Escada De Peixes.pdf

SIDNEY LAZARO MARTINS

TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES NEOTROPICAIS EM BARRAGENS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental.

SÂO PAULO 2004

SIDNEY LAZARO MARTINS

TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES NEOTROPICAIS EM BARRAGENS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi no âmbito do Curso de Engenharia Civil com ênfase Ambiental. Orientador: Prof. Eng. Dr. José Rodolfo Scarati Martins

SÂO PAULO 2004

i

Este trabalho é uma parceria intelectual e motivadora entre tantos amigos e colaboradores que, ao longo das atividades acadêmicas e profissionais, participaram com frações importantes de seus conhecimentos e emoções na minha limitada compreensão do mundo e dos seres nem sempre adequados ou inseridos nos seus ambientes.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a Universidade Anhembi Morumbi, curso de Engenharia Civil, aos valorosos conhecimentos que contribuíram à minha formação técnica, mas, principalmente, aos humanos que me fizeram um ser melhor. Não há como não destacar o inestimável empenho das coordenações de engenharia civil, cito as Professoras Engenheiras MSc Jane L. Vieira e Drª Gisleine Coelho de Campos e a secretária Claudete Pinheiro, em valorizar, como é de se esperar, o nosso curso num rol com inúmeros outros tão distintos no universo dessa instituição. Não é possível uma forma de contribuição técnica educacional na área de engenharia civil, dentro da Universidade, sem a participação, sempre compentente e brilhante, do amigo Prof. Eng. Dr. José Rodolfo Scaratti Martins, companheiro de muitas atividades que o tempo não conseguiu diluir.

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RESUMO Os Sistemas para a Transposição de Peixes são implantados para atenuar alguns dos efeitos negativos decorrentes dos barramentos de rios, sobre as comunidades de peixes. No Brasil, como na maioria dos paises subdesenvolvidos, devido a fatores históricos, financeiros, políticos, institucionais e culturais desfavoráveis, há uma defasagem tecnológica quanto a estes sistemas, pelo menos secular, com conseqüências imensuráveis ao ambiente e ao universo dos peixes. Os estudos e projetos internacionais não devem ser aplicados indiscriminadamente para a realidade nacional, pois diferem quanto à diversidade dos nossos peixes, sob a pena de incorrer nos insucessos como na Austrália, Nova Zelândia, China, Tailândia, Ásia e Brasil, entre outros. A importância dos nossos peixes fluviais, onde se destacam os migradores como os com maior interesse comercial e esportivo, é indiscutível. Assim, se propõe a inventariar o “estado da arte” dos Sistemas para a Transposição de Peixes, as alternativas hidráulico-estruturais de transposição e um estudo de caso na AHE Lajeado, rio Tocantins.

Palavras Chave: Piracema; Transposição de Peixes; Escadas para Peixes; Sistemas para a Transposição de Peixes; Passagem de Peixes; Biopassagem.

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ABSTRACT Fish Transponding System is usually adopted to mitigate negative effects of dam and reservoir construction on migratory fishes. In Brazil, as with most undeveloped countries, owing to historical, political, economical and cultural adverse factors, there is a centenary technological gap relating Fish Transponding System, which has caused unbearable consequences to environment and to the fish realm. This paper shows that international current projects and practices should not be adopted widespread to national reality, as they usually don’t match our fishes habits and needs; the adoption of those practices could lead to a project breakdown, according to some recorded in Australia, Africa, China, Thailand, New Zealand and even Brazilian experiences. The importance of our fluvial fishes, among which the migratory ones represent major commercial and sportive interest, is unquestionable. This paper intends to furnish information on the State of the Art in Fish Transponding System, to compare hydraulic and structural transponding system types and, the case study about Lajeado Dam on Tocantins River.

Key words: Fishway; Fish Transponding; Fish Ladder; Fish Passage; Piracema Fish Reproduction; Migratory Fish; Bio-Passage.

v

LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 5-1: STP tipo escada com soleira ou degrau. ................................................13 Figura 5-2: STP tipo escada com soleria ou degrau. ................................................13 Figura 5-3: STP tipo escada com orifício. .................................................................14 Figura 5-4: STP tipo escada Denil.............................................................................14 Figura 5-5: STP tipo Vertical Slot com 2 jatos. ..........................................................14 Figura 5-6: STP tipo eclusa. ......................................................................................15 Figura 5-7: STP tipo elevador....................................................................................15 Figura 5-8: STP tipo embarcação transportadora. ....................................................16 Figura 5-9: STP tipo misto.........................................................................................16 Figura 5-10: STP tipo canal lateral. ...........................................................................17 Figura 5-11: STP tipo escada em serpentina. ...........................................................17 Figura 5-12: STP tipo escada alternada. ...................................................................18 Figura 5-13: STP Natural (Japão). ............................................................................18 Figura 5-14: STP tipo escada (Marshall MacDonald)................................................20 Figura 5-15: STP tipo escada Vertical Slot com um jato (Landmark). .......................21 Figura 5-16: STP tipo escada (Denil). .......................................................................22 Figura 5-17: STP´s em Bonneville e John Day, rio Columbia....................................23 Figura 5-18: STP tipo Vertical Slot com 1 jato...........................................................23 Figura 5-19: STP tipo Vertical Slot com 2 jatos (Hell’s Gate) ....................................24 Figura 5-20: STP tipo escada (Ice Harbor)................................................................25 Figura 5-21: UHE Ice Harbor, EUA. ..........................................................................25 Figura 5-22: STP tipo espiral (Alaska).......................................................................27 Figura 6-1: Localização do AHE Lajeado ..................................................................42 Figura 6-2: Arranjo Geral do AHE Lajeado................................................................44 Figura 6-3: Estruturas da escada ..............................................................................45

vi

Figura 6-4: Desenho Esquemático da Escada ..........................................................46 Figura 6-5: Monitoramento da escada.......................................................................48 Figura 6-6: Abundância e número de espécies (A) e abundância de Rhaphiodon vulpinus e Auchenipterus nuchalis por tanque de descanso (B). .......................50 Figura 6-7: Variação do nível médio diário de jusante, abundância de indivíduos e número de espécies na escada por coleta. IND. = indivíduos. ..........................51 Figura 6-8: Desnível e último degrau durante a estiagem .........................................51 Figura 6-9: Valores médios e amplitude de variação (máximo e mínimo) do nível de jusante por mês..................................................................................................52 Figura 6-10: Entrada do canal de acesso à escada ..................................................53

vii

LISTA DE TABELAS Tabela 1-1: Barramentos Nacionais (Martins, 2004) ...................................................6 Tabela 5-1: STP’s Nacionais (MARTINS, 2000)........................................................28 Tabela 5-2: Altura dos STP's Tipo Escada (MARTINS, 2000). .................................29 Tabela 5-3: Comparação entre os Tipos de STP's (MARTINS, 2000) ......................33 Tabela 5-4 : Critério para o STP em função do Nível D'água na Saída (Clay, 1995) 35 Tabela 5-5 : Valores de Capacidade de STP's tipo Escada (Clay, 1995)..................36 Tabela 5-6: Valores para dimensionamento de STP para anádromos (CLAY, 1995). ...........................................................................................................................38 Tabela 5-7 : Declividade dos STP's Japoneses (SASANABE, 1990)........................39 Tabela 5-8 : Dimensões de STP tipo escada Vertical Slot (PASCHE, 1995) ............40 Tabela 5-9 : Recomendações Gerais para STP tipo Escada. ...................................41 Tabela 6-1: Testes de Protótipo na Escada ..............................................................46 Tabela 6-2: Espécies registradas na escada nas condições de projeto e para níveis d´água de jusante inferiores ao mínimo (abril e setembro de 2003). .................52

viii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ANEEL

Agência Nacional de Energia Elétrica;

AHE

Aproveitamento Hidroelétrico

ap.

apud: citado em;

Biol.

Biólogo;

CEMIG

Centrais Elétricas de Minas Gerais;

CESP

Centrais Elétricas de São Paulo;

COMBASE

Comitê Coordenador das Atividades de Meio Ambiente do Setor Elétrico;

CONAMA

Conselho Nacional de Atividades do Meio Ambiente;

Cons

Consultor;

DNOCS

Departamento Nacional de Obras Contra a Seca;

DNOS

Departamento Nacional de Obras;

e.g.

exempli gratia: por exemplo;

EIA

Estudo de Impacto Ambiental;

et al.

et alii: e outros;

etc.

et cetera: e as demais;

EUA

Estados Unidos da América;

FTS

Fish Transponding System;

IBAMA

Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis;

NWPPC

Northwest Power and Conservation Council. 851 S.W. Sixth Avenue, Suite 1100. EUA. Portland, Oregon;

RIMA

Relatório de Impacto Ambiental;

STP

Sistema para Transposição de Peixes;

THEMAG

Themag Engenharia e Gerenciamento;

UNITINS

Universidade Federal do Tocantins.

ix

LISTA DE SÍMBOLOS Apresentam-se os principais símbolos e unidades (O Sistema Internacional, SI, é legalmente adotado no Brasil por força do decreto-lei no 63.233 de 12 de setembro de 1968), na ordem alfabética crescente, utilizados no texto deste trabalho (alguns símbolos estão representados de forma diferente ao tradicional para evitar duplicidade e interpretações errôneas): λ

escala;

γ

peso específico;

ρ

massa específica;

µ

micrômetro, unidade de comprimento equivalente a 1/1.000.000 da unidade padrão do Sistema Internacional denominada metro, (106m);

∆y

diferença entre cotas do nível d´água;

∆h

perda de carga ou energia;

0

símbolo de indicação da temperatura na unidade de graus Celsius;

C

cm

unidade de comprimento equivalente a 1/100 da unidade padrão de comprimento do Sistema Internacional denominada metro;

g

aceleração da gravidade;

H2O

fórmula da água;

i

declividade do fundo;

I

declividade da linha d’água;

J

inclinação da linha de energia;

kg

unidade de massa padrão do Sistema Internacional denominada quilograma;

km

unidade de comprimento equivalente a 1000 vezes a unidade padrão de comprimento: m;

l

comprimento;

m

unidade padrão de denominada metro;

m/m

unidade de inclinação ou declividade;

m/s

unidade padrão de velocidade do Sistema Internacional;

m/s2

unidade padrão de aceleração do Sistema Internacional;

comprimento

do

Sistema

Internacional

2

unidade padrão de área do Sistema Internacional;

3

m /s

unidade padrão de vazão do Sistema Internacional;

mH2O

unidade padrão de pressão do Sistema Internacional, expressa em coluna vertical com o fluido água, denominada metro de coluna d’água;

m

x

mm

unidade de comprimento equivalente a 1/1000 da unidade padrão de comprimento do Sistema Internacional: m;

MW

mega watts;

p

perímetro;

P

pressão relativa;

q

vazão em volume por metro linear;

Q

vazão em volume;

s

unidade padrão de tempo do Sistema Internacional denominada segundo;

T

temperatura;

t

tempo;

t

tonelada, unidade de massa equivalente a 1000 vezes a padrão do Sistema Internacional denominado quilograma;

V

velocidade;

∀

volume;

y

profundidade média;

xi

Glossário Para compreender um Sistema para a Transposição de Peixes, faz-se necessário à introdução de uma terminologia básica para atender as áreas do conhecimento da Engenharia, Biologia, Ecologia e Meio Ambiente, apresentada pela ordem alfabética crescente: abiótico: ausente de vida, sem interferência de organismos vivos; adaptação: em fisiologia: é a reação de órgãos sensoriais determinada por um estímulo permanente; em biologia: acomodação de um órgão ou organismo às condições adversas; em ecologia: é a adaptação qualitativa e quantitativa ao meio ambiente; afótica: camada d’água sem penetração da luz solar; alevino: forma inicial dos peixes, embrionária, filhote de peixe; alóctones: espécies que pertencem à outra bacia, outra região; anóxico: sem oxigênio; anádromos: peixes que nascem em água doce e derivam para o mar. Quando adultos, migram subindo os rios para desovarem nas cabeceiras de sua origem; área de drenagem: parte de uma bacia hidrográfica situada a montante de uma determinada seção transversal de um rio para onde convergem as águas; autóctones: espécies provenientes da própria bacia; autótrofo: característica de certos organismos possuem para processar seu próprio alimento a partir de substâncias orgânicas, foto ou quimiosíntese; bacia hidrográfica: parte da superfície terrestre que contribui na alimentação de um curso d’água ou lago; barbilhão: apêndice carnoso e filamentoso situado, geralmente, na base da maxila superior dos peixes; barragem ou barramento: construção destinada a barrar um curso d’água formando um reservatório, criando, assim, um desnível entre montante e jusante; bentófoga: espécie que se alimenta da fauna e flora do fundo dos rios; biodiversidade: indica variedade de genótipos, espécies, populações, etc. e seus processos vitais de relações ecológicas existentes numa determinada região; biologia: ciência dos seres vivos. Estuda com aporte da matemática, física e química, os fenômenos vitais em todas as suas formas e leis. Inclui reprodução, crescimento, inter-relações, metabolismos, estruturas, estímulos, comportamento, hereditariedade, etc.; bioma: comunidade biótica característica de uma região geográfica considerada que pode incluir vários biótopos; biomassa: volume ou peso de substâncias orgânicas de um determinado lugar; biota: conjunto da fauna a flora de uma região; biótipo: organismos com idêntica constituição genética que podem reproduzir;

xii

biótopo: espaço vital característico de um determinado ser vivo; cadeia alimentar: relação trófica que ocorre entre os seres vivos que compõem um ecossistema, mediante a qual se transfere a energia de um organismo para outro; canal: conjunto das dimensões internas do corpo principal da estrutura de condução do fluxo da transposição de peixes; catádromos: peixes fluviais migratórios que descem ao mar para desovarem; declividade: relação entre as distâncias vertical e horizontal que representa a inclinação de uma rampa. As formas tradicionais de sua indicação são: 1V:2H, onde V indica a vertical e H a horizontal; 0,5m/m ou 50%; degradação: deterioração das condições de vida que afetam todos os seres vivos; depleção: diferença entre os níveis d’água máximo e mínimo operativos num reservatório, para um determinado instante; desenvolvimento: processo que busca a difusão harmônica dos efeitos do crescimento econômico entre todos os membros de uma sociedade, resultando em benefícios quantitativos e qualitativos às estruturas sociais e econômicas; diádromos: peixes que migram do mar para água doce para reprodução; dique: mesmo que barragem, barramento com dimensão menor; dispositivo à atração dos peixes: dispositivo implantado à jusante do sistema de transposição de peixes (entrada) com a finalidade de gerar condições de turbulência e velocidades propícias para atrair os peixes ao sistema; eclusa de peixes: é um dispositivo mecânico destinado ao transporte de peixes com operação semelhante às eclusas para navegação, isto é, o vencimento da altura é realizado por operações sucessivas de abertura e fechamento de comportas obedecendo ao princípio de vasos comunicantes; ecologia: é o estudo da natureza, ou seja, a ciência que estuda as relações dos organismos vivos entre si e o meio em que vivem; ecossistema: é um conjunto complexo de componentes, abióticos ou não, que formam uma unidade ecológica básica funcional; efeitos ou impactos ambientais: são os resultados de ação sobre um ser, comunidade ou região; elevadores de peixes: são dispositivos mecânicos únicos ou parciais destinados ao transporte de peixes de jusante para montante do barramento; endêmica: que só existe no local; entrada: corresponde à porção terminal de jusante de um STP, onde as espécies iniciam a ascensão durante a migração reprodutiva; escada para peixes: denominação brasileira genérica dos STP´s compostos por um canal principal, soleiras e fluido escoando segundo o gradiente hidráulico; espécie: é a denominação de um conjunto de indivíduos que se assemelham em seus caracteres essenciais e podem reproduzir; eufótica: camada d’água em que há penetração da luz solar para permitir fotossíntese;

