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10º Simpósio de Hidráulica e de Recursos Hídricos dos Países de Língua Portuguesa

Porto de Galinhas/PE, Setembro de 2011

Alterações climáticas e gestão adaptativa da água e m meio urbano. O caso de Lisboa no âmbito do projecto PREP ARED

Enabling Change

Rafaela de Saldanha Matos1, Maria do Céu Almeida2, Anabela Oliveira3, José Menaia4, Luís Mesquita David5, GAC EPAL6, António Frazão7, José Saldanha Matos8

RESUMO

As cidades são particularmente vulneráveis a efeitos de alterações climáticas, por concentrarem população, infra-estruturas e actividades económicas.

O projecto PREPARED Enabling Change é um projecto em curso em 14 países, co-financiado pelo 7º Quadro Comunitário de Apoio da União Europeia, que tem como objectivo principal desenvolver estratégias integradas, no âmbito do ciclo urbano da água, tendo em vista uma melhor resposta das cidades às alterações climáticas. O projecto envolve proactivamente as entidades gestoras de 14 cidades, das quais 12 europeias, a que se juntam Seattle (EUA) e Melbourne (Austrália), 16 Parceiros de I&DT e 4 empresas tecnológicas. O resultado final deste estudo tem expressão em projectos de demonstração nas 14 cidades, pretendendo-se que elas constituam uma montra das melhores tecnologias e práticas inovadoras de gestão do ciclo da água num contexto de mudança.

Em Portugal este projecto é liderado pelo LNEC, como instituição de I&DT, e conta com a parceria da EPAL, empresa responsável pelo abastecimento de água à cidade de Lisboa e arredores, a que se associam o Instituto Superior Técnico, a SIMTEJO, que gere os sistemas de interceptores e de tratamento de águas residuais de Lisboa, e a Câmara Municipal de Lisboa (CML). Com esta comunicação pretende-se divulgar os desenvolvimentos preliminares do projecto PREPARED, com particular incidência nas frentes de demonstração de Lisboa, que envolvem, nomeadamente, o desenvolvimento conceptual, científico e tecnológico e a implementação, a nível piloto, de:

� Plano de Segurança no Ciclo da Água (PSCA);

� Sistema de controlo de desinfecção em tempo real em redes de distribuição de água;

� Sistema de alerta para descargas de águas residuais em meios receptores.

É convicção dos autores que os desenvolvimentos deste projecto, para além da mais-valia para uma capital do sul da Europa como é Lisboa, tem um potencial de experiência a partilhar e de amplitude de aplicação, que interessa divulgar no âmbito da comunidade lusófona.

Palavras-chave: alterações climáticas, ciclo urbano da água, gestão em tempo real

1 Investigadora-Coordenadora, Directora do Departamento de Hidráulica e Ambiente, Coordenadora nacional do

Projecto Europeu PREPARED, LNEC - Av. do Brasil, 101, 1700-066-Lisboa, Portugal; Tel.: +351 21 844 3420; E-mail: [email protected]

2 Investigadora principal, LNEC-DHA-NES; E-mail: [email protected] 3 Investigadora principal, LNEC-DHA-NTI; E-mail: [email protected] 4 Investigador principal, LNEC-DHA-NES; E-mail: [email protected] 5 Investigador auxiliar, LNEC-DHA-NES; E-mail: [email protected] 6 Grupo para as Alterações Climáticas - Ana Luis (coordenadora); Alexandre Rodrigues; Ana Vanessa Martins; Basílio

Martins; Lília Azevedo; Paula Aprisco. EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres, S.A. – Av. da Liberdade, 24, 1250-144 Lisboa, Portugal; Tel.: +351 21 325 1318; E-mail: [email protected]

7 António Frazão, SIMTEJO, E-mail: [email protected] 8 José Saldanha Matos, IST, E-mail: [email protected]



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1 Introdução

1.1 Alterações climáticas e o ciclo urbano da água As alterações climáticas têm um impacto significativo ao nível dos recursos hídricos, com efeitos no ciclo da água que se podem traduzir, resumidamente, em: diminuição das precipitações médias anuais e consequente diminuição do escoamento médio anual e da recarga de aquíferos; aumento das intensidades de precipitação, aumento da sazonalidade do escoamento com ocorrência de extremos mais acentuados (cheias e secas) a par de uma maior variabilidade e incerteza; degradação da qualidade da água superficial e subterrânea; e incremento das situações de conflito de usos da água (consumo humano, agricultura, energia, biodiversidade, etc.).

