Em discussões do setor, é comum ouvir “O Chuva-Vazão subiu”, ou o “Chuva-Vazão caiu”, mas pouco se fala de fato sobre o que é o modelo. E você, sabe o que é o Chuva-Vazão?
Chuva-Vazão, na verdade, é um modelo que tem a finalidade de transformar a chuva prevista em vazão de um rio, e por isso sua aplicação no setor elétrico brasileiro, que é predominantemente hídrico, é tão importante. A previsibilidade das afluências futuras dos rios possibilita uma melhor previsibilidade também da operação do sistema elétrico.
A principal variável dos modelos de planejamento energético é a afluência, e é o Chuva-Vazão que retorna parte desses dados. Logo, durante a análise do preço da energia, saber se o modelo apontou para o aumento ou diminuição das vazões já é um primeiro sinal de que o preço pode cair ou subir, respectivamente, assim como para o operador do sistema é um indicativo de maior ou menor disponibilidade energética nos próximos dias.
Entretanto, o que pouco se sabe é que Chuva-Vazão é um tipo de modelagem, e não um modelo específico. A finalidade de se transformar chuva em vazão possui diversos modelos com princípios e fundamentos diferentes.
O “Soil Moisture Accouting Procedure” - SMAP [2] é o tipo de modelo Chuva-Vazão utilizado pelo ONS dentro da formação de preço, mas existem outros como o IPH II [1], o Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) [3] e a Curva-SCS [4].
O SMAP é um modelo determinístico, ou seja, o mesmo conjunto de dados de entrada sempre resultará no mesmo conjunto de saídas. Originalmente ele era constituído por três reservatórios hipotéticos representando a água reservada no solo (Rsolo), o escoamento superficial da bacia (Rsup) e o escoamento subterrâneo da bacia (Rsub), no entanto, posteriormente foi criado ainda um quarto reservatório de planície (Rsup2) como aprimoramento, conforme indicado pela Figura 1. A evaporação no modelo é considerada como perda.
Figura 1 - Esquema Modelo SMAP/ONS
O Rsolo, o Rsub e o Rsup2 são os primeiros reservatórios a serem enchidos pela chuva enquanto o Rsup é o último, por depender da variável de estado do Rsolo. A Figura 2 mostra a composição das diferentes vazões dos reservatórios hipotéticos na vazão total do rio.
Figura 2 - Tipos de Escoamento
Para a previsão de chuva, o ONS adotou como metodologia o uso de 3 modelos reconhecidos: GEFS (Global Ensemble Forecast System), ETA e ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts). A metodologia tem como objetivo encontrar pesos para cada modelo que compõe o conjunto de forma a minimizar o erro médio de um agrupamento de dias.
Com base nessas transferências da água entre os quatro reservatórios hipotéticos e nos dados de chuva e vazão passada, é realizada a calibração do modelo. A precipitação observada é calculada ponderando o peso de cada estação fluviométrica conforme sua representação espacial (5). Feito isso, o modelo recebe os dados de previsão de chuva e um algoritmo de otimização ajusta, dentro de uma faixa pré-estabelecida, os valores iniciais de escoamento de base, escoamento superficial e pesos da precipitação observada. Objetivo desse processo de otimização é o de reduzir ao mínimo o erro entre a curva calculada e a observada.
Figura 3 - Exemplo de ajuste entre a curva calculada e a observada
O modelo SMAP/ONS é rodado por sub-bacia do SIN, e os valores que estão mais a montante do rio vão sendo somados para compor os valores a jusante. Assim, é possível saber qual a afluência no rio de cada usina do SIN para um determinado período. Hoje o SMAP é oficialmente utilizado em 15 dias de previsão, e a previsão para horizontes acima disso é feito através de modelos estocásticos.
Apesar de ser um modelo consolidado, testado e reconhecido, o bom desempenho do SMAP depende de alguns investimentos que vão além da metodologia, especialmente na qualidade dos dados de entrada. Quanto à chuva observada, é necessário um número relevante de estações pluviométricas bem distribuídas em todas as bacias do SIN para adequada medição.
Para a obtenção do valor da vazão observada adequada seria importante o investimento em equipamentos e metodologias combinadas e profissionais qualificados para a tarefa. Já para a previsão de chuva se faz necessário o acompanhamento dos dados, dos novos modelos e de suas respectivas atualizações para que exista a garantia de que o melhor dado de chuva para as regiões servirá como entrada. O acompanhamento das parametrizações e calibração das bacias conforme suas caraterísticas também é um aspecto importante passível de monitoramento. A ocupação humana, novas políticas e diretrizes ambientais, entre outros fatores podem levar a mudanças nos valores de recessão de escoamentos, de recarga subterrânea, e até de evapotranspiração potencial. Um modelo bom só trará bons resultados se os dados utilizados nele forem tão bons quanto.
[1] Tucci. C.E.N. 1998. Modelos Hidrológicos. Associação Brasileira de Recursos Hídricos, Editora Universitária UFRGS. Porto Alegre
[2] LOPES, J. E. G.; BRAGA, B. P. F.; CONEJO J. G. L. SMAP – A simplified hydrological model, applied modelling in catchment hydrology. Ed. V.P. Singh, Water Resources Publications, 1982
[4] USDA. (1986). Urban Hydrology for Small Watersheds TR-55. Natural Resources Conservation Service: Retrieved from
[5] ONS. Aplicação do modelo SMAP/ONS para previsão de vazões no âmbito do SIN.
Material bem didatico