Para que uma outorga de direito de uso da água seja emitida, é preciso que os técnicos do órgão gestor de recursos hídricos avaliem se o corpo hídrico apresenta capacidade para atender a demanda solicitada para a captação de água ou lançamento de efluentes, considerando os demais usos já existentes e a hidrologia local. Dessa forma, o emprego de modelos matemáticos para avaliar esses critérios torna a análise mais eficiente, o que possibilita a simulação de diferentes cenários de intervenção em uma determinada bacia. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a aplicabilidade de modelos matemáticos acoplados a uma ferramenta SIG para estimar a disponibilidade hídrica e o balanço hídrico entre a oferta e a demanda da água da Bacia Hidrográfica do Ribeirão Taquaruçu Grande, responsável pelo abastecimento de 70% da população urbana de Palmas – TO, para diferentes cenários de demanda e lançamento de efluentes. Para tanto, utilizou-se o modelo hidrológico MGB-IPH para estimar a disponibilidade hídrica, que gerou resultados satisfatórios para a bacia de pequena extensão territorial, representando de forma consistente a sazonalidade da vazão da bacia. Esses dados de vazão foram posteriormente utilizados no Sistema de Suporte à Decisão – SAD-IPH, onde foram realizadas simulações nos módulos quantitativo e qualitativo, envolvendo três diferentes cenários de demanda hídrica e lançamento de efluentes. Essas simulações demonstraram que a bacia do ribeirão Taquaruçu já apresenta trechos da rede hidrográfica em situação crítica quanto à disponibilidade, que é agravada nos meses de seca e com o passar dos anos. A bacia possui condições físicas que favorecem a manutenção da qualidade de suas águas. Todavia, com o decorrer dos próximos 20 anos, a qualidade da água irá se degradar à medida que o lançamento de efluentes for intensificado. Os resultados obtidos nos três cenários indicam que deverão ser adotadas tecnologias mais eficientes para reduzir o aporte de poluentes na bacia e assim, manter a qualidade da água para atender a demanda dos usos existentes. Conclui-se, portanto, que as ferramentas utilizadas são importantes para subsidiar o órgão gestor dos recursos hídricos e o comitê de bacia na tomada de decisões quanto à análise e emissão de outorgas para captação de água e lançamento de efluentes. / For a water rights permits is issued, it is necessary that the technicians of the managing body of water resources assess whether the water body has the capacity to meet the demand required for the uptake of water or wastewater discharge, considering other uses existing and local hydrology. Thus, the use of mathematical models to evaluate these criteria makes more efficient analysis, which allows the simulation of different intervention scenarios in a given basin. In this context, this study aimed to evaluate the applicability of mathematical models coupled to a GIS tool to estimate water availability and water balance between supply and demand of water basin of river Taquaruçu Grande, responsible for supplying 70% the urban population of Palmas - TO for different demand scenarios and discharge of effluents. For this, we used the hydrological model MGB-IPH to estimate water availability, which generated satisfactory results for the basin small territory, representing consistently seasonality of flow of the basin. These flow data were later used in the Decision Support System - SAD-IPH where simulations were performed on the quantitative and qualitative modules, involving three different scenarios of water demand and wastewater discharge. These simulations showed that the basin Taquaruçu stream already has stretches of river network in a critical situation regarding the availability, which is aggravated during the dry season and over the years. The basin has physical conditions that favor the maintenance of the quality of its waters. However, over the next 20 years, the water quality will degrade as the discharge of effluents is intensified. The results obtained in the three scenarios indicate that more efficient technologies should be adopted to reduce the input of pollutants to the basin and thus maintain the quality of water to meet the demand of existing uses. It follows therefore that the tools used are important to support the managing body of water and the basin committee in making decisions regarding the analysis and issuing water rights permits abstraction and discharge of effluents.