Os estudos sobre os impactos de alterações climáticas em recursos hídricos em Portugal iniciaram-se em 2000, no âmbito do 1º projecto SIAM (Climate change in Portugal: Scenarios, Impacts and Adaptation Measures) (Santos et al., 2002). A estes primeiros, seguiram-se estudos complementares, desenvolvidos no âmbito do 2º projecto SIAM (Santos e Miranda, 2006; Santos et al., 2006). Embora estes estudos visem a avaliação de impactos de alterações climáticas nos recursos hídricos, à escala nacional e regional, e não estejam vocacionados para uma análise à escala dos sistemas urbanos de água, os resultados disponíveis permitem dispor de informação útil. Com efeito, os resultados dos projectos SIAM para a bacia do Tejo, que abrange a cidade de Lisboa na sua margem norte, apontam para um incremento da variação anual da temperatura entre 3,5 °C e 6,0 °C, no horizonte de 2100. O incremento da temperatura, expectável ao longo de todo o ano, poderá ser particularmente expressivo no período de Verão, com aumentos que podem atingir entre os 5,0 °C e 7,0 °C, em 2100. Ao nível do escoamento médio anual, apesar da incerteza associada, a tendência é para um decréscimo médio entre 0% e 30%, no mesmo horizonte temporal, com reduções da precipitação na Primavera (entre 0% e 60%), no Verão (entre 20% e 50%) e no Outono (entre 0% e 40%). Os estudos referem ainda, em particular para a zona sul que inclui a região de Lisboa, haver uma tendência para a concentração da disponibilidade de água no Inverno, com um padrão de variabilidade de distribuição induzido pelo da precipitação referido. O expectável decréscimo do escoamento e da recarga de aquíferos, nas restantes estações ao ano, associados à conhecida variabilidade espacial e temporal da precipitação, pode ter consequências que devem ser tidas em consideração no planeamento dos recursos hídricos ao nível da bacia hidrográfica, e no planeamento estratégico do abastecimento de água e da drenagem e tratamento de águas residuais das cidades, de que Lisboa é, naturalmente, um exemplo muito relevante.

Nas cidades, os impactos de alterações climáticas fazem sentir-se, essencialmente, ao nível das infra-estruturas dos Sistemas Urbanos de Água (SUA): sistemas de abastecimento de água, sistemas de drenagem de águas residuais e pluviais e sistemas de tratamento, com potenciais efeitos que podem sistematizar-se, resumidamente e de forma não exaustiva, como se segue:

- ao nível dos sistemas de abastecimento de água: aumento do risco de inundações das infra-estruturas de captação e tratamento; alteração das condições de operação das infra-estruturas de captação, por variação hidrométrica e piezométrica; necessidade do aumento de reservas; e potencial necessidade de reforçar ou remodelar esquemas de tratamento, devido a alterações expectáveis na qualidade da água bruta;

- ao nível dos sistemas de drenagem de águas residuais e pluviais: incremento das necessidades de transporte, por ocorrência de precipitações mais intensas; aumento do risco de inundações e de entrada em carga de colectores; aumento do risco de descarga de excedentes de águas residuais (overflows); e risco acrescido nas condições de descarga em sistemas costeiros, associados a efeitos de maré e de entrada de água salina nos sistemas;

- ao nível dos sistemas de tratamento: aumento das necessidades de capacidade instalada; aumento da variabilidade das concentrações de poluentes nos afluentes; e aumento da exigência dos requisitos de descarga meios receptores.

1.2 Problemática da água e cidade. Dimensões de mud ança e conceitos-chave As cidades são particularmente vulneráveis a efeitos de alterações climáticas, por concentrarem população, infra-estruturas e actividades económicas.



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Esta temática ganha dimensão acrescida e apresenta novos desafios, pelo facto da concentração populacional das cidades apresentar tendência de crescimento, representando já, na Europa e em Portugal, valores próximos dos 80%.

Acresce ainda o facto dos sistemas urbanos de água corresponderem a um valor patrimonial muito expressivo, estimado em cerca de 40% do valor patrimonial da globalidade das infra-estruturas da cidade, e terem especificidades próprias de que se relevam:

1) o facto de terem um comportamento tipicamente sistémico, podendo, assim, as consequências de uma ocorrência acidental e localizada ter efeitos em pontos muito diversos do sistema e ser complexa a sua caracterização e identificação;

2) estarem no cerne da prestação de um serviço que é essencial à vida, e cuja falha pode ter consequências muito gravosas;

3) o facto de se tratar, na grande maioria dos casos, de infra-estruturas enterradas, tornando mais difícil o acesso de pessoal e onerando custos de exploração e de manutenção;

4) por fim, e não menos importante, o facto de se tratar de serviços prestados em regime de monopólio natural, o que confere particular responsabilidade à supervisão, à regulação, e à exigência de qualidade de serviço a custos comportáveis.

