Pesquisador Pedro Manuel Villa é professor visitante do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Conservação da Natureza. (Foto Twin Alvarenga)
Pesquisadores da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) e da Universidade Federal de Viçosa (UFV) desenvolvem modelo matemático que utiliza dados de operação de hidrelétricas de duas décadas para avaliar e simular cenários com o intuito de propor soluções de gestão hídrica para prevenir crises. O modelo simula o funcionamento de grandes reservatórios com base nas entradas e saídas de água, integrando o balanço entre precipitação, evaporação, abastecimento urbano, irrigação agrícola e demandas ambientais mínimas. O sistema testado de maneira inovadora foi alimentado por dados reais diários, monitorados e armazenados de janeiro de 2004 a junho de 2024.
Resultados deste trabalho, que demonstra como as crises hídricas são evitáveis, estão no estudo “System Dynamics Model for Assessing the Water Dynamics and the Capacity of Large Reservoirs to Supply Multiple Uses”, publicado na revista Water Resources Management. De acordo com a publicação, em muitos casos, ajustes relativamente simples na forma como os reservatórios de água são operados podem aumentar significativamente a segurança hídrica, sem a necessidade de novas obras ou grandes investimentos.
Um dos pesquisadores autores do artigo, Pedro Manuel Villa é professor visitante do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Conservação da Natureza (PPGBiodiversidade/UFJF) e membro da associação para a conservação da biodiversidade, ProBiodiversa Brasil. Villa explica que o modelo matemático utilizado é o grande diferencial inovador. O modelo pode ser utilizado de várias formas, o que fizemos foi calibrar o sistema com dados, monitorados e armazenados há 20 anos, que nos possibilitou fazer avaliações e previsões, considerando diversas variáveis reais. “Esses dados reúnem os fluxos e variáveis que impactam todo o sistema, como dados de chuva, de escoamento superficial, consumo da população e o quanto de energia é gerada com aquela quantidade de água ao longo do tempo. Pelo modelo matemático é possível entender como funciona o reservatório e assim viabilizar ajustes necessários no manejo dos recursos hídricos, garantindo segurança hídrica e abastecimento regular”, completa.
Lisandra Mendes Camilo e Jean Paulo da Silva estão inseridos na linha de pesquisa com projetos sobre conservação e serviços ecossistêmicos do ICB/UFJF.
O modelo matemático
A água é essencial para a manutenção da vida e para atividades fundamentais como o abastecimento humano, a irrigação agrícola e a geração de energia elétrica, que no Brasil dependem majoritariamente de grandes reservatórios. No entanto, esses sistemas têm enfrentado pressão crescente devido ao aumento da demanda e à intensificação de secas associadas às mudanças climáticas. Quando a escassez se instala, os impactos são imediatos, afetando o fornecimento de água, a produção de alimentos e a geração de energia, muitas vezes exigindo respostas emergenciais que nem sempre são eficientes ou planejadas.
Para avaliar a confiabilidade do modelo, ele foi aplicado ao reservatório de Três Marias, no rio São Francisco, reproduzindo com precisão quase duas décadas de operação real a partir de dados observados desde 2004. A validação permitiu simular cenários alternativos de operação em períodos de seca severa, evidenciando que reduções persistentes na precipitação diminuem rapidamente as entradas de água no sistema e tornam as decisões operacionais determinantes para evitar quedas acentuadas no volume armazenado.
O ponto central do estudo está no conceito de operação preventiva. Em vez de liberar água normalmente até que o reservatório atinja níveis críticos, quando cortes bruscos se tornam inevitáveis, a ideia é fazer pequenas reduções graduais na liberação de água antes que a situação se torne extrema. Na prática, isso significa ajustar principalmente a liberação para geração de energia, preservando parte do volume armazenado para os momentos mais críticos e evitando decisões emergenciais mais drásticas no futuro.
As simulações mostraram que essa estratégia pode gerar ganhos expressivos. Por exemplo, durante os períodos mais severos de seca, os cenários testados indicaram que o volume mínimo de água armazenada poderia aumentar entre 63% e 70%, apenas com mudanças nas regras de operação. Desta forma, é possível reduzir o risco de falhas no abastecimento urbano, na irrigação e na manutenção das vazões ambientais. O estudo também destacou a importância da evaporação, uma perda contínua frequentemente negligenciada, mostrando que pequenas reduções já fortalecem a resiliência hídrica do sistema. Entre as alternativas analisadas estão o uso de estruturas flutuantes, como painéis solares sobre a lâmina d’água, que podem diminuir essas perdas, desde que adotadas com controle para evitar impactos negativos nos ecossistemas aquáticos.
Os resultados reforçam a relevância do estudo para o Brasil, onde a distribuição da água é desigual e existe o aumento da pressão sobre os sistemas hídricos. Desenvolvido com dados nacionais, o modelo permite aos gestores compreender o funcionamento dos reservatórios e as causas das mudanças, testar cenários futuros e tomar decisões mais seguras, demonstrando que prevenir crises muitas vezes depende mais de operar melhor as estruturas existentes do que de construir novas.