xiii

eutrofização: processo natural de enriquecimento dos ecossistemas aquáticos, resultante do incremento de nitrogênio e fósforo e, conseqüentemente da produção orgânica, exóticas: espécies provenientes de outros continentes ou região biogeográfica; fauna: conjunto de animais que vivem em determinado lugar; fluvial: relativo às águas continentais, cursos d’água interiores; forrageira: espécie que serve de alimentação ao predador; gônadas: glândula sexual que produz gametas masculinos e feminimos e secretam os hormônios. O testículo é a gônada masculina e o ovário a feminina; gonatropina: hormônio produzido pelo sistema hipófise e hipotálamo; habitat: condições naturais que circundam e sustentam determinado ser, planta ou animal; hidrelétrica ou hidroelétrica: barramento para a geração de energia, ver Usina Hidrelétrica; inventário: fase anterior ao projeto de viabilidade onde são estudadas alternativas num contexto de macro-soluções; jusante: porção posterior, direção para onde escoam as águas fluviais; juvenis: peixes jovens; lacustre: relativo aos lagos, ambientes lênticos; lêntico: ambiente aquático onde predominam águas com baixas velocidades, sem fluxo preferencial; limnologia: ciência que estuda a correlação e a dependência entre organismos entre águas interiores ou doces ou continentais. Abrange fatores que exercem influência sobre a qualidade, quantidade, periodicidade e a sucessão dos organismos do biótopo aquático; linha lateral: parte do sistema sensorial dos peixes sensível à pressão d’água; lótico: sistemas aquáticos com predomínio de correntes contínuas e unidirecionais, com dinâmica e estrutura organizada ao longo do seu perfil. Possui capacidade de arraste de material em suspensão; manejo: conjunto de técnicas e mecanismos administrativos destinados ao aproveitamento racional dos recursos naturais de uma área, com vistas aos objetivos de preservação ou conservação da natureza; meio: é o lugar onde se desenvolve a vida de um organismo, comunidade ou grupo; migração: movimento, temporário ou permanente, de espécies ou comunidades dos peixes para outro local; deslocamento de ida e volta entre pelo menos dois sítios disjuntos: o de alimentação e o de reprodução; modelo: em hidráulica experimental é um conjunto geométrico, reduzido em relação às dimensões reais (escala 1:1), de um projeto ou obra existente; montante: porção anterior, direção de onde escoam as águas fluviais; natural: sem intervenção humana, intacto, não artificial;

xiv

nível d’água máximo, mínimo e normal: são cotas ou isolíneas dos volumes e áreas inundadas respectivas das águas de um reservatório, consideradas para a operação de uma hidrelétrica; orifício: abertura submersa nas paredes transversais (soleiras) dos STP’s para controle de vazão e passagem de peixes; pelágico: espécie que vive no seio d’água com movimentos próprios, geralmente bons nadadores piracema: movimento migratório de algumas espécies de peixes; plâncton: conjunto de minúsculos animais, zooplânctons, e vegetais, fitoplânctons, que vivem na água; pluvial: relativo às chuvas; poluição: contaminação do meio; potamódromos: peixes continentais (fluviais) que migram em águas doces (piracema) e desenvolvem seu ciclo vital no corpo do rio; preservação da natureza: conjunto de medidas que visa à proteção integral das características naturais de um meio; progênie: ascendência, geração, prole; projeto básico: fase em que são projetadas as obras civis e os equipamentos necessários para a alternativa mais atraente delineada pelo estudo de viabilidade (projeto de viabilidade); projeto de viabilidade: fase antecedente ao projeto básico, onde são concebidas as idéias gerais do empreendimento, com estudo de alternativas, prevendo-se o dimensionamento e os serviços de infra-estrutura necessários; projeto executivo: detalhamento do projeto básico para construção, montagem e operação de um empreendimento; protótipo: conjunto geométrico final de um empreendimento implantado ou projetado; reofílicos: peixes de piracema, amigos da correnteza; represa: pequeno reservatório; reservatório de amortecimento, contenção ou de cheias: é o reservatório destinado a reduzir picos de cheias de um sistema hídrico, através da retenção temporária de volumes d’água; reservatório ou tanque: área de um STP entre duas soleiras onde há uma certa retenção de água, velocidades e fluxos controlados; remanso: linha d’água formada pela mudança de seção molhada em um curso natural ou artificial, podendo ser ascendente, horizontal ou descente em função dos parâmetros hidráulicos envolvidos; reservatório: conjunto ocupado pela porção d’água (volume e área), formado por um barramento ou barragem;

xv

saída: corresponde à porção terminal de montante do Sistema para a Transposição de Peixes, onde as espécies terminam a transposição durante a migração reprodutiva; soleira ou degrau: parede transversal ao canal com a finalidade de formar um reservatório, dissipar energia, controlar o fluxo e permitir a determinação da vazão e das velocidades; STP: abreviatura de um Sistema para Transposição de Peixes; stress: cansaço no sentido fisiológico dos peixes; teleósteos: espécies que possuem esqueleto ósseo; tomada d’água: estrutura hidráulica que controla, deriva e regula a captação d’água num determinado ponto de um curso d’água ou reservatório; trófica: referente à nutrição; tropismo: reação de aproximação ou afastamento do peixe em relação à fonte de um estímulo; turbina hidráulica: máquina motriz que converte energia potencial hidráulica em energia cinética em seu eixo e a transmite para outras transformações; UHE: Usina Hidrelétrica, com potência maior do que 10MW e altura maior do que 10m; usina hidrelétrica: instalação onde a energia potencial da gravidade da água é transformada em energia mecânica e elétrica; vertedouro ou vertedor: estrutura de uma usina destinada a escoar água, mensurar, e controlar volumes d’água. Nos reservatórios, o controle do fluxo e nível d’água é realizado pelas suas comportas. No STP são introduzidos para controlar vazões, níveis e permitir a passagem de peixes que nadam ou saltam superficialmente;

xvi

SUMÁRIO 1

INTRODUÇÃO.....................................................................................................1

2

OBJETIVOS.........................................................................................................7

2.1

Objetivo Geral............................................................................................................. 7

2.2

Objetivo Específico ................................................................................................... 7

3

METODOLOGIA DO TRABALHO.......................................................................8

4

JUSTIFICATIVA ..................................................................................................9

5

ESTADO DA ARTE SOBRE OS SISTEMAS PARA A TRANSPOSIÇÃO DE

PEIXES .....................................................................................................................10 5.1

Introdução ................................................................................................................. 10

5.2

História dos STP’s................................................................................................... 18

5.3

Critérios para os STP’s .......................................................................................... 34

6

ESCADA PARA PEIXES NO AHE LAJEADO, RIO TOCANTINS....................42

6.1

6.1.1

Estudos ambientais ........................................................................................... 43

6.1.2

Estudos de Engenharia..................................................................................... 43

6.2

Monitoramento da Escada .................................................................................... 45

6.2.1

Operação Hidráulica.......................................................................................... 45

6.2.2

Operação Biológica ........................................................................................... 47

6.3 7

Histórico do projeto ................................................................................................ 43

Comentários Finais ................................................................................................. 53 ANÁLISE CRÍTICA ............................................................................................55

xvii

8

CONCLUSÕES..................................................................................................56

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................57

1

1 INTRODUÇÃO A água doce é um bem natural essencial à vida, mas devido, entre outros fatores, ao descomedido crescimento populacional e ao descompromisso ambiental mundial, tornou-se escassa em sua quantidade como, principalmente, em boa qualidade. É provável que as próximas disputas internacionais destinem-se à sua posse. O Brasil possui cerca de 12% da água doce mundial distribuída em múltiplos ambientes distintos (a bacia hidrográfica amazônica movimenta 70% do total da América Latina), o que, conseqüentemente, privilegiou, também, a maior diversidade de animais onde se podem destacar os peixes. Os peixes no ambiente aquático Terrestre fazem 480 milhões de anos (AQUARIUM FISH, 2004) e representam, aproximadamente, 50% dos vertebrados, englobando 28.491 espécies, sendo 12.036 continentais em água doce ou potamódromos; 13.779 são marinhos e 2.675 são diádromos ou catádromos (FISHBASE, 2004). Entre as espécies 96% são teleósteos (VAZZOLER, 1996). Cerca de 3.000 espécies de peixes de água doce habitam as águas continentais da América do Sul, sendo que as duas ordens mais abundantes são Chariciformes e Siluriformes e os Perciformes são minoria (NAKATANI et al., 2001). O Brasil possui a maior diversidade e riqueza mundial de peixes potamódromos, com cerca de 1/4 do total das espécies, ocasionando, como exemplo, que a maioria dos nossos pequenos cursos d’água: córregos, riachos, ribeirões, possuam uma riqueza de peixes maior do que a maioria dos rios europeus ou norte-americanos. A diversidade de espécies ictíicas continentais neotropicais nacionais incorpora os anádromos, potamódromos e catádromos; com comprimentos entre o centímetro e os metros; com massa entre os gramas e as centenas dos quilogramas; nos ambientes: lóticos, semilênticos ou lênticos; bentônicos ou pelágicos; exóticos ou endêmicos; com diversas preferências alimentares (frugívoro, herbívoro, insetívoro, necrófago, ictiófago, iliófago ou onívoro); com pele formada com escamas, couro ou placas ósseas; estratégias e táticas reprodutivas diversas; sedentários ou migradores plenos ou parciais; preferências e capacidades motoras variadas (nadando, saltando, arrastando-se); com sustentação térmica e pigmentações distintas; com formatos corpóreos desenvolvidos em função dos seus ambientes

2

(bentônicos são achatados ou espalmados: mais largos do que altos e geralmente com barbilhões e pele de couro ou placas ósseas, o que resultam numa menor capacidade natatória, mas com necessidades de oxigenação menores; pelágicos são afusados no sentido de seu comprimento: mais longos do que altos e pele de escamas, o que resultam numa maior capacidade natatória, necessidades de oxigenação maiores e a possibilidade de saltarem); aglutinam-se em cardumes ou não (geralmente os migradores, os quais representam cerca de 20% dos nossos peixes potamódromos e com maior valor esportivo, comercial e ambiental (THEMAG, 1999 e 1994), durante períodos específicos do ano, nos repiques de cheias, formam os cardumes para a subida contra a correnteza dos rios, com a missão de reproduzirem, configurando-se num fenômeno típico neotropical denominado, no Brasil, como piracema). Os ecossistemas estruturados com os peixes, como qualquer outro, devem estar em equilíbrio energético, ou seja, é necessário manter a biodiversidade e a biomassa sem as quais os elos desfazem-se com o desequilíbrio na cadeia alimentar e conseqüências imprevisíveis, mas nefastas para todos, inclusive aos humanos. Como exemplo, os centros urbanos entre cortados por cursos d’água abertos ou fechados, via de regra, são invadidos por insuportáveis enxames de pernilongos, moscas e outros insetos devidos, entre outros fatores, pela ausência de predadores, isto é, ocorrem “quebras” nos elos energéticos da cadeia alimentar. Os peixes são consumidores ativos nesta cadeia, passíveis de consumir cerca de 200 larvas ou insetos dia por indivíduo (GODOY, 1998), agindo como agentes profiláticos sanitários, além de “semeadores” de vegetais, limpeza de resíduos, bioindicadores, enriquecedor protéico aos humanos e para outros animais, etc. As mudanças nos ecossistemas aquáticos continentais: a poluição e os represamentos nos cursos d’água, a ocupação humana desenfreada das margens, lagoas, lagos, mangues, braços e nascentes, a retificação e canalização, a erosão devido ao desmatamento com o aporte de sedimentos aos rios, a ausência de mata ciliar, as mudanças no regime hidrológico e atmosférico, a pesca predatória, a introdução de espécies exóticas e as estações de piscicultura, são fatores importantes, entre outros, do inegável declínio da biodiversidade e biomassa de peixes nacionais fluviais.