Há pois que encarar a gestão da água nas cidades com uma visão de planeamento estratégico, de curto e de longo prazo, que tenha em conta, de forma holística e cientificamente fundamentada, novas dimensões de mudança (Figura 1). Às dimensões da sustentabilidade dos sistemas, nas vertentes - económica (uso racional de recursos, preservação das gerações futuras), ambiental (quantidade, qualidade, ecológica) e sócio-ética (valores de equidade e de mitigação de assimetrias) acrescem os valores da adaptação, nas vertentes de robustez (nomeadamente através de mecanismos de redundância), resiliência (comportamento do sistema face a solicitações variáveis, eventualmente extremas, e capacidade de retoma do estado inicial) e de redução do risco (medidas mitigadoras).

Resiliência

Robustez /

Redundância

Redução

/ Risco

R3

Economia

Ecologia(Ambiental)

Ética (ou Social)

E3

a) Dimensões de Adaptação: (Os 3R ou R3) b) Dimensões de sustentabilidade (Os 3 E ou E3)

Figura 1 – Problemática da água e cidade. Dimensões de mudança

Num contexto fortemente marcado por mudança e incerteza, e na aplicação prática à gestão dos serviços de água das dimensões de mudança referidas, realçam-se, como conceitos-chave: a importância do conhecimento e da inovação; a adopção de políticas de uso eficiente da água, a aplicação de medidas flexíveis de gestão adaptativa da água e implementação de práticas de gestão patrimonial de infra-estruturas (GPI), como se sistematiza na Figura 2.



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� Monitorização e tecnologias (hardware e software)

� Abordagem integrada: sistémica, pluridisciplinar, transgeracional

� Novas tecnologias, novos comportamentos, redução de perdas, uso de pluviais e reutilização...

� Portfolio de procedimentos e soluções orientadas aos objectivos: “alta tecnologia” e renaturalização

� GPI: Desempenho – Custo - Risco

Importância do conhecimento

Uso eficiente da água

Gestão adaptativa

Justificação deinvestimentos

Figura 2 – Problemática da água e cidade. Conceitos-chave

O projecto PREPARED, que seguidamente se descreve, procura constituir-se como um “laboratório vivo” de experiências inovadoras e de sucesso, mobilizando os vários intervenientes da água na cidade, numa lógica de dinâmica integradora ao nível cognitivo, disciplinar, institucional e societal.

1.3 O Projecto PREPARED. Melhorar a gestão da água nas cidades em contexto de mudança

O projecto PREPARED Enabling Change é um projecto co-financiado pelo 7º Quadro Comunitário de Apoio da União Europeia, em desenvolvimento no período 2010-2013.

Tem como objectivo principal desenvolver estratégias integradas, no âmbito do ciclo urbano da água, tendo em vista uma melhor resposta das cidades a alterações climáticas. Constituem objectivos específicos do projecto:

1) desenvolver, sistematizar e partilhar conhecimento e experiências em alterações climáticas aplicados a Sistemas Urbanos da Água (SUA);

2) desenvolver e implementar soluções avançadas para adaptação às alterações climáticas de SUA;

3) planear e desenvolver programas de reabilitação de SUA.

O projecto envolve, de forma pró-activa, as entidades gestoras de 14 cidades (Figura 3), das quais 12 europeias, a que se juntam Seattle (EUA) e Melbourne (Austrália), 16 parceiros de I&DT e 4 empresas tecnológicas (Figura 4).

O resultado final deste estudo tem expressão em projectos de demonstração nas 14 cidades, pretendendo-se que elas constituam uma montra das melhores tecnologias e práticas inovadoras de gestão do ciclo da água num contexto de mudança, com particular enfoque para os potenciais efeitos de alterações climáticas.