The grant of water use is an instrument of the Brazilian Water Resources Policy that must be analyzed according to its legal, technician and social character. Concerning the legal character, the grant process structure must attend the current law; as regards the technique questions, the process assessment passes for the balance of water availability and demand; the social character is attended in the analysis of the preferential water uses in the river basin, to be definite by the population and considered in the balance calculation. The objective of the present research is the procedural improvement of water balance for grant, considering in an articulated manner in the technician, legal and social and aspects and the interaction between basins of rivers with different domains. The Ibicuí river basin, object of study, is characterized by the intense water use for irrigation of the rice cultivation. The basin has two well characterized conditions of contour: one in upstream, defined for the Santa Maria basin river, and other, downstream next to the outfall in the Uruguay river (river of national domain). The water balance is made with the aid of two decision support tools: the models CRUZ and OutorgaLS. The applicability of the models in solution of problems of grant for the study area is analyzed, considering the months of irrigation (November to February) of years whose water offers is equal to the lower limit of the reliable interval of 90% (dry years). The results, although different, demonstrate that the two models can be used for the formulation of scenes. These differences are based on the models characteristics, that possess different ways of presentation, but result in analysis of same trend. A social prospection, with questionnaire use, was ccomplished with the aim to get a vision of the society regarding the questions related to water resources. Moreover, the questionnaire served as spreading of the National System of Water Resources, since that, during the application, people had demonstrated interest in knowing the responsible by decision in the basin. As conclusion, it is observed that it is possible to use the models of integrated manner, using the best characteristics of both. The OutorgaLS model reveals adequate for simulation between different types of use, therefore, for users of same priority, the optimization model can not converge. In this case, for users of same type of use, the model CRUZ gets to optimize the water balance, to consider the ambient reserve and also to propose rationings. / A outorga de direito de uso dos recursos hídricos é um instrumento da Política Nacional de Recursos Hídricos brasileira que deve ser analisado segundo seu caráter legal, técnico e social. Quanto ao caráter legal, a estruturação do processo de outorga deve atender a legislação vigente; no que se refere às questões técnicas, o equacionamento passa pela realização do balanço de disponibilidade hídrica e demanda; já o caráter social é atendido com a análise dos usos preferenciais da água na bacia hidrográfica, a serem definidos pela população e considerados no equacionamento do balanço. O objetivo da presente pesquisa é o aprimoramento metodológico do balanço hídrico para a outorga, considerando, de forma articulada, os aspectos técnicos, legais, sociais e a interação entre bacias hidrográficas de rios de diferentes domínios. A bacia hidrográfica do rio Ibicuí, objeto do estudo, é caracterizada pelo intenso uso de água para irrigação da lavoura orizícola. A bacia possui duas condições de contorno bem caracterizadas: uma à montante, definida pela bacia do rio Santa Maria, e outra a jusante, próximo ao seu exutório junto ao rio Uruguai (rio de domínio da União). O balanço hídrico é feito com o auxílio de duas ferramentas de suporte à decisão: os modelos CRUZ e OutorgaLS. É analisada a aplicabilidade dos modelos na solução de problemas de outorga para a área de estudo, considerando os meses de irrigação (novembro a fevereiro) de anos cuja oferta hídrica iguala-se ao limite inferior do intervalo de confiança de 90% (anos secos). Os resultados obtidos, apesar de diferentes, demonstram que os dois modelos podem ser utilizados para a formulação dos cenários. Essas diferenças se fundamentam nas características dos modelos, que possuem formas diferentes de apresentação, mas resultam em análise de mesma tendência. Uma prospecção social, com utilização de questionário, foi realizada com o objetivo de obter uma visão da sociedade a respeito das questões relacionadas aos recursos hídricos. Além disso, o questionário serviu como divulgação do Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos, uma vez que, durante a aplicação, as pessoas demonstraram interesse em conhecer os tomadores de decisão na bacia. Como conclusão, observa-se que é possível utilizar os modelos de forma integrada, aproveitando as melhores características de ambos. O modelo OutorgaLS mostra-se adequado para simulações entre diferentes tipos de uso, pois, para usuários de mesma prioridade, o modelo de otimização pode não convergir. Nesse caso, para usuários de mesmo tipo de uso, o modelo CRUZ consegue otimizar o balanço hídrico, considerar a reserva ambiental e inclusive propor racionamentos.