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Os peixes fluviais constituem-se numa fonte protéica renovável, com importâncias esportivas, comerciais e ambientais consideráveis. Pode-se afirmar, com um comedido ufanismo, que a nossa ictiofauna é um patrimônio nacional e internacional pouco divulgado e que as futuras gerações tem o direito de conhecê-los e o compromisso de preservá-la. O Brasil desperta de sua hibernação cultural e investi nas questões ambientais, como um reflexo do que acontece no mundo, buscando o seu desenvolvimento sustentável. A discussão sobre o meio ambiente desce do patamar da intelectualidade e dos gabinetes para as ruas, as salas de aula, as universidades, as populações e as mídias. Os humanos atingiram os seus limites de interferência no meio ambiente, e assim, comprometem a sua sobrevivência porque são parte do mesmo ecossistema e planeta, e suas ações, como qualquer outra, são retroativas. Parte das mudanças nos ecossistemas aquáticos começou a ser atenuada devido à consciência dos habitantes, dos estudos e avaliações de impactos ambientais com amparo legal e em constante evolução, os comitês de bacias e a valorização crescente da água enquanto produto limitado e escasso. As estações de pisciculturas destinadas originalmente ao repovoamento e mitigação dos efeitos danosos das barragens sobre a fauna dos peixes, não puderam suprir a natureza durante décadas de prioridade e exclusividade, sem resultados expressivos e acumulando produtos insatisfatórios sobre a comunidade de peixes, apesar da evolução na indução, tratamento e reprodução de espécies sedentárias e migradoras, principalmente os de piracema (ARGUMENTO AD SCIENTIS, 2002). A capacidade das estações e, conseqüentemente, a quantidade de alevinos produzidos e parte introduzidas nos reservatórios (MARTINS, 2000) foi insuficiente. Os alevinos lançados em “águas claras” dos reservatórios, sem o “extinto selvagem de sobrevivência” formaram um plantel para forragem aos predadores. A história das estações induz a compreendê-las como uma alternativa política-econômica, sem compromisso com o ecossistema, para mitigar os impactos das barragens. Os represamentos nos cursos d’água para as múltiplas utilidades: energia, retificação, abastecimento, contenção e amortecimento de cheias, irrigação, industrial, laser, rejeito, navegação ou multiuso, que através da barragem,

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interrompem o curso d’água natural, originam dois ambientes aquáticos distintos: lótico a jusante e semi-lêntico a montante, no reservatório, separados com um determinado desnível entre os seus corpos d’água. A comunicação “molhada” entre esses ambientes aquáticos ocorre através de extravasores ou vertedouros de modo descontínuo, segundo as suas premissas operativas, e/ou pela casa de força quando nas hidroelétricas e/ou pelas estruturas de transposição de embarcações quando há eclusas, também de modo descontínuo. O desnível físico entre os níveis d’água: montante e jusante, ocasionada pela barragem e a comunicação “molhada” inadequada e descontínua, constituem-se num obstáculo ao trânsito de peixes e reduzindo, através da inibição de fluxo genético, a biodiversidade e a biomassa entre os ambientes aquáticos, tendendo, ao longo do tempo, em torná-los distintos e mais pobres em sua riqueza como aconteceu nos reservatórios dos rios Paranapanema, Tietê, Grande, entre outros, no Estado de São Paulo. Os Sistemas para a Transposição de Peixes são uma das alternativas importantes para mitigar os efeitos danosos dos barramentos dos cursos d’água sobre as comunidades de peixes, consolidados e constante evolução no exterior há séculos, para favorecer a subida e a descida de peixes, mas não devem ser utilizados para os peixes neotropicais indiscriminadamente, sem estudos específicos, sob risco de insucessos como demonstraram: a nossa experiência de outrora (MENDES SOBRINHO, 1969; GODINHO, 1991; CLAY, 1995; QUIRÓS, 1988) e noutros países como: Austrália (CLAY, 1995; MALLEN-COOPER, 1999), Nova Zelândia (CLAY, 1995), China (CLAY, 1995), Ásia (CRAIG, 1999), Tailândia (PHOLPRASITH, 1995), entre outros. Os dispositivos de passagem para peixes internacionais foram desenvolvidos, principalmente, para anádromos: salmões e trutas e algumas outras para esturjões e enguias, mas os utilizam, fortalecendo o princípio da biopassagem, outros peixes e organismos não necessariamente migradores ou reofílicos. Algumas das alegações impeditivas ao desenvolvimento dos STP’s nacionais, no século passado, quando o meio ambiente podia ser irrelevante, referiam-se de forma pueril e leviana, com ausência de respaldo científico mas recheados com impressões pessoais e políticas, quanto a: incapacidade física dos peixes em

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ultrapassarem obstáculos com desnível superior a 8m; alta seletividade dos dispositivos de passagem para peixes perante a grande biodiversidade e riqueza dos nossos peixes; ausência de anádromos e a presença de potamódromos; alto custo das estruturas; preferência pelas estações de piscicultura para repovoamentos de reservatórios; inadeqüabilidade dos peixes migradores aos ambientes aquáticos semilênticos nos reservatórios, entre outros pressupostos. “O desconhecimento da habilidade das espécies em transpor escadas, aliado as observações e experimentos localizados de curta localização levou, principalmente entre as décadas de 60 a 80, à crença generalizada, tanto no âmbito do setor elétrico como no meio científico, de que as escadas seriam ineficientes como mecanismos de transposição para desníveis superiores a 8m. Essa crença, aliada aos aspectos legais, contribuiu para que a construção de escadas para peixes fosse abandonada” (THEMAG, 1999). Apesar da importância das águas no mundo, não se sabe a quantidade de barramentos existentes no país sejam cadastrados ou não, independentes da sua finalidade, evidenciando-se, assim, o descontrole oficial nas intervenções sobre a água com exceção parcial no setor energético desenvolvido principalmente sobre a plataforma hídrica. Os valores quantitativos desses empreendimentos encontram-se, na maioria das vezes, quando há, interiorizada em instituições públicas “independentes” locais sem o aparente interesse informativo, defendendo posturas corporativas ou mesmo devido ao desconhecimento, desinteresse e ausência de compromisso cívico e ambiental. Há cerca de 840 aproveitamentos energéticos operando, em construção ou outorgados até 2002 (ANEEL, 2003) e cerca de 70.000 açudes só no nordeste (CIÊNCIA HOJE, 2004; ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 1997). Contando-se com os barramentos menores, caseiros e/ou não cadastrados, as barragens para irrigação, laser, rejeito, contenção ou retenção, abastecimento e com usos múltiplos, o total deve ser significativamente maior.

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Tabela 1-1: Barramentos Nacionais (Martins, 2004) Barramento Operando Construção Outorgado Total Referência UHE 140 17 27 184 ANEEL PCH 242 28 187 457 ANEEL CGH 159 1 40 200 ANEEL Açude (Nordeste) 70.000 70.000 CIÊNCIA HOJE Abastecimento Irrigação Contenção ou Regularização Rejeito (MG) 434 434 GAZETA MERCANTIL Total 71.275

É indiscutível a relevância da nossa ictiofauna mas apesar da quantidade de barramentos, seguramente superior aos 72.000, não há mais do que 40 estruturas para a transposição de peixes operando, sendo que uma parte significativa foi implantada entre as décadas de 20 e 50 no século passado, com desnível inferior a 8m (MARTINS, 2004). A importância dos dispositivos para a passagem de peixes tem se revelado com as estruturas recentes implantadas com sucesso em diversas regiões do país gerando estudos e pesquisas como as desenvolvidas pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – USP, Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRS e Universidade Federal do Tocantins – UNITINS, além da constância crescente de artigos em seminários e simpósios nacionais e internacionais incorporados em áreas distintas da ciência. Nos projetos atuais de uso da água, o Estudo de Impactos Ambientais e o Relatório de Impacto sobre o Meio Ambiente, EIA-RIMA, são os instrumentos legais que disciplinam a implantação e monitoramento de um STP, desde que necessários, mas urgem, ainda que tarde, ingestões nos empreendimentos existentes sem estas estruturas. Os Estados de São Paulo com a Lei nº 9.798 (1997), Minas Gerais com a Lei nº 12.488 (1997), Pará com a Lei nº 5.886 (1995) e Espírito Santo com a Lei nº 4.489-N (1999) possuem legislações que obrigam a implantação de STP’s nas Barragens. Há, em tramitação na esfera federal, um projeto de Lei nº 4.630, para obrigatoriedade nacional dos STP’s.

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2 OBJETIVOS Este trabalho apresenta o histórico dos Sistemas para a Transposição de Peixes Internacionais, alguns modelos tradicionais e aspectos de dimensionamento segundo os padrões internacionais. Os modelos internacionais não devem ser aplicados aos peixes neotropicais indiscriminadamente sob risco de insucessos como outrora demonstrou a experiência nacional.

2.1 Objetivo Geral Apresentar um panorama internacional dos sistemas para a transposição de peixes e identificá-los como uma das alternativas para mitigação dos efeitos danosos devido ao barramento de rios.

2.2 Objetivo Específico Apresentar um sistema para a transposição de peixes neotropicais comprometido com a diversidade ictíica nacional.

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3 METODOLOGIA DO TRABALHO No exterior, principalmente entre os países desenvolvidos, os sistemas para a transposição de peixes constituem-se num tema difundido nos meios científicos e leigos, amparados através de legislações específicas, sendo objeto de estudos em várias áreas da ciência, visto que é multidisciplinar. O Brasil encontra-se num estágio embrionário de conhecimento relacionado com o tema, não se contando com estudos e pesquisas específicas consolidadas. O conhecimento, quando existente, está fracionado entre diversos profissionais, respaldados em pressupostos pessoais. Apresenta-se uma pesquisa com o material disponível internacional e nacional, sendo que parte relevante foi obtida em meio eletrônico em “sites“ especializados. Devida a escassez de literatura ou profissionais habilitados no cenário nacional, este trabalho foi embasado, não exclusivamente, na dissertação de mestrado, única sobre o tema no Brasil, apresentada em 2000, na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Engenharia (MARTINS, 2000). Fez parte do material consulta ao projeto do sistema para a transposição de peixes, tipo escada para peixes, na AHE Lajeado, no rio Tocantins, estado de Goiás, operando desde 2000. Incluí-se uma visita para diagnóstico da operação da escada realizada em 2003 por uma empresa de consultoria paulista.

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4 JUSTIFICATIVA O Brasil desperta para as causas ambientais e os bens renováveis, como os peixes continentais nacionais, esquecendo um passado não tão longe em que as decisões não continham preocupação ou comprometimento ambiental. Nos países do Primeiro Mundo, principalmente do Hemisfério Norte, há investimentos maciços em atividades com meio ambiente onde se destacam os peixes como um bem renovável com implicações no laser, comerciais, esportivas, industrial. O Brasil inicia o conhecimento da sua identidade com o turísmo, a natureza e biodiversidade privilegiada e utilização do meio ambiente como uma fonte de recursos econômicos, sob essa ótica, faz-se necessário à recuperação dos ambientes aquáticos fluviais modificados devidos às intervenções humanas para usufruir algum benefício tais como a geração de energia, contenção de cheias, abastecimento, transposição de embarcações, irrigação, contenção de resíduos ou laser. A recuperação dos ambientes aquáticos modificados devido aos barramentos pode passar pela alternativa de recuperação da fauna ictíica e os benefícios ambientais, esportivos e comerciais resultantes. Considerar um sistema para a transposição de peixes, como nos países desenvolvidos, como uma alternativa viável e efetiva, depende, ainda, de investimentos em ciência aplicada relacionada ao tema e o comprometimento ambiental dos profissionais envolvidos.

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5 ESTADO

DA

ARTE

SOBRE

OS

SISTEMAS

PARA

A

TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES 5.1 Introdução Há diversos tipos de dispositivos utilizados para facilitar a migração de peixes através dos barramentos ou obstáculos naturais. O nome genérico desses dispositivos, no Brasil, é Sistema para Transposição de Peixes: STP. Há, basicamente, os seguintes tipos de STP´s: escadas, elevadores, eclusas, híbridos e outros alternativos. A denominação internacional na língua inglesa para o tipo escada é: “fishway”, “fishladder”, “fishpass”, ou ainda, “fish facilities”; para o tipo eclusa é: “fishlock” e para elevador é: “fishelevator” ou “fishlift”. No exterior, principalmente no hemisfério norte, o STP está consolidado, sendo objeto indiscutível de todos os projetos fluviais ou marítimos que envolvam a sobrevivência dos peixes. Estes dispositivos são compostos, basicamente, com: entrada, corpo condutor e saída. Sob a ótica da engenharia, destinam-se a facilitar a migração reprodutiva ou trófica dos peixes vencendo obstruções naturais ou não, mediante a passagem de um volume de água, de montante para jusante, favorecido pelo gradiente hidráulico, em condições controladas no que se refere à vazão, níveis, velocidades, linhas de fluxo e geometria da estrutura, de modo a atender às necessidades intrínsecas dos peixes, sem causar o seu cansaço excessivo. LARINIER, 1999, definiu um STP como sendo um dispositivo para atrair e conduzir seguramente a migração de peixes: trófica e reprodutiva, aos seus ambientes. Segundo MORISHITA, 1995, deve-se ampliar a dimensão simplista da concepção de um STP como sendo uma passagem para peixes migradores pois se exclui outros importantes organismos que também utilizam este sistema. Recomenda que o termo adequado seja biopassagem (“bio-path”) definida como estrutura artificial em águas continentais, que os organismos utilizam para migração reprodutiva, trófica ou simplesmente deslocamento, que incorpora a filosofia de biodiversidade. A migração dos peixes ocorre nos sentidos jusante para montante (ascendente), e montante para jusante (descendente). A migração ascendente é contrária ao fluxo do curso d’água e objetiva, basicamente, à reprodução em locais apropriados. A

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migração descendente, isto é, na direção da foz do rio, objetiva a procura de locais favoráveis quanto à alimentação, temperatura e às condições físico-químicobiológicas. O STP deve contemplar o movimento dinâmico nos dois sentidos. O STP mais simples é o tipo escada com soleira ou degrau, “pool & weir”, constituindo-se

numa

série

de

reservatórios

ou

tanques

escalonados

seqüencialmente em forma de degraus. Os reservatórios são separados por soleiras ou degraus. Os peixes, na migração, transpõem os degraus ou soleiras, passando entre os reservatórios ou tanques, durante a piracema, nadando pela lâmina d’água descendente ou saltando. Nas Figuras 5-1 e 5-2, apresenta-se uma representação deste tipo. As soleiras ou degraus possuem a finalidade de controlar a permanência de níveis d’água e dissipar a energia na forma de perdas localizadas com a turbulência nos tanques. A energia é dissipada de modo a favorecer a ascensão dos peixes sem causar o seu cansaço. Atendendo-se à necessidade dos peixes que migram pelo fundo, introduziu-se, na soleira entre tanques, um orifício, de modo a favorecer a passagem destes peixes, evitando-se a intransponibilidade e seu cansaço prematuro. Esse tipo de estrutura é conhecida como escada com orifício, “weir & orifice”. Na Figura 5-3 apresenta-se uma representação deste sistema. Na Bélgica. por volta de 1920, o cientista especializado em peixes G. Denil, propôs um STP composto por soleiras especiais, que dissipavam energia através do refluxo do escoamento devido à forma das soleiras centrais. Estas soleiras foram concebidas para proporcionarem velocidades máximas no centro do STP e menores nas adjacências, de modo a favorecer a ascensão de peixes específicos. Essa estrutura possui o nome de seu autor, tipo escada Denil, foi desenvolvida para espécies do hemisfério norte, que migram no sentido dos oceanos para as cabeceiras dos rios (anádromos ou diádromos), vencendo as distâncias com a atividade natatória de fundo ou superficial. Na Figura 5-4 apresenta-se uma representação deste sistema. Um dos STP’s mais utilizados é a escada Vertical Slot, “Hell’s Gate” ou “pool & jet”. Neste tipo de estrutura, a soleira ocupa parte do canal, permitindo a passagem do fluxo e dos peixes por canais laterais livres, com um ou dois jatos. Foi desenvolvida

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para peixes que migram nadando pelo fundo ou superficialmente. Na Figura 5-5, apresenta-se uma representação deste sistema. O sistema mecânico denominado: eclusa de peixes, “fish lock”, funciona com um conduto interligando montante com jusante, de forma adequada para atrair os peixes, operando em fases de transposição: fechamento da saída e favorecimento ao acesso das espécies pela entrada; fechamento da entrada, com o conseqüente aprisionamento dos peixes; abertura da saída com inundação do recinto e a passagem das espécies. Na Figura 5-6, apresenta-se uma representação deste sistema. O elevador dos peixes, “fishlift” ou “fishelevator”, é outro sistema mecânico, como também a eclusa, que consisti em caçamba-tanques posicionadas no lago a jusante, de forma adequada para atrair os peixes e que opera em fases de transposição: abertura da caçamba para acesso das espécies; alteamento da caçamba com os peixes; transporte e deposição dos peixes à montante. Na Figura 5-7, apresenta-se uma representação deste sistema. Outros tipos de STP’s surgiram para atender às necessidades específicas. Alguns alternativos como a embarcação transportadora de peixes indicada para altas quedas de barramento onde há eclusas para embarcações, conforme Figura 5-8, ou misto, como, por exemplo, atração e armazenamento em caçambas transportadas por veículos (“Trap and Truck”), conforme Figura 5-9, ou até por meio de canal artificial com várias utilizações, conforme Figura 5-10. Os tipos, variantes e detalhes dos STP’s são intermináveis dependendo das características locais, dos cardumes e das condições de contorno o que impedem a generalização e universalização dos conhecimentos. Ver Figuras 5-11 e 5-12.