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> Ǻrhus (Dinamarca)

> Barcelona (Espanha)

> Berlim (Alemanha)

> Eindhoven (Holanda)

> Génova (Itália)

> Gliwice (Polónia)

> Istambul (Turquia)

> Lyon (França)

> Oslo (Noruega)

> Simferopol (Ucrânia)

> Gales (Reino Unido)

> Seattle (EUA)

> Melbourne (Austrália)

> LISBOA (Pt)

Figura 3 – Cluster de Cidades do Projecto PREPARED

> 35 Parceiros

- 14 cidades

- 16 instituições de I&D

- 4 empresas tecnológicas

- IWA

> Líder: KWR

- Watercycle Research Institute (Holanda)

> Participantes de Portugal

- LNEC e EPAL

- IST, Simtejo, CML, parceiros área Lisboa

Figura 4 – Parceiros do Projecto PREPARED

Em termos da estrutura organizativa, conteúdo funcional e desenvolvimento, o projecto está organizado em 8 áreas de trabalho (WA), que se listam seguidamente, e que se articulam como ilustrado na Figura 5.

WA1: Alliances de cidades – Demonstrações

WA2: Avaliação e gestão do risco

WA3: Gestão em tempo real. Monitorização. Novos sensores e tecnologias

WA4: Gestão em tempo real. Plataformas integradas de simulação numérica e monitorização

WA5: Planeamento de soluções resilientes de SUA

WA6: Facilitação da mudança

WA7: Disseminação e comunicação

WA8: Coordenação e gestão do projecto



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Figura 5 – Estrutura organizativa e funcional do projecto PREPARED

Como se pode observar, há quatro áreas chave de desenvolvimento científico e tecnológico cujos resultados têm a sua expressão final em protótipos de demonstração em cada uma das 14 cidades.

O LNEC participa activamente em todas as áreas de trabalho, destacando-se, pela sua relevância, o papel nas áreas de trabalho 1, 2, 4 e 5.

Há ainda o conceito de Alliance de cidades, que constitui um subgrupo de cidades que partilham entre si abordagens similares de demonstração, permitindo, assim, robustecer as condições de validação e os resultados finais. Lisboa está integrada na Alliance que inclui as cidades de Eindhoven (Holanda), Oslo (Noruega) e Simferopol (Ucrânia), o que constitui uma amostra interessante e representativa da Europa Norte-Sul e Este-Oeste.

Nos pontos seguintes descrevem-se os desenvolvimentos alcançados até ao momento, nas três frentes de demonstração de Lisboa, a saber:

� Plano de Segurança no Ciclo da Água (PSCA);

� Sistema de controlo de desinfecção em tempo real em redes de distribuição de água;

� Sistema de alerta para descargas de águas residuais em meios receptores.

2 Gestão do risco em sistemas urbanos de água

2.1 Enquadramento Na última década têm vindo a ser desenvolvidas diferentes abordagens conceptuais com vista à promoção da segurança da água como produto de consumo. De entre estas destacam-se os Planos de Segurança da Água (PSA) da Organização Mundial de Saúde (WHO, 2005, 2009) e a ISO 22000:2005. Estas abordagens conceptuais alicerçam-se em processos de gestão do risco; a evolução e uniformização do próprio processo de gestão do risco, reflectidas na ISO 31000:2009, têm levado à generalização do conceito inicial.

A necessidade de responder de forma sistemática aos desafios colocados, quer pelas crescentes exigências à gestão de sistemas de água urbanos, quer pelas expectáveis alterações climáticas, levou ao alargamento do conceito dos PSA para o nível do ciclo da água no âmbito do projecto PREPARED.

O âmbito dos Planos de Segurança no Ciclo da Água (PSCA) compreende os sistemas de água urbanos em toda a sua abrangência tendo por objectivo não só a protecção da saúde pública, como é o caso dos PSA, mas também a segurança do público em geral e a protecção do ambiente (Figura 6). Para este efeito



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são tidas em consideração as directivas europeias relevantes incluindo a Directiva Quadro da Água (2000/60/EC, de 23 de Outubro) que estabelece um quadro de acção comunitária no domínio da política da água, a directiva relativa à qualidade da água destinada ao consumo humano (98/83/CE, de 3 de Novembro), a directiva relativa ao tratamento de águas residuais urbanas (91/271/CEE, de 21 de Maio), a directiva relativa à gestão das águas balneares (2006/7/CE, de 15 de Fevereiro, e a directiva relativa à avaliação e gestão dos riscos de inundações (2007/60/CE, de 23 de Outubro), entre outras.

Figura 6 – Componentes funcionais típicos do ciclo urbano da água

As principais inovações do PSCA são a incorporação do processo de gestão do risco de acordo com a ISO 31000:2009, a adopção da terminologia do ISO Guide73:2009 e o alargamento do âmbito dos planos de segurança da água para incluir não só os sistemas de águas residuais e pluviais mas também os planos de bacia onde se enquadram estes sistemas, de modo a abranger todo o ciclo e as interacções entre sistemas (Almeida e Vieira, 2010).

