Propagação de secas no sistema hidrelétrico em cascata da Bacia do Rio Paraná

Abstract

Secas meteorológicas, hidrológicas e socioeconômicas são influenciadas e influenciam sistemas de reservatórios em cascata. Contudo, compreender os efeitos desses reservatórios na propagação das secas é complexo, dada a operação integrada e coordenada do sistema hidrelétrico. Este trabalho examina como as secas meteorológicas se propagam em secas hidrológicas e socioeconômicas dentro do sistema hidrelétrico em cascata da Bacia do Rio Paraná (890.000 km²) no Brasil. São utilizados 25 anos de dados diários, entre janeiro de 1999 e agosto de 2024, de 61 usinas hidrelétricas, parte do Sistema Integrado Nacional coordenado pelo ONS. A razão entre geração hidrelétrica e capacidade instalada, chamado de fator de capacidade, é utilizada para definir seca socioeconômica, enquanto o Índice Padronizado de Chuva (SPI) e o Índice Padronizado de Vazão (SSI) são utilizados para secas meteorológicas e hidrológicas. Foram calculados os tempos de propagação das secas de diferentes tipos e das secas entre reservatórios de acumulação e a fio d?água. Os resultados mostram que todos os tipos de seca se tornaram mais frequentes ao longo dos anos. Em média, as secas meteorológicas levam nove meses para se propagar pelo sistema de reservatórios e gerar uma seca socioeconômica, enquanto as secas hidrológicas geram uma seca socioeconômica em cinco meses. Secas socioeconômicas são eventos curtos, porém extremamente recorrentes, destacando a vulnerabilidade constante do sistema. Embora reservatórios a fio d'água experimentem secas socioeconômicas mais longas e severas, eles se recuperam mais rapidamente do que os reservatórios de acumulação. Reservatórios de acumulação alteram a propagação, atrasando a seca hidrológica, mas prolongando sua duração. Com o aumento da vulnerabilidade do sistema hidrelétrico é essencial o alerta precoce de ocorrência de secas para mitigar seus impactos.

Abstract: Meteorological, hydrological, and socioeconomic droughts are influenced by and influence cascading reservoir systems. However, understanding the effects of these reservoirs on drought propagation is complex, given the integrated and coordinated operation of the hydroelectric system. This work examines how meteorological droughts propagate into hydrological and socioeconomic droughts within the cascading hydroelectric system of the Paraná River Basin (890,000 km²) in Brazil. Twenty-five years of daily data from 61 hydroelectric plants, part of the National Integrated System coordinated by the ONS, are used between January 1999 and August 2024. The ratio of hydroelectric generation to installed capacity, called the capacity factor, is used to define socioeconomic drought, while the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Streamflow Index (SSI) are used for meteorological and hydrological droughts. The propagation times of different types of droughts and droughts between storage and run-of-river reservoirs were calculated. The results show that all types of drought have become more frequent over the years. On average, meteorological droughts take nine months to propagate through the reservoir system and generate a socioeconomic drought, while hydrological droughts generate a socioeconomic drought within five months. Socioeconomic droughts are short but extremely recurrent events, highlighting the system's constant vulnerability. Although run-of-river reservoirs experience longer and more severe socioeconomic droughts, they recover more quickly than storage reservoirs. Storage reservoirs alter the propagation, delaying the hydrological drought but prolonging its duration. With the increased vulnerability of the hydroelectric system, early warning of drought occurrences is essential to mitigate their impacts.