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Figura 5-1: STP tipo escada com soleira ou degrau.

Figura 5-2: STP tipo escada com soleria ou degrau. Fonte: Nakamura

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Figura 5-3: STP tipo escada com orifício.

Figura 5-4: STP tipo escada Denil. Fonte: Larinier

Figura 5-5: STP tipo Vertical Slot com 2 jatos. Fonte: Larinier

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Figura 5-6: STP tipo eclusa.

Figura 5-7: STP tipo elevador.

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Figura 5-8: STP tipo embarcação transportadora.

Figura 5-9: STP tipo misto.

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Figura 5-10: STP tipo canal lateral. Fonte: Nakamura

Figura 5-11: STP tipo escada em serpentina. Fonte: Nakamura

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Figura 5-12: STP tipo escada alternada. Fonte: Nakamura

5.2 História dos STP’s O início dos STP’s ocorreu quando o homem observou a dificuldade dos peixes de se locomoverem diante dos obstáculos geológicos naturais, fossem elas as quedas abruptas, tipo cachoeiras ou corredeiras íngremes, e resolveu facilitar

sua

movimentação, visando sua sobrevivência no ecossistema e a perpetuação das reservas pesqueiras para atividades esportivas ou profissionais. O número de STP’s implantados no mundo é cerca de 13.000 unidades (apud MARTINS, 2000), concentrado em países desenvolvidos. Ver um STP que a natureza nos ofereceu na Figura 5-13.

Figura 5-13: STP Natural (Japão).

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Com o desenvolvimento tecnológico e das necessidades humanas, o homem passou a interferir sistematicamente no ambiente, principalmente no hídrico, alterando-o segundo as suas necessidades e prioridades, nas quais, raramente, o ecossistema mereceu atenção relevante. Os barramentos artificiais passaram a se multiplicar visando irrigação, lazer, contenção de cheias e, principalmente, a geração energética, tornando inacessível a transposição de peixes migradores e a sua reprodução nas águas de montante o que, juntamente com a degradação ambiental crescente, resultou em conseqüências desastrosas ao ecossistema. Assim os STP’s começaram a serem construídos para minimizarem, em parte, os efeitos da intervenção humana. Na fase embrionária alguns STP’s fracassaram devido ao desconhecimento. Assim, como uma das alternativas possíveis, optou-se pelas estações de piscicultura para repovoamento interferindo-se mais ainda no ambiente. No exterior as estações de piscicultura existem nas fazendas de peixes voltadas ao comércio e indústria. No século 17, em 1640, isto é, há mais de 360 anos, na Europa, Suíça, na cidade de Bern, rio Aar, (GODOY, 1985), tem-se o registro do primeiro STP, com pouco mais de 2m de altura vertical, em um obstáculo natural, construído com base na sensibilidade do proponente, sem um fundamento científico consistente, para peixes anádromos. O primeiro STP num barramento artificial foi construído para peixes anádromos, no rio Thiet, em Perth, Escócia, em 1828, (GOBIN & GUÉNAUX, 1907), tipo escada com degraus. O projeto e a execução foram da iniciativa privada, proprietária de outras usinas neste rio. A sua forma foi idealizada por M. Smith Deanston, (GODOY, 1985). O sucesso deste empreendimento fomentou a iniciativa em barramentos existentes, novos ou em obstáculos naturais, em outros países. A França iniciou a construção desses sistemas em data anterior a 1789, pois, nesta data, em Pontgibaud, no rio Sioule, foram contados 1.200 Salmões que migraram através de um STP, tipo escada com degraus (GODOY, 1985). Outros STP’s foram instalados em barramentos franceses, preferencialmente, para peixes anádromos (GOBIN & GUÉNAUX, 1907). Segundo LARINIER, 1990, há mais de 300 STP’s construídos nos últimos 20 anos, resultado de estudos em modelos reduzidos e verificações de protótipo, sendo ainda insuficientes frente aos 8 000 barramentos.

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A Noruega é o país europeu com a maior quantidade de STP’s, tendo cerca de 420 unidades (GRANDE, 1996), a maioria tipo escada com degraus e tipo Denil. Em 1872, foi construído um STP, tipo escada com degraus, para um obstáculo natural, no rio Gaular, para peixes anádromos (GRANDE, 1990). No rio Sire instalou-se um STP tipo escada com degraus, para peixes anádromos, em madeira, em 1880, com 285m de comprimento e uma altura vertical de 27m, através da iniciativa privada, (LANDMARK, 1983). Em 1879, EUA, Virginia, o Sr. Marshall MacDonald, segundo a literatura, (ORSBORN, 1984), disponibilizou, aos interessados em investir, um STP tipo escada original usando uma declividade longitudinal de 1V:3H, com redutores de velocidades superficiais na saída e no interior do canal. Este dispositivo não foi detalhadamente analisado devido às suas nuances construtivas, sendo abandonado, mas marcou pela inovação (ver Figura 5-14).

Figura 5-14: STP tipo escada (Marshall MacDonald).

No mesmo período, em 1890, na Europa, Noruega, o Sr. A. Landmark apresentou um novo modelo de STP tipo escada vertical slot, com um jato, com o degrau inclinado em relação ao canal sem encontrar a parede oposta do canal, formando aberturas verticais laterais, (McLEOD, 1941, LANDMARK, 1883), conforme Figura 515. Até o ano de 1900, os projetos dos STP’s resumiram-se, quase exclusivamente a dispositivos tipo escada com degraus, com concepção em caráter intuitivo e uma pequena parcela de conhecimento da bioengenharia. Muitas patentes foram registradas, mas em todas elas o objetivo era apenas o de dissipar a velocidade no

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interior do canal, para permitir a passagem dos peixes, sem respeitar as necessidades dos maiores interessados: os peixes.

Figura 5-15: STP tipo escada Vertical Slot com um jato (Landmark).

Segundo OSBORN, 1984, os estudos internacionalmente relevantes, propulsores do desenvolvimento dos STP’s, todos voltados aos peixes anádromos, foram: a)

G. DENIL, Bruxelas, Bélgica, 1908 a 1932;

b)

British Institution of Civil Engineers, Committee on Fish Passes in England, 1936 a 1938;

c)

McLeod e Nemenyi na Universidade de Iowa, 1939 a 1940;

d)

BELL e outros, no desenvolvimento de degraus para STP’s, no rio Fraser, British Columbia, 1943 a 1946;

e)

Bonneville Fisheries Engineering Research Laboratory, Washington, 1951 a 1972.

Em 1909, na Europa, Bélgica, Bruxelas, o cientista G. DENIL, publicou um artigo sobre um novo STP tipo escada, baseado nos princípios científicos disponíveis, em que utilizou a dissipação de energia para favorecer a ascensão dos peixes anádromos. Ao longo do tempo este tipo de sistema foi otimizado por outros estudos, com ênfase físico-biológico e que resultaram na sua concepção atual desenvolvida para facilitar a transposição de Trutas e Salmões, principalmente. Denil foi o primeiro cientista a estudar o hábito e a capacidade mecânica dos peixes anádromos e aplicar os princípios da engenharia hidráulica para facilitar a sua ascensão, ver Figura 5-16 (CLAY, 1995).

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Figura 5-16: STP tipo escada (Denil).

O Instituto Britânico de Engenharia Civil, Comitê para STP’s, desenvolveu estudos importantes, antes da 2a Guerra Mundial, 1942. Há um apêndice com as investigações realizadas por White e Nemenyi sobre STP’s para: dispersão do jato, tanques, capacidade natatória dos peixes anádromos, relação entre a declividade, profundidade e vazão no canal e jatos submersos. Foi, também, objeto deste comitê, a otimização do STP tipo Denil, para chegar à forma em que são utilizados até hoje (CLAY, 1995). A construção da barragem Bonneville, rio Columbia, EUA, entre 1937 e 1938, propiciou o desenvolvimento de novos STP’s. A concepção deste projeto aglutinou a experiência de engenheiros e biólogos especialistas em peixes anádromos, que resultou num sistema com dimensões maiores do que as até aquela data apresentadas, adequadas ao pico de migração, complexas e eficientes. Foram implantados vários pontos de atração dos peixes, inclusive no sistema gerador de energia: Casa de Força. Durante a sua construção foram operadas eclusas provisórias para transposição ascendente e, também, dispositivos para garantirem a migração descendente dos peixes.

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Figura 5-17: STP´s em Bonneville e John Day, rio Columbia Fonte: NWPPC

A Universidade de Iowa patrocinou um estudo sistemático sobre os STP’s consistindo em testes com cinco variações de escada: degrau, orifício, soleiras dissipadoras seqüenciais e alternadas, vertical slot e Denil, onde as necessidades e as preferências dos peixes anádromos foram priorizadas. NEMENYI, 1941, publicou suas anotações bibliográficas sobre parte dos STP´s existentes na Europa e Estados Unidos onde se depreende que nenhum dos empreendimentos listados foi elaborado com base científica consistente.

Figura 5-18: STP tipo Vertical Slot com 1 jato Fonte: Larinier

Durante 1945 e 1946, depois de exaustivas verificações em modelo reduzido, foi construído o STP tipo escada Hell’s Gate, vertical slot com dois jatos, no rio Fraser, British Columbia, EUA, com soleiras verticais para reduzir a velocidade central do canal, duas aberturas laterais verticais e dissipadores verticais para as aberturas.

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Este tipo de estrutura foi projetado para locais onde há grande flutuação dos níveis d’água, que podem comprometer à operação do STP, ver Figura 5-19 (CLAY, 1995).

Figura 5-19: STP tipo Vertical Slot com 2 jatos (Hell’s Gate)

O STP tipo escada Hell’s Gate considerou, na sua concepção e no seu dimensionamento: o pico de peixes anádromos migratórios, o volume d’água mínimo por unidade de peixe, fatores biológicos que interferem ou podem induzir a passagem dos peixes, tais como: odor, hormônio, etc. O programa do projeto do STP tipo escada Hell’s Gate, de 1951 a 1972, envolveu estudos de monitoramento dos anádromos, comportamento, estímulos, sensibilidade e reprodução dos peixes, efetuados por técnicos da engenharia e biologia e auxiliados por modelos reduzidos para testes experimentais. Os estudos importantes referem-se à luminosidade necessária, principalmente durante a noite, capacidade, declividade longitudinal e velocidade do fluxo. O programa, em 1962, desenvolveu o STP tipo escada para a barragem Ice Harbor, no rio Snake, EUA, composto por soleiras superficiais laterais duplas e orifícios, sendo que a região central não galgável, possui uma aba para montante destinada amortecer o fluxo. Este tipo de estrutura, devido ao sucesso alcançado, foi implantado em várias outras barragens do sistema dos rios Columbia e Snake, ver Figura 5-20 e 5-21 (COLLINS, 1960).

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Figura 5-20: STP tipo escada (Ice Harbor). Fonte: Larinier

Figura 5-21: UHE Ice Harbor, EUA. Fonte: NWPPC

Nos países baixos, principalmente a Holanda, há uma identidade nítida com a água, com origem perdida no tempo. A experiência com STP’s vem desde 1925, com a finalidade de facilitar à passagem de peixes anádromos e de enguias, objetos de industrialização importante na economia local e para exportação. Na Dinamarca, segundo LONNEBJERG, 1990, há muitos STP’s utilizados em hidrelétricas e principalmente em 600 reservatórios para criação de peixes: “fish farms”, podendo chegar a 700 unidades. O principal STP utilizado é o tipo escada Denil e o com degraus.

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Na Rússia, um dos primeiros STP’s foi construído no rio Volkhov, em 1926, mas sem o desejado sucesso. Em 1938, no rio Tuloma, implantou-se, com êxito, um STP tipo escada com degraus, com altura vertical de 20m, comprimento de 513m, visando o livre acesso e a reprodução de enguias, Salmões, Trutas e esturjões para manutenção do estoque pesqueiro, abastecimento alimentar local e industrialização para exportação, principalmente do caviar e enguias defumadas (KIPPER, 1967). Na Austrália, até 1982, existiam mais de 55 STP’s em operação para migração fluvial, (HARRIS, 1984). O projeto e a construção dos STP’s está incorporado na legislação nacional, porém Harris relata que na costa leste havia 29 STP’s sendo 18 com alturas inferiores a 2m e os demais superiores a 8m e indica que: 75% destes dispositivos operavam insatisfatoriamente devido ao projeto ser baseado na experiência Européia e Norte Americana, esquecendo-se das espécies nativas, que possuem capacidade natatória, ciclos e necessidades diferentes (CLAY, 1995). Há, também, devido as suas fronteiras marítimas, uma preocupação com STP’s em barragens para comunicações marítimas-fluviais o que, segundo JACSON, 1996, resultaram em 1000 passagens de peixes. Na China, apesar da vasta malha hídrica com barragens, chegando às quantidades superiores a 85.000 (XIANGKE LU, 1986), sendo 4.546 com a finalidade de geração energética (25 Usinas de grande porte: potência superior a 250MW, 95 médias: potência entre 25 e 250MW e 4.426 pequenas: potência entre 0,5 e 25MW), há poucos STP’s, cerca de 50, dos quais poucos funcionam satisfatoriamente (WANG, YA-PING, 1990). O maior STP de 15m de altura produziu resultados insatisfatórios e foi abandonado. O peixe principal deste país é a carpa adaptada aos ambientes lênticos, como os dos reservatórios. Há segundo a literatura referida, intervenções para evitar a mortalidade de peixes pelo acesso às tomadas d’água e turbinas com a utilização de elétrodos criando malhas repulsivas. Há nesse país, em construção, a maior Hidroelétrica do mundo em potência de geração: Três Gargantas, no rio Yangtse, onde, entre outros problemas ambientais, há possibilidade de extinção dos esturjões (peixe anádromo caracterizado como de grande porte e do qual as ovas produzem o refinado produto de consumo denominado caviar), fonte alimentar dos ribeirinhos e produto industrial importante, devido à inexistência de um sistema para a transposição de peixes.