2.2 Proposta de plano de segurança no ciclo da águ a O sucesso da aplicação de um plano de segurança da água depende do envolvimento efectivo das principais partes interessadas, com a partilha de uma visão comum e no estabelecimento de um verdadeiro processo colaborativo.

A abordagem proposta em Almeida e Vieira (2010) estrutura-se em dois níveis de actuação: um nível integrado do ciclo da água onde são abordadas as questões à macro escala e de interacção entre diferentes sistemas; e ao nível de sistema onde se procede de forma mais detalhada. Estas escalas estão naturalmente interligadas entre si. A abordagem envolve várias etapas incluindo o estabelecimento das orientações e âmbito de aplicação, a caracterização dos sistemas incluídos no ciclo em análise, a identificação dos riscos associados ao ciclo urbano da água, a avaliação destes riscos, a selecção das medidas de controlo do risco a adoptar aos diferentes níveis, o desenvolvimento dos planos de segurança ao nível integrado e ao nível de cada sistema e o estabelecimento de programas e protocolos de gestão, monitorização, comunicação e revisão.

O resultado da aplicação desta abordagem resulta na elaboração de planos de acção aos dois níveis e para os diferentes sistemas. A fim de facilitar a aplicação da metodologia estão também em desenvolvimento ferramentas de apoio para os diferentes passos do processo de gestão do risco, incluindo bases de dados para apoio à identificação do risco.



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2.3 Concretização para o caso de Lisboa A cidade de Lisboa encontra-se abrangida pelo PSA da EPAL, implementado desde 2009, o qual tem como objectivo garantir a qualidade e a quantidade da água para consumo humano no sistema de abastecimento da EPAL, através da identificação de boas práticas operacionais e de medidas preventivas a implementar com base na identificação de perigos e análise dos respectivos riscos (EPAL, 2009). O PSA procura, desta forma, reforçar a salvaguarda da protecção da saúde, e da confiança dos consumidores. A metodologia utilizada baseou-se nas orientações da Organização Mundial de Saúde, partindo de uma caracterização aprofundada de todo o sistema - englobando origens, captações, tratamento, adução, rede de distribuição na cidade de Lisboa e redes prediais, até à torneira do consumidor -, seguindo-se uma avaliação dos riscos subjacentes a cada uma destas etapas e culminando na proposta de acções correctivas, medidas preventivas e de monitorização. Trata-se, portanto, de uma abordagem sistémica de gestão do risco ao longo de todo o processo de produção de água para consumo humano, desde as origens (incluindo as respectivas bacias hidrográficas) até à torneira do consumidor.

Figura 7 – Sistema de abastecimento da EPAL: (a) Sistema em alta; (b) Sistema da cidade de Lisboa

Assim, ficam de fora do âmbito do PSA da EPAL os outros sistemas urbanos de água, designadamente os sistemas de águas pluviais e residuais, sendo estes da responsabilidade de outras entidades na cidade. Deste modo, o desafio imediato que se coloca é o de integrar o PSA da EPAL no âmbito mais geral do PSCA, sobretudo no que respeita ao interface com a Câmara Municipal de Lisboa, responsável pela recolha das águas residuais na cidade, e com a Simtejo, que tem a responsabilidade pelo transporte, tratamento e rejeição das águas residuais tratadas no meio receptor. À semelhança do que já foi notado aquando da realização do PSA da EPAL, considera-se que a identificação de todos os stakeholders e dos respectivos canais de comunicação constitui o factor crítico para a correcta implementação do PSCA, devendo o mesmo culminar na incorporação das medidas previstas no mesmo nas práticas do dia-a-dia de cada um dos stakeholders.

No âmbito deste projecto estão previstos desenvolvimentos nos planos de segurança para os sistemas de águas pluviais e residuais e ainda um documento aplicável ao ciclo urbano da água da cidade de Lisboa.

Como efeito de médio e longo prazo, espera-se que os resultados dos casos de estudo das quatro cidades envolvidas no teste dos PSCA possam vir a ser disseminados para outras cidades. Em particular, para a EPAL revestir-se-ia de toda a importância a adopção deste novo conceito por parte das entidades gestoras dos sistemas de águas residuais localizados a montante das suas origens de água, o que conferiria um grau

(a) (b)



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de segurança acrescido ao abastecimento não só da cidade de Lisboa, mas também dos restantes 34 municípios servidos pela Empresa.

