e 220 mm (Sudeste);
Rever estudos de regularização de vazões caso
ocorram eventos regulares de chuva anual inferiores a
1600 mm na Amazônia;
Selecionar estações pluviométricas de referência e
executar estudos de tendências de séries temporais em
intervalos decenais.
RECOMENDAÇÕES
Implantar sistemas de gerenciamento de
recursos hídricos;
Otimizar o uso da água nas unidades
industriais;
Elaborar planos decenais de uso da água;
Trabalhar
com
amortizações
investimento até o ano 2050.
de
PROBLEMA REAL E IMEDIATO
Os tabus: construção de barragens e transposição de
bacias;
O desmantelamento do setor público (aparelhamento
ideológico);
A falta de escala nas análises dos processos de
licenciamento ambiental;
A atuação das ONG’s e dos movimentos sociais (estado
apenas de direitos);
As auditorias internas;
A autonomia do Ministério Público;
A inquisição jurídica e a era negra do desenvolvimento
científico e tecnológico.
RECOMENDAÇÕES
Dar maior foco para a razão e menos para a
percepção e as imposições da legalidade;
Planejar uma aproximação racional com o
Ministério Público;
Mapear o papel das ONG’s e movimentos
sociais: quem financia, quem chefia, qual o
interesse real;
Incorporar o Custo Brasil nas avaliações de
capacidade de suporte dos empreendimentos.