27

Os estudos sobre STP’s evoluíram sob a ótica biológica e hidráulica nas últimas cinco décadas, fruto da preocupação mundial com o ecossistema e do interesse de preservação das espécies e da atividade pesqueira profissional e/ou esportiva, ou seja: a permissão ao livre acesso dos peixes significa a reprodução e a possibilidade da perpetuação das espécies. O primeiro manual significativo para projetos de STP’s foi publicado por CLAY, em 1961, definindo um STP como uma passagem de água que contorna ou atravessa uma obstrução, onde, pela dissipação da energia, favorecesse a ascensão dos peixes, sem causar o seu cansaço excessivo. No Canadá, Alaska, devido às montanhas inóspitas e clima desfavorável, o Dr. ZIEMER, 1962, desenvolveu um STP baseado no tipo Denil, em alumínio prémoldado, para locais onde o acesso só é viável por estradas de ferro ou pelo ar. Este modelo é conhecido como STP tipo escada Alaska. A Aeroceanics Fish Corporation, 1976, desenvolveu e patenteou um modelo similar construído com fibras de vidro reforçadas e iluminação artificial, destinado aos locais com carência espacial ou de acesso difícil (ver Figura 5-22).

Figura 5-22: STP tipo espiral (Alaska).

Na América do Sul, só neste final de século despertarmos da hibernação sobre a sobrevivência dos peixes migradores e as conseqüências derivadas de alterações no ecossistema. A Venezuela, de acordo com informações não tão recentes, possui apenas um STP no rio Guanare, com 5m de altura vertical, e com funcionamento abaixo do desejável; o Uruguai possui um STP tipo eclusa, no rio Uruguai, barragem de Salto Grande, com uma altura vertical de 35m; a Argentina, no rio Carcaranã, afluente do rio Paraná, possui três STP’s operando durante décadas, nas barragens

28

de Andino, Lucio .V. Lopes e Carcaranã, além da Usina Yaciretá e nos projetos Binacionais de Corpus e Garabi. No Brasil há menos de 50 STP’s, sendo que a maior parte em açudes no nordeste, em rios não perenes. Nos demais países não há registros bibliográficos disponíveis (QUIRÓS, 1988). No Brasil, quando as primeiras barragens hidroelétricas começaram a ser construídas, no início deste século, preocupou-se em proteger cardumes de peixes de piracema, potamódromos, com a implantação dos STP’s. Em 1911, numa iniciativa pioneira latino-americana, no rio Pardo, Santa Rosa de Viterbo, São Paulo, na Usina Itaipava, foi construído um dos primeiros STP’s tipo escada com degraus, com 7m de altura vertical, pela iniciativa privada (Grupo Matarazzo), ver Tabela 5-1 (GODOY, 1985). Tabela 5-1: STP’s Nacionais (MARTINS, 2000) STP ALTURA (m) <8 7

ANO

RIO

LOCAL

BARRAGEM

1.906 1.911

SP SP, Sta Rosa de Viterbo

Salto Grande Itaipava

D D

SP, Guará

São Joaquim

D

<8

CPFL

1.913 1.920 1.926

Atibaia Pardo Sapucai Paulista Jacaré Guaçu Mogi Guaçu Sapucai Mirim

SP, São Carlos SP, Pirassununga SP, Mupuranga

Gavião Peixoto Cachoeiras de Emas Dourados

D O D

<8 3 <8

1.942

Sorocaba

SP, Tatuí

Fazenda Cachoeira

D

6

1.943 1.959 1.960 1.971 1.972 1.973 1.973

Tibagi Triunfo Piranhas Paranapanema Tijuco Taquari Jacuí

6 4 7 15 10 9 5

Jacuí

D

5

Portobrás

1.973 1.973 1.980 1.985 1.992 1.994 1.999 1.999

Jacuí

D D O D O D V E

5 7 15 2 27,3 10,5 17 20

Portobrás DNOCS

Itapocu Paraná Mogi grande Paraná

Salto Mauá Pilões São Gonçalo Piraju Salto Moraes Bom Retiro do Sul Amarópolis Anel de Dom Marcos Fandango Mendubim Poço do barro Guaramirim Itaipu Mogi Guaçu Igarapava Sergio Motta

D D D O D D D

1.973

PR, Monte Alegre PB, Antenor Navarro PB, Souza SP, Piraju MG, Salto Moraes RS, Bom Retiro do sul RS, Amarópolis RS, Anel de Dom Marcos RS, Cachoeira do Sul RN, Açu CE, morada nova RN. PR, Itaipu SP, Mogi Guaçu MG, SP, Porto Primavera

CPFL Central Electrica Rio Claro CPFL Cia. Fiação e Tecidos Santa Adélia Indústrias Klabin DNOCS DNOCS Cia de Força e Luz Santa Cruz CEMIG Portobrás Portobrás

2.000

Paraná

SP, Porto Primavera

Sergio Motta

O

20

CESP

2.001

Tocantins

MG, Lajeado

Lajeado

O

30

Investco

1.911

TIPO

Empreendedor CPFL Grupo Matarazzo

Itaipu CEMIG CESP

Tipo: D= degraus; E= elevador; O= orifícios; C= canal lateral; V= vertical slot Nos EUA há mais de 1.825 barramentos para geração de energia, sendo que 9,5% e 13% apresentam STP’s para favorecerem, respectivamente, a ascensão e o descenso dos anádromos: Salmões, Trutas, além das enguias (FRANCFORT,

29

1994). Só o rio Columbia possui mais de uma centena de STP’s (WILLIAMS, 1995). São

considerados

como

um

dos

centros

desenvolvidos

sobre

o

tema,

depreendendo-se uma preocupação comprometida com o ambiente e balizada por regras legais rígidas, inclusive com obrigatoriedade de instalação e manutenção de passagens da ictiofauna. Os projetos de STP’s passam por estudos ictiológicos severos de concepção e monitoramento. Nenhum barramento é construído em cursos d’água onde há peixes migradores, sem que a sobrevivência dos peixes esteja perfeitamente equacionada. Há uma comunhão explícita entre a engenharia, biologia e a ecologia no trato destas questões. Existem barramentos com vários STP’s, como por exemplo, no rio Colúmbia, a barragem de Bonneville, com 60m de altura, possui 3 STP’s tipo escada com degraus, 3 STP’s tipo eclusa e 6 passagens secundárias, tipo “bypass” (CLAY, 1995). A manutenção dos diádromos é essencial para a economia americana movimentando US$ 25bilhões/anuais, gerando 300.000 empregos diretos e 17milhões indiretos (ODEH, 1999). O Japão, com uma superfície territorial limitada, com menos de 5% da área do Brasil, privilegia os recursos naturais auto-renováveis, como o caso dos peixes e possui mais de 10.000 STP’s, alguns com mais de 20m de altura, que favorecem tanto à ascensão quanto ao descenso (KUMAR, 1995; CLAY, 1995). Há STP’s de todos os tipos, portes, para todas as modalidades de barramento e obstáculos naturais. A importância desse tema é tal que acontecem simpósios qüinqüenais internacionais na cidade de Gifu desde de 1990. As alturas dos barramentos aumentaram, principalmente dos que visavam à geração de energia, acompanhando o desenvolvimento tecnológico, e os STP’s, seguindo essa tendência, transpuseram desníveis da mesma ordem de grandeza, ver Tabela 5-2. Tabela 5-2: Altura dos STP's Tipo Escada (MARTINS, 2000). BARRAMENTO B (m)

LD (m)

STP L (m)

i (%)

∆yTOTAL

RIO

FINALIDADE, NOME

TIPO

EUA, Oregon

Columbia

Energia, John Day

O

70

UA, Oregon EUA, Oregon EUA, Oregon EUA, Oregon Japão Japão

Columbia Columbia Columbia Clackamus Nita Oyodo

Energia, McNary Energia, The Dalles Energia, Bonneville Energia Energia, Mehoro Energia, Takaoka

O O O D O O

67 61 60 59 40 38,9

PAÍS, LOCAL

2.720

2

(m)

30

Noruega, Modalselva Noruega, Fiskumfoss Noruega, Fiskumfossen Japão Japão Japão, Brasil, Lajeado Brasil, Itaipu Suécia, Stornorrfors Noruega, Malselvfossen Escócia, Tongland Escócia, Earlstoun URSS Brasil, São Paulo Brasil, Minas Gerais Brasil, Ceará Brasil, São Paulo

Nansen Nasen Saru Ibi Nippara Tocantins Paraná Umeälven Dee Ken Tuloma Paraná Grande Paranapanema

Energia, Hellandsfossen Energia Energia, Fiskumfossen Energia, Nibudani Energia, Nisidaira Energia, Shirimaru Energia, Lajeado Energia

O D O O O I O C

Energia Energia, Malselvfossen

D O O D

Energia Energia, Porto Primavera Energia, Igarapava Açude, Poço do Barro Energia, Piraju

O V D O

4 291 290

2 5

3 5 3

10

4

10 12 12

316 700 3.000

10 5

260 500

9 5

136 513

15 4 17 6 9 17

280 163 84

34,5 35 35 32 31,5 30 30 127 23 23 21 21 20 20 17 15 15

Tipo: O= escada com orifícios, I= escada tipo Ice Harbor, D= escada com degraus, C= canal; V= vertical slot; B= base do canal, LD= comprimento do descanso, L= extensão, ∆ytotal= desnivel, i= declividade longitudinal. Os STP’s tipo: Eclusa ou Elevadores são recentes. É creditado ao Sr. Mallch, em Perth, Escócia, próximo ao ano de 1900, o início da possibilidade de utilização dos elevadores e eclusas como um STP, mas devido à carência tecnológica da época e à própria altura dos barramentos, que raramente superavam os 10m, onde os STP´s convencionais eram mais adequados, a utilização dos elevadores e eclusas ficou latente, em compasso de espera (CLAY, 1995). A partir de 1920 surgiram barramentos superando os 10m de desnível, o que, aliado ao conhecimento científico em desenvolvimento acentuado (tecnológico, hidráulico, biológico e mecânico) permitiu a utilização dos elevadores e eclusas, pois os STP´s convencionais, para barramentos altos, tornaram-se desfavoráveis devido às grandes distâncias longitudinais para vencer as alturas, alta taxa de mortalidade dos peixes devido ao cansaço excessivo, custo da operação, manutenção e o grau de desconhecimento (CLAY, 1995). Em 1924, no rio White Salmon, nos Estados Unidos, foi testado e patenteado o Elevador de Peixes. Na Europa, por volta de 1933, na Finlândia, segundo a bibliografia, foram instalados os primeiros elevadores, seguido pela Alemanha, no rio Rhine, em Kembs (NEMENYI, 1941) Após a Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento dos Elevadores e Eclusas intensificou-se, principalmente na Europa: Irlanda e Holanda. Na Irlanda, rio Liffey,

31

há 17 eclusas tipo Borland para permitir a passagem de peixes e alturas que variam entre 3 e 42m (CLAY, 1995). Estruturas, tipo Elevadores de Peixe e Eclusas tipo Borland, não tem sido utilizadas no Brasil, excetuando-se um Elevador de Peixes na UHE Engo Sergio Motta, conhecida como Porto Primavera, em implantação. Estas estruturas são pouco seletivas, mas questões relativas à sua adequação, seu posicionamento, operação, custo, etc., devem ser pesquisadas. Na UHE Yacyretá, rio Paraná, Bacia Platina, entre Argentina e Paraguai, foi implantado um sistema tipo elevador com início de operação em 1991, com capacidade para elevar 16t/dia de peixes, atendendo espécies com comprimentos superiores a 1,5m e 70kg. O elevador é alimentado por um canal que injeta água para atração dos peixes na câmara coletora, com vazão variando entre 0,3 e 2,4m3/s. Quando há concentração na caçamba do elevador com capacidade de 15m3, pode elevar 1,5t de peixes. Há pouca informação sobre Sistemas para Transposição de Peixes tipo eclusa. A primeira eclusa instalada nos EUA foi no rio Connecticut, próximo à cidade de Holyoke, mas os resultados foram insatisfatórios e foi substituída por um elevador. Na UHE Salto Grande, rio Uruguai, Bacia Platina, consórcio binacional: Argentina e Uruguai, há uma eclusa para peixes, com desnível de 37m de altura; as estruturas são constituídas por um canal fechado com aberturas controladas por comportas que permitem um fluxo de água permanente. A turbulência da água atrai os peixes migratórios para uma câmara, que é periodicamente fechada e preenchida com água vertida de montante. Os peixes nadam contra o fluxo das águas até saírem no reservatório. Completada a operação, fecham-se as comportas de montante, esvazia-se a câmara inferior, preparando uma nova operação de atração dos peixes. A eficiência deste sistema diminui gradativamente com a altura, tornando-se seletiva quanto à quantidade de peixes que a transpõe e às suas espécies. Alguns autores consideram ser o único sistema eficiente para transpor números elevados de peixes, tanto em quantidade quanto em variedade, para alturas superiores a 25m. Outros autores argumentam que as Eclusas possuem sistema de operação intermitente e sujeito às falhas devido as partes mecânicas e à intervenção humana (GODOY, 1992; MALEVANCHIK, 1984).

32

PAVLOV, 1989, diz que na União Soviética utilizam-se os STP’s tipo escada com degraus para os barramentos com até 10m de desnível e os tipo escadas com orifícios pode ser utilizados para desníveis até 40m, dependendo da capacidade natatória e resistência das espécies. “No que se refere aos custos de implantação, na transposição de desníveis até cerca de 20m, os custos de Elevadores do tipo captura e transporte terrestre e eclusas, seriam equivalentes (CLAY, 1994). Para desníveis de 20 a 60m, o custo das Eclusas equivaleria ao dos Elevadores. Para alturas superiores a 60m, o custo de Elevadores seria inferior ao de Eclusas. Os custos de operação de Elevadores apresentam menores custos de implantação do que as escadas, embora a presença de um maior número de equipamentos, tais como comportas e grades, implique em maiores custos de operação e manutenção (LARINIER, 1987)” (ap. MARTINEZ, 2000). O governo do Paraná construiu um canal, denominado Canal de Piracema, em 2003, interligando o rio Paraná, a jusante da Usina Itaipu, com o seu reservatório. Este canal, considerado o maior canal artificial do mundo para migração da fauna aquática, com cerca de 3km de extensão e vencendo um desnível de 127m, faz parte de um Complexo Turístico destinado às atividades esportivas, ao lazer, turismo e para possibilitar a Transposição de Peixes. Na Tabela 5-3, apresentam-se as vantagens e desvantagens entre os tipos de STP’s, baseado em PASCHE, 1995 e CLAY, 1995 conforme MARTINS, 2000:

33

Tabela 5-3: Comparação entre os Tipos de STP's (MARTINS, 2000)

Escada

TIPO

VANTAGEM

com soleira ou degrau

permite migração trófica; indicado para pouca variação do N.A.; custo de operação e manutenção.

com orifício

favorece peixes de escama e couro; permite migração trófica; indicado para pouca variação do N.A.; custo de operação e manutenção.