3 Sistema de controlo em tempo real da desinfecção em redes de distribuição de água

3.1 O problema A manutenção de concentrações residuais de cloro (ácido hipocloroso, hipoclorito) na água dos sistemas de distribuição (SD) é uma prática mundialmente usada para contrariar a proliferação de microrganismos.

Contudo, da reacção do cloro residual (CR) com constituintes da matéria orgânica natural da água (MON) resulta a formação de um grande número de subprodutos indesejáveis da desinfecção (SPD), que incluem compostos potencialmente cancerígenos.

O consumo de CR e, concomitantemente, a formação de SPD são tanto maiores quanto maior é a concentração de cloro. Interessa, portanto, manter o CR ao longo de todo o SD a concentrações tão baixas quanto possível, mas que não sejam inferiores à necessária para garantir o poder desinfectante do cloro. Com base na legislação nacional (Decreto-Lei n.º 306/2007, de 27 de Agosto), o valor recomendado de cloro residual livre, em água para consumo humano, deve estar entre 0,2 e 0,6 mg/l.

Assim, é crucial prever a evolução da concentração de CR durante o trajecto da água nos SD, para estimar a localização de estações de recloragem e gerir dosagens, o que na prática pode, e deve, ser feito recorrendo à modelação. Contudo, os modelos existentes apresentam ainda uma precisão inferior à que é desejável, particularmente no que se refere a zonas periféricas dos sistemas de maior extensão, como é o caso do SD de Lisboa (1400 km de condutas), que é gerido pela Empresa Portuguesa das Águas Livres, SA (EPAL), um dos parceiros e caso de estudo do PREPARED.

A presente limitação dos modelos para simular o comportamento do CR com precisão resulta em grande parte do desconhecimento das taxas a que o cloro decai ao longo do SD. Estas, que variam durante o percurso da água, são sobretudo controladas pela concentração e natureza da MON, e pela temperatura da água, parâmetros cuja variação se encontra muito relacionada com os efeitos das alterações climáticas.

Devido ao aquecimento global resultam incrementos na concentração de MON das águas superficiais e, se não se proceder aos devidos ajustes nos sistemas de tratamento de água existentes, é expectável uma maior demanda de cloro na água. Por outro lado, a taxa a que ocorrem as reacções que consomem CR aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura da água. Acresce que neste novo contexto se espera que o desenvolvimento do biofilme das condutas e a consequente libertação de microrganismos para a água sejam incrementados, o que torna ainda mais crítica a gestão do CR nos SD.

3.2 A abordagem PREPARED Para compreender e enfrentar esta problemática o PREPARED responde com a produção de novos conhecimentos e recorre a abordagens e ferramentas inovadoras para monitorização, modelação e gestão do CR em tempo real.

Além do efeito da temperatura na libertação de microrganismos para a água, em laboratório são estudadas e determinadas as cinéticas do decaimento de cloro em função da temperatura, bem como da natureza e teores de MON da água.

Paralelamente, são desenvolvidos e implementados sistemas de monitorização em tempo real do comportamento do CR e dos parâmetros que o controlam. Além de outros parâmetros pertinentes (e.g. temperatura, pH), a concentração de CR, os teores e natureza da MON serão determinados recorrendo às mais avançadas tecnologias no que toca a sensores, registo, transmissão e tratamento de dados. A participação no projecto de empresas (e.g., s::can, Viena) que produzem este tipo de tecnologias permitirá adequações e desenvolvimentos para a optimização do sistema de monitorização, e, não menos importante, da sua utilização como aviso precoce (early warning) sempre que a concentração de CR desça abaixo do limites estabelecido como mínimo para garantir a desinfecção da água.

Os resultados produzidos em laboratório e os obtidos com os sistemas de monitorização em tempo real serão integrados no desenvolvimento de módulos de simulação e software passíveis de integração em



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modelos existentes (e.g., EPANET, EU FP6 TECHNEAU). Como complemento aos dados produzidos pela monitorização em tempo real, a simulação do decaimento do cloro recorrerá a sensores virtuais, a desenvolver com base nos conhecimentos previamente produzidos por estudos em laboratório e pelo sistema de monitorização, e sua validação por medições discretas da água dos SD. O produto final – sistema de monitorização, sensores virtuais, módulos de qualidade, modelos de CR e software – serão compatíveis com o tipo de SCADA, a que podem ser acoplados para a gestão técnica global do SD.