Recent prolonged droughts make the urgent need to revise the criteria for water use permits in Brazil, especially in basins under conflicts for water use. Mechanisms for water risks transfer are an important adaptation tool. However, in Brazil, there is no established methodology that adapts this technique to assist the water use permit instrument. Moreover, there is no water risk insurance methodology with uncertainty analysis that complements its effectiveness in reducing losses from extreme events. Hydrologic modelling is the basis for development of these tools, which carries uncertainties that must be considered in decision-making. The objectives of this project were: i) coupling climatic, hydrologic and water insurance models to evaluate the use permit decision-making; ii) analyse sensitivity of performance indicators of a water risk insurance model through the application of different hydrologic models driven by climate change projections. The methodology was applied in donor basins of the Cantareira Water Supply System, which supplies water to an important metropolitan region that showed itself vulnerable to hydrologic extremes in the last years. The MHD-INPE and SWAT hydrologic models were applied, driven by the Eta- HadGEM2-ES climate model projections to characterize the future hydrologic regime in the region and also to compare the structure, performances and gaps of the models. Structural differences are most likely the greater responsible for the results differences, though no result could be identified as \"more certain\". With the hydrologic models outputs fitted the the Gumbel extreme values distribution, a proposed insurance fund simulator, MTRH-SHS, was run with 100 equiprobable scenarios of 50-year annual low-flow events to calculated an optimized premium capable of paying all indeminities of hydrologic drought. Besides the future hydrologic regimes, water demand scenarios were also tested. The optimized premiums were compared to the local GDP to assess the apparent affordability of the insurance, with some premium representing up to 0.54% of local GDP, but in the water resources management framework, the decision should be made collectively by several actors within the basin's committee. / Recentes estiagens fazem reconsiderar a necessidade de aperfeiçoar critérios de outorga de água no Brasil, especialmente em bacias com conflitos pelo uso da água. Seguros (transferência de risco) são importante ferramenta de adaptação. Contudo, no Brasil ainda não há metodologia consolidada que adapte esta técnica para auxiliar o instrumento de outorga de recursos hídricos. Ainda, não há metodologia de seguros hídricos com análise de incertezas, complementando sua efetividade ao reduzir os prejuízos advindos de eventos extremos. Modelos hidrológicos são a base de desenvolvimento destas ferramentas e carregam incertezas que devem ser integralizadas nos processos de decisão. Os objetivos deste projeto foram: i) acoplar modelos: climático, hidrológico e de seguros hídricos para a avaliação do processo de decisão de outorga; ii) realizar análise de sensibilidade dos indicadores de desempenho de modelo de seguros hídricos com diferentes modelos hidrológicos sob cenários de mudanças do clima. A metodologia foi aplicada nas bacias doadoras do Sistema Cantareira, que abastece importante região metropolitana e mostrou-se vulnerável a extremos hidrológicos nos últimos anos. Os modelos hidrológicos MHD-INPE e SWAT foram aplicados, forçados pelas projeções climáticas do modelo Eta-HadGEM2-ES a fim de caracterizar o regime hidrológico future na região, assim como comparar a estrutura, diferenças e performances dos modelos hidrológicos. As diferenças estruturais são provavelmente as maiores responsáveis pela diferença nos resultados, embora não seja possível apontar um modelo "melhor" que o outro. As saídas dos modelos foram ajustadas na distribuição de Gumbel e utilizada no modelo proposto de simulação de fundo de seguros, MTRH-SHS, rodado com 100 séries equiprováveis de 50 anos de eventos mínimos anuais. A cada série um prêmio otimizado é calculado para cobrir todas as indenizações de seca hidrológica. Além das projeções hidrológicas, cenários de demanda foram testados. Os prêmios otimizados foram comparados com o PIB local para demonstrar a viabilidade em implementar o seguro. Os valores representam até 0.54% do PIB local em um dos casos, mas na gestão de recursos hídricos, a decisão final pela implementação deve ser feita no âmbito do comitê de bacias por múltiplos atores.

