Com a evolução dos tempos o ser humano tem passado por profundas mudanças na maneira de observar o mundo. O enfoque mecanicista e cartesiano da realidade vem, de forma gradativa, evoluindo para uma visão sistêmica e holística. O padrão de pensamento que ao longo dos séculos manteve o homem em relação à natureza como ser predador e dominador vem sendo substituído por uma diretriz que considera uma forma interligada dos fenômenos da natureza (CHEN et al., 2012). Nesse contexto, o modelo ideal de desenvolvimento da sociedade, reconhecido atualmente, tem como objetivo geral atender as necessidades da geração presente, sem comprometer a habilidade das futuras gerações em atender suas necessidades (BRUNDTLAND, 1987).
Como a competição por água é provável aumentar num futuro próximo, devido ao desenvolvimento socioeconômico e ao crescimento populacional, cada vez mais, gestores de recursos hídricos hão de se deparar com complexos processos de alocação de água entre usuários concorrentes. O adequado gerenciamento dos recursos hídricos é fundamental para o desenvolvimento sustentável. As decisões de hoje têm efeitos imediatos na qualidade de vida da população e irão ter um impacto significativo nas próximas gerações. Os responsáveis pelas decisões precisam ter conhecimento da disponibilidade de recursos hídricos e dos impactos que podem ser causados para atender as demandas atuais e futuras. Vários mecanismos de atribuição foram desenvolvidos a fim de conciliar a eficiência e princípios de equidade (Dinar et al., 1997; MOLLE et al., 2007).
Uma grande dificuldade associada à gestão de recursos hídricos, vem do fato de que muitos usos da água geram externalidades a jusante. Desde que a água flui a jusante, juntamente com suas externalidades, as decisões acerca do processo de alocação da água devem ter como escala natural a bacia hidrográfica e não apenas entornos inerentes a impactos localizados. Instrumentos de políticas públicas, concebidos para atingir determinados níveis de eficiência econômica e de equidade devem ser melhor desenvolvidos e implementados, tendo como escala a bacia hidrográfica (Davis, 2007).
Com a promulgação da Lei n° 9.433, no ano de 1997, inicia-se uma nova política brasileira para os recursos hídricos, onde todos os agentes envolvidos na atividade de gerenciamento desses recursos começaram a gozar da necessária legitimidade para prosseguir em seus respectivos cursos de ação. Entre as diversas características dessa nova lei, existe uma de essencial importância que é a singularidade em sintetizar os princípios fundamentais
do setor, criando os instrumentos de gestão do uso dos recursos hídricos e estabelecendo um arranjo institucional objetivando garantir o igual direito de uso a todos os usuários dos recursos hídricos.
Entre os princípios balizadores do novo arranjo setorial dos recursos hídricos no Brasil destacam-se: a) a adoção da bacia hidrográfica como unidade físico-territorial de planejamento; b) o princípio dos usos múltiplos da água, no qual os recursos hídricos devem estar disponíveis em igualdade de oportunidades, para todos os usuários interessados em seu uso, dando prioridade em cada bacia ao uso que gerar os maiores benefícios sociais líquidos; c) o reconhecimento da água como um bem econômico, devido à sua escassez na natureza; e d) a gestão descentralizada, participativa e integrada do uso da água (ANA, 2013).
A gestão dos recursos hídricos deve ser feita em nível de bacia hidrográfica, fornecendo aos formuladores de políticas públicas, informações para a tomada de decisões na alocação dos recursos hídricos. Um sistema de bacia hidrográfica pode ser entendido com um sistema composto de três principais componentes: componentes de fonte (rios, canais, aquíferos); componentes de demanda off stream (usos agrícolas, industriais e municipais); de demanda in stream (hidroeletricidade, recreação e navegação); e componentes intermediários (tratamento e reciclagem) (ANA, 2013).