3.3 A EPAL como piloto do PREPARED A par de Oslo, Eindhoven e Simferopol, Lisboa terá o seu sistema de distribuição (SD-EPAL) como um dos pilotos para o desenvolvimento, teste e verificação dos novos sistemas de monitorização em tempo real do CR e parâmetros associados, bem como da sua utilização como sistema de early warning.

Na fase subsequente de demonstração dos produtos do PREPARED, o sistema de monitorização em tempo real (e.g. Figura 8), os modelos de qualidade e o software entretanto desenvolvidos, serão testados e calibrados no SD-EPAL.

Estas novas metodologias e ferramentas, e o conhecimento e os dados entretanto produzidos serão utilizados na concepção de um Sistema de Gestão e Controlo do CR em Tempo Real (SGCR-TR), com recloragem optimizada quanto a localizações e dosagens.

Figura 8 – Sonda multiparamétrica in-line: (a) Instalação; (b) Sistema com sondas, datalogger e transmissor

Ao permitir a gestão do CR em tempo real, nomeadamente nas condições emergentes do aquecimento global, o SGCR-TR, proporcionará à EPAL e à generalidade das entidades gestoras de SD meios para melhor garantir a qualidade e a segurança da água distribuída, e para aumentar a sua capacidade de adaptação às alterações climáticas, sendo que o early warning constitui um dos elementos fundamentais em qualquer estratégia de adaptação. Com efeito, os sistemas de detecção e aviso precoce possibilitam não só a redução da vulnerabilidade dos SD às alterações climáticas em situações normais de exploração, como também a actuação em tempo útil em caso de ocorrência de fenómenos pontuais (naturais ou provocados) que ponham em risco a segurança da qualidade da água.

(a) (b)



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4 Sistema de alerta para descargas de águas residua is em meios receptores

Durante os períodos de chuva a qualidade da água das massas de água pode ser significativamente afectada, quer pela afluência das águas resultantes do escoamento superficial (que no caso de sistemas de drenagem unitários podem ainda estar misturadas com águas residuais), como também pela resuspensão de sedimentos depositados no leito do corpo de água. A problemática das descargas de tempestade de sistemas de drenagem é tida em consideração na Directiva Europeia 91/271/CEE – Tratamento de águas residuais – de 25 de Maio. Mais recentemente, a Directiva 2006/7/CE, relativa à gestão da qualidade das águas balneares, prevê a criação e manutenção de sistemas de vigilância e de alerta rápido que permitam identificar incidentes de poluição que possam ter um efeito adverso na qualidade das águas balneares, nomeadamente os resultantes de condições climatéricas extremas. Esta Directiva não contempla as águas com usos de recreio.

Os sistemas de vigilância e alerta precoce requerem a existência de uma rede de monitorização em tempo real assim como instrumentos de previsão que permitam antecipar a ocorrência de acidentes de poluição e a tomada de decisões de gestão que permitam minimizar os seus efeitos. Estes sistemas têm vindo a ter um grande desenvolvimento na última década, em particular nas zonas estuarinas e costeiras, para previsão da hidrodinâmica e da propagação da agitação marítima.

No entanto, quer a monitorização quer a previsão de processos de contaminação fecal, em particular quando envolvem um meio receptor de matriz ambiental muito variável como os meios estuarinos, envolvem ainda um conjunto de desafios para que se possa obter alertas precoces com fiabilidade. Nos últimos anos tem-se verificado uma grande melhoria na abrangência dos sensores para parâmetros de qualidade da água em colectores, os quais necessitam agora de ser validados em ambientes de salinidade variável, como o estuário do Tejo. Por outro lado, a capacidade dos modelos de previsão da qualidade da água tem também crescido, muito alimentada pelos avanços significativos nos recursos computacionais, em particular nos de elevado desempenho. No entanto, ainda é necessário melhorar o conhecimento dos processos de decaimento dos contaminantes em meio estuarinos. Dada a inexistência de sensores que permitam medir contaminação fecal em tempo real, é necessário investigar, caso-a-caso, como se podem relacionar os indicadores de contaminação com as grandezas correntemente mensuráveis por sensores.

