Pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) e da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas (FEC-Unicamp) desenvolveram novos modelos matemáticos e computacionais voltados a otimizar a gestão e a operação de sistemas complexos de suprimento hídrico e de energia elétrica, como os existentes no Brasil. Os modelos, que começaram a ser desenvolvidos no início dos anos 2000, foram aprimorados por meio do Projeto Temático "HidroRisco: Tecnologias de gestão de riscos aplicadas a sistemas de suprimento hídrico e de energia elétrica", realizado com apoio da FAPESP.
Um dos modelos desenvolvidos pelos pesquisadores em colaboração com colegas da University of California em Los Angeles, nos Estados Unidos, é a plataforma de modelagem de otimização e simulação de sistemas de suprimento hídrico Sisagua. A plataforma computacional integra e representa todas as fontes de abastecimento de um sistema de reservatórios e distribuição de água de cidades de grande porte, como São Paulo, incluindo os reservatórios, canais, dutos, estações de tratamento e de bombeamento.
Quando um dos reservatórios do sistema atinge um volume abaixo dos níveis normais e próximo do volume mínimo de operação, o modelo computacional indica um primeiro estágio de racionamento, reduzindo a oferta da água armazenada em 10%, por exemplo. Se a crise de abastecimento do reservatório prolongar, o modelo matemático indica alternativas para minimizar a intensidade do racionamento distribuindo o corte de água de forma mais uniforme ao longo do período de escassez de água e entre os outros reservatórios do sistema.
Os pesquisadores aplicaram o Sisagua para simular a operação e a gestão do sistema de distribuição de água da região metropolitana de São Paulo, que abastece cerca de 18 milhões de pessoas e é considerado um dos maiores do mundo, com vazão média de 67 metros cúbicos por segundo (m³/s). O sistema de distribuição de água paulista é composto por oito subsistemas de abastecimento, sendo o maior deles o Cantareira, que fornece água para 5,3 milhões de pessoas, com vazão média de 33 m³/s.
A fim de avaliar a capacidade de suprimento do Cantareira em um cenário de escassez de água e, ao mesmo tempo, de aumento da demanda pelo recurso natural, os pesquisadores realizaram uma simulação de planejamento do uso do subsistema em um período de dez anos utilizando o Sisagua. Para isso, eles usaram dados de vazões afluentes (de entrada de água) do Cantareira entre 1950 e 1960, fornecidos pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp).
A partir dos dados de vazão afluente desse série histórica, o modelo matemático e computacional analisou cenários com demanda variável de água do Cantareira entre 30 e 40 m³/s. Algumas das constatações do modelo foram que o Cantareira é capaz de atender uma demanda de até 34 m³/s em um cenário de escassez de água como ocorreu entre 1950 a 1960 com um risco insignificante de desabastecimento. Acima desse valor a escassez e, consequentemente, o risco de racionamento de água no reservatório aumenta exponencialmente.
Em outro estudo, os pesquisadores usaram o Sisagua para avaliar a capacidade de os subsistemas Cantareira, Guarapiranga, Alto Tietê e Alto Cotia atenderem as atuais demandas de água em um cenário de escassez do recurso natural. Para isso, eles também utilizaram dados de vazões afluentes dos quatro subsistemas no período de 1950 a 1960.
Os resultados das análises feitas pelo método matemático e computacional indicaram que o subsistema de Cotia atingiu um limite crítico de racionamento diversas vezes durante o período simulado de dez anos. Em contrapartida, o subsistema Alto Tietê ficou com volume de água acima de sua meta frequentemente. Com base nessas contatações, os pesquisadores sugerem novas interligações para transferência entre esses quatro subsistemas de abastecimento.
De acordo com o pesquisador, as projeções feitas pelo Sisagua também indicaram a necessidade de investimentos em novas fontes de abastecimento de água para a região metropolitana de São Paulo. Segundo ele, as principais bacias que abastecem São Paulo sofrem de problemas como a concentração urbana.
Em torno da bacia do Alto Tietê, por exemplo, que ocupa apenas 2,7% do territória paulista, está concentrada quase 50% da população do Estado de São Paulo, superando em cinco vezes a densidade demográfica de países como Japão, Coréia e Holanda. Já as bacias de Piracicaba, Paraíba do Sul, Sorocaba e Baixada Santista – que representam 20% da área de São Paulo – concentram 73% da população paulista, com densidade demográfica superior ao de países como Japão, Holanda e Reino Unido, apontam os pesquisadores.
"Será inevitável pensar em outras fontes de abastecimento de água para a região metropolitana de São Paulo, como o sistema Juquiá, no interior do estado, que tem água de excelente quantidade e em grandes volumes", disse Barbosa. "Em razão da distância, essa obra será cara e tem sido postergada. Mas, agora, não dá mais para adiá-la", afirmou.
Fonte: http://www.tnsustentavel.com.br/noticia/13275/modelo-matematico-auxilia-a-planejar-operacao-de-reservatorios-de-agua