De outro lado, há um consenso entre cientistas que o aquecimento global irá resultar em uma intensificação e aceleração do ciclo hidrológico global. Embora os efeitos que essas mudanças terão sobre os recursos hídricos, ainda, sejam incertos. A escassez de água terá repercussões na qualidade da água e na frequência de eventos extremos, como secas e inundações (UNESCO, 2009).
Como resultado, é inevitável que tais problemas como escassez de água doce, degradação da produtividade agrícola e deterioração da qualidade da água estejam ameaçando os seres humanos. Os efeitos das alterações climáticas, a intrusão de água do mar e de águas residuais em corpos de água doce, em função de baixos fluxos, são susceptíveis de agravar ainda mais esta situação. Confrontado com estes crescentes problemas, a população e gestores públicos têm de integrar estratégias de gestão de recursos hídricos de água com seus planos de desenvolvimento. Consequentemente, há uma necessidade urgente para gerenciar rios e bacias hidrográficas de forma sustentável, através de conservação integrada da água.
Avaliações integradas de abastecimento de água e de demanda e a minoração de conflitos inerentes a usos múltiplos da água em bacias hidrográficas, são ferramentas importantes para alcançar a sustentabilidade de recursos hídricos e a saúde ambiental de uma bacia (SCHMANDT, 2003). A modelagem hidrológica e a simulação de operação de
reservatórios, também são ferramentas fundamentais na avaliação integrada de gestão dos recursos hídricos (CROKE et al., 2007).
Modelagem hidrológica numérica é a descrição matemática da resposta de um sistema hidrológico para uma série de eventos durante um período de tempo. Por exemplo, modelagem hidrológica pode simular escoamento diário, mensal ou sazonal, usando a precipitação, ou calcular o hidrograma de descarga resultante de uma tempestade conhecida ou hipotética (VIESSMAN e LEWIS, 2003).
Para gerenciar com eficiência sistemas de alocação de água, cada vez mais complexos, novas ferramentas de modelagem, capazes de executar alocações temporais e espaciais de fluxos entre usos concorrentes de água (abastecimento de água, geração de energia hidrelétrica, controle de enchentes, navegação, pesca e recreação) em uma bacia hidrográfica,
são necessárias, dedicadas não só a usos tradicionais, mas também, a demandas não tradicionais de uso da água, que devem estar em consonância com objetivos econômicos e ambientais (VARDANYAN e AMELIN, 2012; CHANG et al., 2005).
A simulação da operação de reservatórios muitas vezes envolve um sistema de vários modelos de simulação, softwares e bancos de dados usados em combinação. Um modelo de operação de reservatórios de um sistema de barramento de um rio em si é um sistema de modelagem, que muitas vezes serve como um componente de um sistema de modelagem de bacias hidrográficas que pode incluir informações hidrológicas de bacias hidrográficas; modelos hidrodinâmicos de rios integrantes da bacia hidrográfica; modelos de qualidade de água; bancos de dados e várias ferramentas de software para o gerenciamento de séries temporais, espaciais, e outros tipos de dados. Muitas das vezes esses sistemas são baseados na busca do equilíbrio entre a manutenção de volumes operacionais de reservatórios e a minimização de conflitos decorrentes de usos múltiplos da água, a montante e a jusante de barramentos.
Em função do previamente apresentado, existe uma grande demanda pelo desenvolvimento de novas metodologias que permitam obter boas previsões de variáveis hidrológicas e ainda medidas de desempenho que permitam identificar os modelos de previsão que melhores resultados trazem na operação de reservatórios, ambos elementos de vital importância para os tomadores de decisão na operação de reservatórios e no gerenciamento dos recursos hídricos.
Portanto, técnicas de modelagem e de otimização operacional de reservatórios são usadas para atingir o objetivo do presente estudo, que consiste em produzir um modelo
multiobjetivo que evidencie e minore conflitos inerentes ao uso múltiplo da água em sistemas de reservatórios de bacias hidrográficas.