O estuário do Tejo e as suas afluências urbanas constituem um caso de estudo de elevado interesse para abordar estes problemas. Nos últimos anos, têm sido desenvolvidos grandes esforços para controlar as descargas da frente ribeirinha de Lisboa para o estuário do Tejo. A título de exemplo, a SimTejo, a empresa responsável pelo sistema de drenagem em alta de Lisboa, investiu 36 milhões de euros na reabilitação e construção de novos sistemas interceptores e estações elevatórias, na frente ribeirinha entre o Terreiro do Paço e Alcântara (Figura 9), e 77 milhões de euros em obras de beneficiação da ETAR de Alcântara. A ETAR de Alcântara serve a área ocidental da cidade de Lisboa, com tratamento secundário e desinfecção dimensionados para uma população equivalente de 725 000 habitantes, dispondo de uma capacidade de tratamento instalada para um caudal de ponta de 3,3 m3/s em tempo seco (tratamento biológico) e 6,6 m3/s em tempo de chuva (tratamento físico-químico).Em paralelo, esta empresa tem também feito fortes investimentos na monitorização em tempo real e em diferido no sistema, criando as condições de base para o estabelecimento de um sistema de alerta sustentado.

Figura 9 – Principais bacias de drenagem e descarregadores de tempestade de Lisboa No âmbito deste projecto, pretende-se instalar um sistema de alerta precoce de contaminação do estuário do Tejo para uso de recreio. O projecto prevê o desenvolvimento das seguintes actividades principais: i) selecção de uma área de estudo e desenvolvimento de campanhas experimentais exploratórias em tempo seco e de chuva, no estuário e na rede de colectores (iniciada, na frente ribeirinha entre o Terreiro do Paço e Alcântara); ii) instalação de sensores e monitorização da qualidade da água em tempo real; iii) modelação matemática integrada do sistema de drenagem e do estuário; iv) integração dos modelos e dos dados de monitorização numa plataforma para controlo em tempo real, com base na plataforma de previsão da hidrodinâmica do estuário (http://ariel.lnec.pt); v) desenvolvimento do sistema de alerta, com base no sistema integrado de monitorização e modelação e na estrutura de previsão em tempo real.

Terreiro do Paço

ETAR



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5 Considerações finais Nesta comunicação apresentam-se os principais desenvolvimentos, até ao presente, do projecto europeu PREPARED Enabling Change.

Este projecto pretende constituir-se como um “laboratório vivo” de protótipos das melhores soluções e práticas de gestão da água nas cidades, em contexto de mudança e de incerteza. Nesse sentido, envolve abordagens inovadoras ao nível das metodologias, das tecnologias, dos equipamentos, da modelação numérica, e da gestão, entendida na sua vertente mais integradora.

Passado um ano sobre o desenvolvimento do projecto, não há ainda, naturalmente, resultados finais. Nesta fase, entendeu-se oportuno dar a conhecer a filosofia geral, os principais aspectos e as acções em curso, tendo em vista a concretização das frentes de demonstração de Lisboa.

É convicção dos autores que existe um interesse claro e objectivo na partilha dos principais conhecimentos e aplicações deste projecto, nomeadamente no espaço das cidades de língua portuguesa, na medida em que está em causa um esforço concertado numa panóplia muito diversificada de cidades e numa temática de enorme actualidade e importância.

Referências Almeida, M.C., Vieira, P. (2010). Water cycle safety plan framework proposal. Report D 2.1.1. PREPARED

Project.

Cunha, L.V., Oliveira, R.P., Nunes, V. (2002). Water Resources. In Santos et al. (ed.) Climate Change in Portugal. Scenarios, Impacts and Adaptation Measures (SIAM Project), Gradiva, Lisboa, Portugal.

Cunha, L.V., Ribeiro, L.T., Oliveira, R. P. e Nascimento, J. (2006). Recursos Hídricos. In Santos et al. (ed), Alterações climáticas: cenários, impactos e medidas de adaptação (Projecto SIAM2), Gradiva, Portugal.

EPAL (2010). Plano de Segurança da Água. Empresa Portuguesa das Águas Livres, Lisboa, Portugal.

ISO (2005). ISO 22000:2005 Food safety management systems. Requirements for any organization in the food chain. International Standards Organization.

ISO (2009a). ISO 31 000:2009 Risk management. Principles and guidelines. International Standards Organization.

ISO (2009c). ISO Guide 73:2009 Risk management. Vocabulary. International Standards Organization.

WHO (2005). Water Safety Plans. Managing drinking-water quality from catchment to consumer. World Health Organization. Geneva.

WHO (2009). Water Safety Plan Manual. Step-by-step risk management for drinking-water suppliers. Geneva.

Santos, F.D, Miranda, P. (ed). (2006). Alterações climáticas: cenários, impactos e medidas de adaptação, Projecto SIAM2, Gradiva, Lisboa.

Alterações climáticas e gestão adaptativa da água em ... · estejam vocacionados para uma...

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