Recent prolonged droughts make the urgent need to revise the criteria for water use permits in Brazil, especially in basins under conflicts for water use. Mechanisms for water risks transfer are an important adaptation tool. However, in Brazil, there is no established methodology that adapts this technique to assist the water use permit instrument. Moreover, there is no water risk insurance methodology with uncertainty analysis that complements its effectiveness in reducing losses from extreme events. Hydrologic modelling is the basis for development of these tools, which carries uncertainties that must be considered in decision-making. The objectives of this project were: i) coupling climatic, hydrologic and water insurance models to evaluate the use permit decision-making; ii) analyse sensitivity of performance indicators of a water risk insurance model through the application of different hydrologic models driven by climate change projections. The methodology was applied in donor basins of the Cantareira Water Supply System, which supplies water to an important metropolitan region that showed itself vulnerable to hydrologic extremes in the last years. The MHD-INPE and SWAT hydrologic models were applied, driven by the Eta- HadGEM2-ES climate model projections to characterize the future hydrologic regime in the region and also to compare the structure, performances and gaps of the models. Structural differences are most likely the greater responsible for the results differences, though no result could be identified as \"more certain\". With the hydrologic models outputs fitted the the Gumbel extreme values distribution, a proposed insurance fund simulator, MTRH-SHS, was run with 100 equiprobable scenarios of 50-year annual low-flow events to calculated an optimized premium capable of paying all indeminities of hydrologic drought. Besides the future hydrologic regimes, water demand scenarios were also tested. The optimized premiums were compared to the local GDP to assess the apparent affordability of the insurance, with some premium representing up to 0.54% of local GDP, but in the water resources management framework, the decision should be made collectively by several actors within the basin's committee. / Recentes estiagens fazem reconsiderar a necessidade de aperfeiçoar critérios de outorga de água no Brasil, especialmente em bacias com conflitos pelo uso da água. Seguros (transferência de risco) são importante ferramenta de adaptação. Contudo, no Brasil ainda não há metodologia consolidada que adapte esta técnica para auxiliar o instrumento de outorga de recursos hídricos. Ainda, não há metodologia de seguros hídricos com análise de incertezas, complementando sua efetividade ao reduzir os prejuízos advindos de eventos extremos. Modelos hidrológicos são a base de desenvolvimento destas ferramentas e carregam incertezas que devem ser integralizadas nos processos de decisão. Os objetivos deste projeto foram: i) acoplar modelos: climático, hidrológico e de seguros hídricos para a avaliação do processo de decisão de outorga; ii) realizar análise de sensibilidade dos indicadores de desempenho de modelo de seguros hídricos com diferentes modelos hidrológicos sob cenários de mudanças do clima. A metodologia foi aplicada nas bacias doadoras do Sistema Cantareira, que abastece importante região metropolitana e mostrou-se vulnerável a extremos hidrológicos nos últimos anos. Os modelos hidrológicos MHD-INPE e SWAT foram aplicados, forçados pelas projeções climáticas do modelo Eta-HadGEM2-ES a fim de caracterizar o regime hidrológico future na região, assim como comparar a estrutura, diferenças e performances dos modelos hidrológicos. As diferenças estruturais são provavelmente as maiores responsáveis pela diferença nos resultados, embora não seja possível apontar um modelo "melhor" que o outro. As saídas dos modelos foram ajustadas na distribuição de Gumbel e utilizada no modelo proposto de simulação de fundo de seguros, MTRH-SHS, rodado com 100 séries equiprováveis de 50 anos de eventos mínimos anuais. A cada série um prêmio otimizado é calculado para cobrir todas as indenizações de seca hidrológica. Além das projeções hidrológicas, cenários de demanda foram testados. Os prêmios otimizados foram comparados com o PIB local para demonstrar a viabilidade em implementar o seguro. Os valores representam até 0.54% do PIB local em um dos casos, mas na gestão de recursos hídricos, a decisão final pela implementação deve ser feita no âmbito do comitê de bacias por múltiplos atores.