Denil

favorece peixes de escama e couro; faixa operativa do reservatório até 2,0m; permite migração trófica; custo de operação e manutenção.

Vertical Slot com um jato

Vertical Slot com dois jatos

favorece peixes de escama e couro; seletividade baixa; faixa operativa do reservatório ampla, acima de 2,0m; permite migração trófica; ascensão com qualquer profundidade sem mudanças significativas das características hidráulicas; custo de operação e manutenção. favorece peixes de escama e couro; seletividade baixa; faixa operativa do reservatório ampla, acima de 2,0m; permite migração trófica; ascensão com qualquer profundidade sem mudanças significativas das características hidráulicas; custo de operação e manutenção.

DESVANTAGEM seletividade alta; restrição na faixa operativa de níveis do reservatório; extensão longitudinal; fixa; seletividade média; restrição na faixa operativa de níveis do reservatório; grande extensão longitudinal; fixa; seletividade média; restrição na faixa operativa de níveis do reservatório; concepção estrutural elaborada; extensão longitudinal; fixa;

concepção estrutural elaborada; extensão longitudinal; fixa;

concepção estrutural elaborada; extensão longitudinal; fixa;

favorece peixes de escama e couro; permite migração trófica; custo de operação e manutenção.

seletividade média; restrição na faixa operativa de níveis do reservatório; percurso de ascensão tortuoso extensão longitudinal; fixa;

Eclusa

permite a migração trófica; sem restrição operativa da Usina; seletividade baixa; independem do desnível; pouca área;

custo de operação e manutenção; depende de operação humana; manutenção constante; concepção estrutural e mecânica sofisticada; fixa;

Elevador

tempo reduzido de percurso dos peixes; independem do desnível (indicada para desníveis maiores do que 30m); controle de quantidades e espécies transportadas; sem restrição operativa da Usina; seletividade baixa pouca área.

custo de operação e manutenção; depende de operação humana; manutenção constante; concepção estrutural e mecânica sofisticada; não permite a migração trófica; índice de mortalidade moderado devido às operações mecânicas envolvidas; fixa; transposição descontínua; depende de operação humana; compromete a migração trófica; favorece ao cansaço excessivo dos peixes; não atende ao volume dos grandes cardumes. depende do layout favorável (meandro) e das condições geológicas; fixa;

Ice Harbor

Misto

custo; móvel;

Canal Lateral

solução ecológica correta

EmbarcaçãoTransportadora

custo; mobilidade e versatilidade; indicada para situações temporárias (desvio, manutenção), móvel.

necessidade de STP para embarcações; depende de operação humana; atende a pequenos cardumes; ciclo longo; compromete a migração trófica

Variações de Escada

34

Canal de Desova

Alternada

Serpentina

custo.

otimiza distâncias longitudinais; indicada como complementar ou em barramentos existentes otimiza distâncias longitudinais; indicada como complementar ou em barramentos existentes

seletiva; baixa diversidade dos peixes; conhecimento das características biológicareprodutiva; fixa; fixa; fixa; seletiva; atende a pequenos cardumes.

5.3 Critérios para os STP’s É evidente a importância mundial dos STP’s, mas as preferências e contingências locais, tais como: a ictiofauna existente ou futura, disposição e tipo dos obstáculos, recursos disponíveis, legislação vigente, consciência social e a relação de forças entre a sociedade e o poder econômico, interferem, diferenciando-os segundo as suas razões intrínsecas. De maneira geral, os projetos de STP’s são determinados pelos critérios biológicos e físicos, sendo que os primeiros condicionam o segundo. Os critérios físicos para atender os critérios biológicos, principalmente pela ótica de menor custo-benefício. Para a determinação dos critérios biológicos essenciais, HARZA, 1996, solicitam-se conhecimentos mínimos quanto à: espécies a serem contempladas e suas rotas migratórias ascendentes e descentes (caminhos preferenciais, distribuição, etc.); quantidade provável dos cardumes, por espécie; dimensão máxima e mínima, incluindo a reprodutiva, das espécies (comprimento, altura, peso); hábitos característicos por espécie (preferências e capacidade natatória, capacidade de saltar, período, atividade e hábito (noturno/diurno) migratório) e a ocorrência de locais favoráveis à reprodução (lagoas marginais, matas marginais, condições limnológicas, correntes adequadas, etc.). A determinação das características físicas do STP, para atender aos critérios biológicos, deve compreender o conhecimento do: desnível geométrico e a flutuação nos níveis d’água prováveis a montante e a jusante; velocidades do fluxo durante a estiagem e cheias, preferencialmente antes e depois do empreendimento e o “Layout” do local. Procurando-se disponibilizar os conhecimentos bibliográficos sobre o tema, apresenta-se um panorama mundial dos Sistemas para Transposição de Peixes para orientar a incipiente tecnologia brasileira e torná-lo acessível à comunidade técnica ou leiga interessada.

35

O comportamento dos peixes do hemisfério norte (“freshwater fish”) diferem dos peixes tropicais (“warmwater fish”) quanto à capacidade natatória, à reprodução, variedade, volume, dimensões, etc., sendo, portanto, os dados apresentados paramétricos e não definitivos. Cientistas especialistas em peixes e Sistemas para a Transposição, apresentaram critérios para projetar STP´s, mas que podem ser aplicados com cautela à realidade nacional. Seguem alguns critérios internacionais, geralmente para diádromos: CLAY, 1995, definiu um critério de escolha do STP tipo escada em função da variação do nível d’água na saída, sem estrutura de controle, conforme Tabela 5- 4. Tabela 5-4 : Critério para o STP em função do Nível D'água na Saída (Clay, 1995)

VARIAÇÃO DO N.A. NA

STP tipo Escada

SAÍDA (M) constante

> 2,0m < 2,0m

com degraus; com orifícios; Ice Harbor. Denil Vertical Slot Vertical Slot

CLAY,1995, citando Jacson, 1950, apresenta o volume de água mínimo para STP’s tipo escada, por peixe (Salmão), como sendo 0,06m3 (60l). BELL, 1984, sugere o volume genérico de 0,004m3/kg (4l/kg), considerando várias espécies de peixes anádromos. As dimensões mínimas recomendadas para os reservatórios (tanques) entre as soleiras-passagem dos STP’s tipo escada, são: 2,4 x 3,0 x 0,60m ou 1,2m, respectivamente largura, comprimento e altura (CLAY,1995). O tempo de ascensão de um reservatório (tanque) para o seguinte, por peixe, é admitido, segundo JACSON, 1950, ap. CLAY, 1995, como sendo de 5 minutos para um STP tipo escada vertical slot (Hell’s Gate) ou de 3 minutos com a taxa de 6,6 a 16min/m. O volume dos peixes admitido em 16h de atividade migratória de anádromos é de 8.000 unidades, resultando em 25 peixes por tanque, CLAY, 1995, recomenda, ainda, a utilização dos volumes de cardumes estimados no STP de Bonneville, no rio

36

Columbia: 100.000 peixes/dia e 10.000 peixes/hora (10%) durante o pico migratório. A referida estimativa volumétrica não pode ser assumida no contexto nacional indiscriminadamente devido às nossas particularidades locais, sob pena de superestimar ou subestimar custos, estruturas e a eficiência. “Por ocasião da sangria do açude Pilões, em 1960, depois de melhoradas as condições da escada, conforme as sugestões propostas, foi efetuada a contagem dos peixes que subiam e obtida uma média de 5 exemplares por minuto, durante o dia, ou seja, 7.200 peixes/dia” (FONTANELE, 1961). A estimativa de peixes que ascendem à escada provisória e experimental de Itaipu, hoje desativada, feita por Borghetti, em 1992, foi de 20.000 exemplares/dia. Nesta estimativa foram considerados apenas os peixes de grande porte como Dourado, Pintado, Piracanjuba, visto que é praticamente impossível a contagem os de pequeno porte (THEMAG, 1998). A capacidade do STP tipo escada, segundo CLAY,1995, pode ser avaliada pela fórmula:

C=

Vtan que Vágua / peixe

(60 * r )

onde: C= capacidade do STP (peixes/hora); Vtanque= volume do tanque (m3); Vágua/peixe= volume de água por peixe (m3); r = taxa de ascensão (tanques/minuto), Vtan que =

assim:

C * Vágua / peixe 60 * r

.

Na Tabela 5-5, segundo CLAY,1995, apresentam-se alguns valores de referência para determinação da capacidade do STP destinado aos anádromos. Tabela 5-5 : Valores de Capacidade de STP's tipo Escada (Clay, 1995) Referência

Espécie/ peso

1/r (min/tanque)

Vtanque (m3)

Vágua/peixe/r

1930

Barragem de Bonneville

Salmão

5

0,11

0,57

1955

Rio Fraser

3,57

0,11

0,40

1956

Rio Columbia

3,3 a 5,8

0,07 a 0,11

0,40 a 0,43

1984

Bell

0,44/kg

-

-

3,2kg

Salmão

0,04

0,10 a 0,16

-

9kg

Salmão

0,11

0,28 a 0,45

Data

37

CLAY, 1995, apresentou valores de projeto de STP para anádromos, constantes da Tabela 5-6.

38

Tabela 5-6: Valores para dimensionamento de STP para anádromos (CLAY, 1995). Local velocidade Entrada profundidade Difusores Desnível entre soleiras ou degraus Espaço para os peixes Velocidade máxima na soleira e orifício Dimensão mínima do orifício Declividade

Valor ótima: 1,2m/s aceitável: 1,2 a 2,4m/s ótima: 1,2m aceitável: 0,5 a 1,2m 0,08 a 0,15m/s 0,30m 0,013m3/kg 2,4m/s 0,30 x 0,30m 6,25 a 12,5%

Segundo PAVLOV, 1989, a entrada do STP deve gerar velocidades atrativas entre 60 a 80% da velocidade crítica da espécie e o ângulo de interseção com o fluxo preferencial não deve exceder a 30o. As velocidades, direção, sentido e forma, no interior do STP podem determinar o sucesso da estrutura. Fluxo com baixas velocidades, 0,2 a 0,5m/s, geralmente nos tanques das escadas, podem corresponder a velocidade de cruzeiro das espécies, enquanto as velocidades altas, 1 a 2,3m/s, geralmente nos orifícios e soleiras e pontos localizados nos tanques, correspondem a velocidade de explosão (PAVLOV, 1989). •

Segundo NAKAMURA, 1995, determina-se a inclinação do canal em função da velocidade dos peixes, que no caso nipônico são pequenos:

•

V
•

U=(10 a 15)*(BL), onde U em m/s e BL é o comprimento do peixe em m;

•

L>3*BL, onde L é o comprimento horizontal do tanque;

•

S=[(100 a 225)/(6*g)]*(BL)=(1,7 a 3,8)*BL, onde S é a declividade longitudinal do canal na forma 1V:SH e g é a aceleração da gravidade em m/s2. Essa equação sugere a máxima declividade entre 1:6 e 1:3 para pequenos peixes, como os japoneses (BL=0,1m) e entre 1:2 e 1:0,5 para peixes maiores (BL=0,5m).

39

PASCHE, 1995, afirma que as velocidades máximas do fluxo nos STP’s ocorrem em pontos localizados, soleiras e orifícios, que devem ser sucedidas de campos com velocidades menores para o descanso dos peixes, de forma a habilitá-los a superarem as velocidades máximas do fluxo nadando ou saltando. É necessária uma área de “descanso”, com comprimento mínimo de 2,0m e profundidade de 0,60m. Aconselha, também, a taxa de turbulência máxima, E, para determinação do tanque para descanso, com valores entre 150 a 200W/m3, taxa que também é adotada na França: 200W/m3 para salmonídeos e 150W/m3 para os outros peixes (LARINIER, 1990). A taxa de turbulência por unidade de volume (energia dissipada) é definida como: E =

ρ gQI By

=

γ Q ∆y ∀

, onde ρ= massa específica do fluido; g=

aceleração da gravidade; Q= vazão; ∆y= desnível entre montante e jusante do fluxo; B= largura do canal; y= profundidade do fluxo; l= declividade longitudinal do canal e

∀= volume de líquido médio. Segundo SASANABE, 1990, nos STP’s japoneses há uma nítida preferência pelas rampas com declividade 10%, seguida pelas rampas íngremes de 20%, conforme Tabela 5-7. Tabela 5-7 : Declividade dos STP's Japoneses (SASANABE, 1990) total 1.243

20 264 21,2

10 625 50,3

Declividade (%) 7 5 208 77 16,7 6,2

3 27 2,2

<3 42 3,4

Pasche, 1995, apresenta alguns critérios para a escada tipo Vertical Slot, conforme Tabela 5-8.

40

Tabela 5-8 : Dimensões de STP tipo escada Vertical Slot (PASCHE, 1995)

Referência abertura inclinada do slot (m) base do canal (m) comprimento do tanque (m) comprimento da cabeça (m) distância entre a cabeça e o dispersor (m) largura do dispersor (m) desnível d’água (m) profundidade d’água mínima (m) vazão mínima (m3/s)

Truta continental 0,15 a 0,17 1,20 1,90 0,16 0,06 a 0,10 0,16 0,20 0,50 0,14 a 0,16

Peixe Salmão e Truta marítima 0,30 1,80 2,75 a 3,00 0,18 0,14 0,40 0,20 0,75 0,41

Esturjão 0,60 3,00 5,00 0,40 0,30 0,84 0,20 1,30 1,40

A tecnologia disponível para o projeto destas estruturas, adaptada às características da ictiofauna nacional, encontra-se em fase incipiente de desenvolvimento. São necessárias pesquisas e desenvolvimento de tecnologia para a aplicação deste tipo de estrutura, considerando o desenvolvimento de critérios para o posicionamento do ponto de atração, capacidade das mesmas, padrão de velocidades nas entradas, descansos, desníveis admissíveis, capacidades natatórias dos peixes nacionais, etc. Apresentam-se na Tabela 5-9, alguns critérios internacionais e recomendações gerais que podem ser utilizados preliminarmente nos projetos de STP’s, devendo ainda, para aumentar a eficiência do conjunto, serem confirmadas segundo as condicionantes nacionais e locais.

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Tabela 5-9 : Recomendações Gerais para STP tipo Escada. CRITÉRIO Tipo de STP Altura máxima de transposição para STP’s tipo Escadas Declividade do canal

Localização da Entrada

Dimensão da Base do canal Distância entre degraus Tanque para descanso (acomodação metabólica) Orifícios afogados Lâmina d’água mínima sobre a soleira Lâmina d’água mínima no STP Velocidade Atrativa na entrada Ângulo da Entrada Velocidade no interior do STP Intensidade de fluxo dos peixes Forma de acabamento das estruturas internas do STP Paredes Laterais do STP

Saída

Estrutura de Controle dos níveis d’água de montante

Migração (sentido)

RECOMENDAÇÃO Função das características a serem contempladas, ver Tabela 5-3 30m 6,25 a 12,5% Concentração de Peixes No Muro de ala entre o Vertedouro e a Casa de Força; No Muro de ala do Vertedouro; Na margem junto à Casa de Força. Função do volume dos cardumes. Função do desnível admitido para uma dada declividade da rampa. Escalonado a cada 5 a 8m de altura vertical função da espécie. Dimensão mínima: 0,80 x 0,60m (passagem individual). 0,30m. 1m. 30% superior às adjacentes; 60 a 80% da velocidade crítica da espécie; 1 e 2,5m/s (velocidades fora da faixa podem não atrair ou repelir os peixes). < 45o Entre 1 e 2,5m/s Contínuo ascendente nas cheias (piracema) e periódico descendente durante a estiagem Lisas; Arredondadas, suavizadas para evitar danos aos peixes Evitar cantos quadrados. Telas de proteção para os saltos dos peixes com altura de 1,20m, função da ictiofauna local Estrutura de controle dos níveis d’água; Profundidades, dimensões e velocidades compatíveis com as necessidades dos peixes durante a migração reprodutiva e trófica. Análise criteriosa do hidrograma de cheias para determinação das cotas mínima e máxima do nível d’água durante os períodos migratórios reprodutivo e trófico; Tomada d’água seletiva; Escolha do tipo de STP adequado em função da faixa operativa; Favorecer a ascensão e o descenso (reprodutiva e trófica)

42

6 ESCADA PARA PEIXES NO AHE LAJEADO, RIO TOCANTINS O rio Tocantins, com 2.500km de extensão, nasce no Planalto Central Brasileiro e flui no sentido sul-norte, com a bacia abrangendo boa parte dos Estados de Goiás e Tocantins. Um pouco a montante da cidade de Marabá recebe o rio Araguaia que, com 2.200km de extensão, constitui o seu maior tributário. A sua foz se dá no estuário do rio Amazonas. A implantação de barragens neste rio é relativamente recente, datando da

década

de

aproveitamentos previstos

no

80.

Dos

dez

hidrelétricos Tocantins,

quatro

encontram-se em operação, um em construção

e

os

restantes

em

diferentes fases de planejamento. (Ver Figura 6-1) Figura 6-1: Localização do AHE Lajeado

Em 1984 foi completado o enchimento do reservatório da primeira grande barragem amazônica brasileira, a UHE Tucuruí (4.100MW - reservatório de 2.830km2). A UHE Serra da Mesa (1293MW, reservatório de 1.784km2) iniciou a operação em 1996 e a UHE Cana Brava em 2002 (465MW, reservatório de 139km2). Desta forma, a AHE Luis Eduardo Magalhães (Lajeado) com uma potência instalada de 902,5MW, uma altura de 37m, um reservatório com um espelho d’água de 630km² e extensão de 150km, inaugurada em 2001, situa-se num estirão do rio Tocantins com cerca de 2.100km, onde muitos tributários de primeira a terceira ordens como os rios Paranã, Manoel Alves da Natavidade, do Sono, Araguaia e Itacaiúnas são reconhecidos como rotas migratórias de peixes (RIBEIRO et al., 1995; MMA/PNUD, 1995).

43

6.1 Histórico do projeto 6.1.1 Estudos ambientais Os Estudos de Impacto Ambiental, elaborados pela THEMAG e INVESTCO em 1995/96, contemplaram levantamentos da ictiofauna na área de influência da UHE Luiz Eduardo Magalhães. Esses estudos contaram com a participação de profissionais da Unitins e da Universidade Federal de São Carlos - UFSCAR e consistiram de três coletas ao longo do ciclo sazonal, que resultaram na captura de aproximadamente 5.150 exemplares, pertencentes a 174 espécies. Além das coletas de peixes foram, também, realizadas quatro campanhas para levantamento do ictioplâncton (ovos e larvas de peixes). Dos onze pontos amostrados, nove eram típicos de ambientes lóticos (rio Tocantins e tributários) e, em sua maioria, situados na área atualmente alagada pelo reservatório. Das espécies identificadas antes da formação do reservatório, verificou-se que aproximadamente 20% realizavam migrações. Dentre os principais peixes reofílicos citam-se os grandes bagres como Pseudoplatystoma fasciatum (surubim), Paulicea luetkeni (jaú), Pinirampus pinirampu (barbado), Pseudodoras niger (bacu) e Pterodoras granulosus (bacu), os characiformes Prochilodus nigricans (curimatá), Semaprochilodus brama (jaraqui) e Anodus elongatus (ubarana). No âmbito dos estudos do EIA/RIMA, além da construção e do monitoramento do desempenho do dispositivo de transposição, foi proposto o monitoramento da ictiofauna do reservatório com coletas bimestrais em pontos distribuídos tanto no reservatório como em localidades situadas a montante e a jusante deste ecossistema. 6.1.2 Estudos de Engenharia Após um estudo de alternativas, optou-se por um dispositivo de transposição tipo escada, com características semelhantes às da escada de peixes da UHE Porto Primavera (1.800MW, barragem com 22m de altura), no rio Paraná (JENSEN et al., 2003). A escada proposta para a barragem de Lajeado é composta de uma entrada ou canal de atração, de degraus tanque que conduzem o escoamento e de uma estrutura de controle na saída dos peixes no reservatório, responsável pelo controle das vazões. A cada 8 m de desnível, foram previstos tanques de descanso para os peixes. Nos estudos de engenharia, optou-se por implantar a Escada em depressão natural da ombreira esquerda, entre esta e o Canal de Fuga da Casa de Força. Este arranjo evitou

44

interferências com o sistema viário, torres de transmissão e subestação elétrica. A foto da Figura 1 indica as estruturas mencionadas. O canal com os degraus tanque possui 766m de extensão, 5m de largura e declividade longitudinal de 5%, exceto nos tanques de descanso. Os degraus-tanque são separados por paredes transversais que dispõem de duas soleiras superficiais de 0,8m de largura e dois orifícios quadrados com 0,8m de lado. As soleiras e orifícios foram posicionadas em lados alternados dos degraus sucessivos para proporcionar turbulência ao escoamento, atrativa para os peixes. O desnível da superfície d` água entre degraus tanque é igual a 0,4m. O trecho da escada escavado em solo tem paredes laterais de concreto e no trecho escavado em rocha, as paredes laterais são formadas pela superfície da rocha. As paredes divisórias dos tanques são sempre construídas em concreto.

Figura 6-2: Arranjo Geral do AHE Lajeado

Os espaçamentos e a disposição das paredes divisórias foram concebidas para formarem tanques com potencial de dissipação de energia em torno de 200W/m³, conforme literatura internacional indicada para salmonídeos (MARTINS, 2000; LARINIER at al., 1999) A estrutura de controle a montante foi concebida com duas comportas basculantes de 1m de comprimento e duas adufas quadradas de 0,8m de lado, com controle de abertura. Com esses dispositivos é possível controlar a vazão aduzida pela escada. O controle da vazão permite a obtenção de desníveis entre degraus tanque ligeiramente diferentes dos considerados no projeto.

45

Figura 6-3: Estruturas da escada

A Escada para Peixes foi planejada na fase Projeto Básico da Usina, considerando a sua operação com níveis d´água do reservatório variando entre 211,5m (mínimo normal) e 212,3m (máximo normal). Em relação aos níveis d´água de jusante, foi prevista a operação no período de cheias. Assim, foi considerado o nível d´água mínimo de jusante igual a 175,10m, que corresponde a uma vazão de 1.500m³/s, com uma permanência de 90% para os meses de dezembro a março. Não há restrição à operação para os níveis d`água de jusante correspondentes a grandes cheias.

6.2 Monitoramento da Escada 6.2.1 Operação Hidráulica Em agosto de 2003, durante a estiagem, foi realizada uma série de testes na escada, para determinar a operação hidráulica ótima para a piracema de 2003/2004. Nesta campanha, foram realizados ensaios com manobras das comportas da estrutura de controle, variando-se as vazões entre 4,56 e 1,14m³/s. A variação de vazões, acima e abaixo da vazão de projeto da escada, que é de 2,45m³/s, permitiu verificar as condições de atratividade (facilidade dos peixes encontrarem o canal de atração) e a sua seletividade (facilidade de ascensão dos peixes) para condições bem diferentes das previstas inicialmente no projeto. A Tabela 6-1 sumariza as experiências feitas para a operação da Escada. Em todos os casos o nível d´água do reservatório foi 212,06m e o nível de jusante 174,1m (1,0 m abaixo do mínimo de projeto).

46

Tabela 6-1: Testes de Protótipo na Escada Caso

Q(m³/s)

∆h (m)

y(m)

V1(m/s)

V2(m/s)

E(W/m³)

1

4,57

0,50

1,90

-

0,48

295

2

4,41

0,50

1,80

0,19

0,49

301

3

3,89

0,50

1,70

0,18

0,46

281

4

3,30

0,50

1,50

0,38

0,44

270

5

2,45

0,40

1,30

0,50

0,37

225

6

2,38

0,40

1,20

0,17

0,41

200

7

1,50

0,40

1,00

0,19

0,30

147

8

1,15

0,40

0,90

-

0,25

125

Observações Os níveis d´água superam os previstos tanto nas soleiras como nas paredes laterais.Ocorre turbulência elevada e recirculação intensa nos tanques. Os níveis d´água superam os previstos tanto nas soleiras como nas paredes laterais.Ocorre turbulência elevada e recirculação intensa nos tanques. Os níveis d´água atingem o topo das paredes divisórias. A turbulência e a recirculação do escoamento nos tanques são elevadas. Os níveis d´água aproximam-se do topo das paredes divisórias, com turbulência elevada e recirculação do escoamento nos tanques. Lâmina d´água de 0,30m sobre as soleiras, restando 0,20m de borda livre em relação ao topo das paredes laterais, com a recirculação e turbulência menos evidentes (condição de projeto). Orifícios sem submergência a jusante, acarretando velocidades muito elevadas nos tanques, o que aumenta a dificuldade para os peixes de fundo. Soleiras secas. Velocidades excessivas pelo orifício devido à ausência de submergência a jusante (aumentam as dificuldades para os peixes de fundo). Soleiras secas. Velocidades excessivas pelo orifício devido à ausência de submergência a jusante (aumentam as dificuldades para os peixes de fundo).

NOTAÇÃO: V1= velocidade média superficial medida no tanque; V2= velocidade média no tanque (Q/A); E = índice de energia dissipada no tanque (ρ*g*Q*∆h/Vol); ρ =1.000 kg/m³; g =9,81m/s²; y = profundidade d´água nos tanques; ∆h = desnível da lâmina d´água entre tanques sucessivos. ∆h ym

PERFIL LONGITUDINAL

Soleira

∆h

1,50

1,10 0,8 0,8

Orifício

5,0 PAREDE DIVISÓRIA

Figura 6-4: Desenho Esquemático da Escada

47

Além dos comentários contidos na Tabela 8-1, constataram-se nos testes que, para o nível de jusante verificado na época, de 174,1m, o desnível no último degrau-tanque da escada era de 1,2m, dificultando o salto dos peixes através das soleiras livres e a passagem dos mesmos pelos orifícios, já que as velocidades do escoamento aumentam sobremaneira. Tem-se a considerar que o nível d`água de jusante 174,1m, observado durante as experiências de operação hidráulica da escada na estiagem, que corresponde a uma vazão no rio Tocantins de 630m³/s, é inferior ao previsto como mínimo operacional da Escada, de 175,1m. As principais conclusões alcançadas através da análise dos casos indicados na Tabela 8-1, foram: - a condição de uma lâmina d’água com 0,30m de altura sobre a soleira, que corresponde a uma vazão igual a 2,45m³/s (caso 5), é a condição recomendada para a operação da escada; - o nível mínimo operacional 175,1m restringe a operação da escada para períodos fora das cheias. 6.2.2 Operação Biológica Apresentam-se neste item os resultados dos estudos contratados pela INVESTCO, proprietária da UHE Luis. Eduardo Magalhães, junto ao Núcleo de Estudos Ambientais – NEAMB, referentes à eficiência da escada como um mecanismo de transposição de peixes. O estudo para avaliação da eficiência da escada, com duração de 12 meses, iniciou-se em novembro de 2002. Os peixes foram coletados quinzenalmente nos quatro tanques de descanso e no tanque junto ao reservatório, utilizando tarrafas de malha de 4cm entre nós opostos, fio 0,5mm, perímetro de 15m e massa de aproximadamente 8kg. O esforço de captura foi padronizado e as coletas foram realizadas a cada 6 horas (12; 18; 24 e 6 horas). As coletas foram iniciadas sempre no tanque 1, próximo à entrada da escada. Imediatamente depois de capturados, os peixes foram identificados, medidos, marcados e soltos no tanque. A ocorrência de peixes no último tanque de descanso, junto ao reservatório, foi também registrada mensalmente, a partir de observações realizadas através dos visores de acrílico. A abundância de indivíduos na entrada e na saída da escada foi estimada visualmente no período matutino. Foram também realizadas coletas mensais a jusante da barragem utilizando redes de espera com malhas de 4 a 16cm entre nós opostos.

48

Figura 6-5: Monitoramento da escada Fonte: UNITINS

A abundância dos indivíduos foi representada pela captura por unidade de esforço (CPUE), expressa em número de indivíduos por 100 tarrafadas, no caso da escada e em número de indivíduos por 1000m² de redes em 24 horas para as redes de espera instaladas a jusante da barragem. Foram registradas, na escada, peixes pertencentes a 4 ordens e a 15 famílias. Aproximadamente 50% das espécies registradas na escada são migradoras (CAROLSFIELD et al., 2004). Dentre estas, as principais espécies de médio e grande porte e de interesse comercial foram: Hydrolycus armatus, Prochilodus nigricans, Pinirampus pirinampu, Semaprochilodus brama, Brycon sp A, Pseudoplatystoma fasciatum, Zungaro zungaro, Piaractus brachypomus, Brycon falcatus, Colossoma macropomum, Mylossoma duriventre, Piaractus mesopotamicus e Sorubimichthys planiceps. Algumas espécies se acumulam a jusante da barragem e utilizam a escada como local de alimentação. Entre elas estão espécies piscívoras (Rhaphiodon vulpinus, Hydrolycus armatus, Serrasalmus rhombeus e Plagioscion squamosissimus) e espécies que se alimentam do perifíton que prolifera nas paredes da escada (Oxydoras niger, Panaque nigrolineatus, Prochilodus nigricans, Myleus setiger e Myloplus torquatus). Estas espécies encontram grande disponibilidade de alimento nos tanques de descanso e ali permanecem durante a maior parte do ano. Os tanques de descanso, construídos para facilitar o deslocamento ascendente dos peixes ao longo dos 766 metros de escada, resultam em um aumento na mortalidade por predação. Sofrem especialmente esta predação espécies de porte médio a pequeno como: Rhaphiodon vulpinus, Psectrogaster amazonica, Pimelodus blochii, Triportheus spp, Curimata spp, Sorubim lima e Leporinus spp, que ao chegarem nos tanques de descanso encontram predadores que estão de passagem como: Pseudoplatystoma fasciatum, Zungaro zungaro, Phractocephalus hemioliopterus, Sorubimichthys planiceps e outros que residem na escada

49

durante a maior parte do ano como: Rhaphiodon vulpinus, Hydrolycus armatus, Serrasalmus rhombeus e Plagioscion squamosissimus. A predação é intensa também na entrada e na saída da escada. Além das espécies registradas na escada, outras 86 espécies ocorreram apenas a jusante da barragem, provavelmente devido à seletividade inerente ao sistema de transposição, ao hábito sedentário e/ou à baixa abundância destas espécies neste trecho da bacia hidrográfica. Entre as espécies que não foram registradas na escada, existem dez que podem ser consideradas migradoras (CAROLSFIELD et al., 2004): Ageneiosus brevis, Curimatella immaculata, Leporinus fasciatus, Leporinus cf grantii, Leporinus sp 8, Myleus sp 3, Myleus sp, Pellona castelnaeana, Pterodoras granulosus e Hypophthalmus marginatus. Embora as espécies registradas na escada apresentem formas e comportamentos diferenciados para transpor as barreiras hidrodinâmicas, praticamente todas elas alcançam o tanque três, localizado no percurso médio da escada. No entanto, somente 61,2% das espécies observadas na escada ao longo de 12 meses, foram registradas no último tanque de descanso junto ao reservatório. A tendência decrescente de jusante para montante, observada no rendimento das capturas aponta para a seletividade. Ver Figura 6-6A Apesar do padrão de utilização da escada apresentado para a assembléia de peixes, pode-se constatar o uso diferenciado da escada pelas espécies, conforme Figura 6-6B. O rendimento das duas espécies mais freqüentes nas capturas, Rhaphiodon vulpinus e Auchenipterus nuchalis, ilustram este fato. No primeiro caso, a espécie que é de médio porte (Lmédio= 32cm), possui o corpo alongado e comprimido lateralmente e o hábito alimentar piscívoro, ascende toda a escada e se acumula no último tanque de descanso, provavelmente para evitar a predação pelas piranhas e outros predadores que se acumulam na saída da escada. No segundo caso, a espécie que é de pequeno porte (Lmédio= 16cm), possui o corpo ligeiramente comprimido lateralmente e o hábito alimentar insetívoro, apresenta uma redução nas capturas nos tanques de descanso de jusante para montante, indicando que a distância e/ou a velocidade da água podem limitar seu deslocamento para montante. Assim, o fato de uma espécie ser atraída para a escada e mesmo a ocorrência dessa espécie nos trechos inferior e médio da escada, não garantem o sucesso da transposição.

50

Figura 6-6: Abundância e número de espécies (A) e abundância de Rhaphiodon vulpinus e Auchenipterus nuchalis por tanque de descanso (B). Fonte: UNITINS

O nível de jusante da barragem do Lajeado variou acentuadamente ao longo do ano e mesmo dentro de intervalos de 24 horas. Levando-se em conta que o nível d´água mínimo operacional do projeto é igual a 175,1m, ocorreram restrições para a operação da escada de maio/03 a out/03 , sendo que no período de final de dez/02 ao início de maio de 2003 o nível de jusante esteve acima do mínimo operacional. A maior abundância de peixes na escada foi observada durante a cheia, incluindo os períodos de subida e descida das águas, concordando com o período de maior atividade reprodutiva das espécies tropicais e com o nível de jusante dentro dos valores especificados pelo projeto. Durante o período em que o nível de jusante esteve abaixo do mínimo

operacional,

aproximadamente 6 meses, o número de indivíduos na escada foi extremamente baixo. Assim como a abundância, a maior riqueza de espécies foi registrada na escada no período de cheias, embora na descida das águas, entre abril e junho, o número de espécies tenha sido também bastante elevado. No período de seca ocorreu uma redução gradativa do número de espécies na escada, atingindo o valor mínimo no início de set/03. Com as primeiras chuvas (final de set/03 e início de out/03) o número de espécies na escada apresentou uma tendência de

IND./100 TARRAFADAS

aumento (Ver Figura 6-7). ENCHENTE

CHEIA

SECA

VAZANTE

4500 3000



1500 0 .

        1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 . NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN

JUL

AGO SET

OUT

NÚMERO DE ESPÉCIES

51



28

               

21 14 7 0 .

1 2 NOV

3 4 5 6 7 DEZ JAN FEV

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT

.

Figura 6-7: Variação do nível médio diário de jusante, abundância de indivíduos e número de espécies na escada por coleta. IND. = indivíduos. Fonte: UNITINS

Para verificar a influência do nível d´água de jusante na ascensão dos peixes pela escada, foram análisadas as capturas em dois períodos, considerando valores do nível de jusante superiores (abril) e inferiores (setembro) ao nível mínimo de projeto. Para níveis d´água normais, a captura por unidade de esforço (705,82 indivíduos por 100 tarrafadas) superou em cerca de sete vezes a correspondente ao período com nível de jusante inferior ao mínimo de projeto (90 indivíduos por 100 tarrafadas). Diferenças na composição das espécies também foram observadas entre os dois períodos. Com nível de jusante abaixo do mínimo de projeto, foram registradas somente espécies de Characiformes, principalmente Prochilodus nigricans. O aumento da velocidade da água nos orifícios e o grande desnível do último degrau dificultaram a ascensão de outras espécies, especialmente daquelas de fundo (Ver o desnível na última soleira, nas fotos da Figura 6-8).

Figura 6-8: Desnível e último degrau durante a estiagem Fonte: THEMAG

A Figura 6-9, que mostra os valores mínimos e máximos mensais do nível de jusante, permite verificar que a escada funcionou adequadamente de forma ininterrupta somente nos meses de março e abril/03. Nos demais meses, o nível de

52

jusante atingiu valores mínimos diários, normalmente coincidentes com a geração noturna na base da carga elétrica, inferiores aos mínimos de projeto. Tabela 6-2: Espécies registradas na escada nas condições de projeto e para níveis d´água de jusante inferiores ao mínimo (abril e setembro de 2003). ESPÉCIES Anchoviella carrikeri Auchenipterus nuchafs Argonectes robertsf Brycon spt Brycon sp2 Hydrolycus armatus Hemiodus unimaculatus Hypostomus sp7 Hypostomus sp9 Myleus setiger Mytoplus torquatus Myleus spA Oxydoras niger Pimelodus blochii Pseudoptatystoma tasciatum Prochflodus nigricans Panaque nigrofneatus Parancistrus niveatus Pinirampus pirinampu Plagioscion squamosissimus Rhaphiodon vulpínus Semaprochilodus brama Serrasalmus rhombeus Schizodon vittatus Triportheus argenteus Triportheus trifurcatus Zungaro zung aro TOTAL n=

CONDIÇÕES DE PROJETO (ABRIL) n CPUE 3 1,59 206 108,99

8

4,23

1 3 2 4

0,53 1,59 1,06 2,12

85 20 12

44,97 10,58 6,35

23 1 1 7 935 8 8 1 3 1 2

NA DE JUSANTE INFERIOR AO MÍNIMO DE PROJETO (SETEMBRO) n CPUE

4 9 6 3 1

2,00 4,50 3,00 1,50 0,50

1 2 1 1 2

0,50 1,00 0,50 0,50 1,00

140 12,17 0,53 0,53 3,70 494,71 10 4,23 4,23 0,53 1,59 0,53 1,06 705,82 número de espécies;

70,00

5,00

90,00

CPUE = Capturas por unidade de esforço (indivíduos por 100 tarrafadas)

Figura 6-9: Valores médios e amplitude de variação (máximo e mínimo) do nível de jusante por mês. Fonte: UNITINS A linha pontilhada representa o nível mínimo de projeto e a linha azul o NA médio mensal (valores fornecidos pela INVESTCO S/A).

O trecho inferior da escada foi escavado na rocha, formando um canal onde a velocidade da água é da ordem de 0,4 m/s, mesmo com aumento da vazão pela

53

escada, de acordo com os testes de protótipo apresentados nos casos 1 a 4 da Tabela 6-1.

Figura 6-10: Entrada do canal de acesso à escada

O canal de acesso à escada desemboca no Canal de Fuga da Casa de Força, onde as velocidades são maiores, da ordem de 1 m/s, o que poderia provocar baixa atratividade para a escada. De fato, das aproximadamente 50 espécies migradoras registradas a jusante da barragem, 10 não ocorreram na escada. Entre a muitas possíveis causas desta ausência não pode ser descartada a atratividade. Pterodoras granulosus, por exemplo, uma espécie migradora capturada em abundância moderada a jusante da barragem, não ocorreu na escada, mas foi a oitava espécie mais capturada na escada de Itaipu (FERNANDES et al., 2001).

6.3 Comentários Finais A Escada para peixes do AHE Luis Eduardo Magalhães, que transpõe 37,0 m de queda é a escada em operação no Brasil com o segundo maior desnível, sendo a do AHE ITAIPU, com 127m, a primeira. Deve-se ressaltar que, enquanto a primeira escada foi construída especificamente para transposição de peixes, a de Itaipu tem dupla função: canoagem e transposição de Peixes, possuindo para isto um desenho que não é o tradicionalmente utilizado em Escadas para Peixe. Nas análises de eficiência da escada do AHE Luis Eduardo Magalhães, verificou-se que das 50 espécies migradoras identificadas a jusante da barragem, foram registradas na escada 40 espécies, sendo que destas, 61,2% atingiram o reservatório. O fato de que somente parte dos migradores atingem o reservatório pode ser atribuído às dificuldades de algumas espécies em vencer o desnível e a energia do escoamento, da ordem de 200 w/m³ nas condições de projeto.

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Entre os fatores que podem ter influenciado a não ocorrência, na escada, de 10 espécies migradoras, podem-se citar os seguintes: os hábitos sedentários, a baixa abundância ou ainda a dificuldade destas espécies em identificar o campo de velocidades do canal de atração. Seria possível aprimorar a eficiência na atração dos peixes através de dois recursos usualmente empregados nos dispositivos de transposição: a injeção de vazões, por exemplo através de sistema de bombeamento, ou a instalação de comportas de eixo vertical, tipo mitra, para concentrar e direcionar o escoamento na confluência do canal de atração com o canal de fuga da Casa de Força. Como a escada foi planejada para operar apenas durante o período de cheias, estabeleceu-se como nível d´água mínimo de projeto a jusante, a cota 175,10 m. No entanto, considerações posteriores aconselham pelo funcionamento durante todo o ano, inclusive na estiagem, época em que ocorrem com freqüência níveis mais baixos. É possível ajustar a escada para operar até a cota 174,00 m, mediante a construção no canal de atração de mais três degraus-tanque. Desta forma, a escada poderia operar em forma eficiente durante o ano todo.

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7 ANÁLISE CRÍTICA Há, ainda uma tímida investida nacional na mitigação de impactos ambientais sobre as comunidades de peixes devido ao barramento de rios, com o uso de Sistemas para a Transposição de Peixes, apesar dos estudos obrigatórios de AIA e EIA/RIMA os indicarem, apesar de extremamente utilizados no exterior, apesar do comprovado sucesso operativo dessas estruturas em empreendimentos recentes, apesar da importância, diversidade e riqueza dos nossos peixes e apesar das modestas pesquisas desenvolvidas no Brasil. Há muita polêmica sobre o assunto pois envolve recursos consideráveis, principalmente no caso dos reservatórios de irrigação, abastecimento e de geração energética, onde a água, potencialmente desviada para os Sistemas para a Transposição de Peixes, deixa de gerar benefícios ao empreendedor. Nos empreendimentos de médio e grande porte, as vazões para operar um sistema de transposição são, relativamente, pequenas (valores menores entre 2 e 5m³/s), mas em pequenos, como no caso da PCH, o conflito é inevitável. A implantação de um STP não é a solução ambiental para os impactos gerados com o barramento de rios, mas uma das soluções que envolvem o meio aquático. É preciso investir em estruturas para o retorno de peixes, sem as quais ocorrerá o esvaziamento ictiico a jusante dos aproveitamentos, assim como não estiverem preservados ou existirem criadouros de peixes para desova. Outra característica a ser observada e estudada é o tempo de permanência do peixe no reservatório, o que vale dizer que os reservatórios curtos habilitam os peixes.

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8 CONCLUSÕES Há, ainda, um longo caminho de pesquisas para uniformizar os conhecimentos sobre a transposição de peixes neotropicais em barragens brasileiras. Os sistemas para a transposição de peixes neotropicais não podem ser rotulados como solução única para os efeitos danosos do barramento de rios mas sim complementar importante quando em conjunto com outras iniciativas como a piscicultura; manutenção, preservação ou introdução de locais de desova; qualidade da água; tempo de residência adequados aos peixes no reservatório; redução das áreas anóxidas; extravasores, turbinas e “bypasses” amigáveis; manutenção ou introdução de matas ciliares; preservação das nascentes; controle de pesca predatória; etc. Os sistemas para a transposição de peixes devem prever a passagem de peixes nos dois sentidos: ascensão e descensão, assim a introdução de mecanismos para a descida de peixes é, também, fundamental para não incrementar o esvaziamento ictiico de jusante. Estudos sobre a passagem pelas estruturas extravasoras e geradoras de peixes, alevinos e ovas devem ser implementadas para esclarecer dúvidas científicas que permanecem.

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