Hidrossedimentology and water availability of PoilÃo dam watershed, Cape Verde Islands

O ArquipÃlago de Cabo Verde, situado na costa ocidental africana, sofre influÃncia do deserto de Saara tornando o clima caracterizado por pluviometria muito baixa e distribuÃda irregularmente no espaÃo e no tempo. As chuvas sÃo muito concentradas, gerando grandes escoamentos para o mar. O aumento da disponibilidade hÃdrica requer alÃm da construÃÃo e manutenÃÃo de infraestrutura de captaÃÃo e conservaÃÃo de Ãguas pluviais, uma gestÃo eficiente destes recursos. Atualmente, constitui um dos eixos estratÃgicos da polÃtica do Estado de Cabo Verde, a captaÃÃo, o armazenamento e a mobilizaÃÃo de Ãguas superficiais atravÃs de construÃÃo de barragens. Estudos do comportamento hidrolÃgico e sedimentolÃgico do reservatÃrio e da sua bacia de contribuiÃÃo constituem premissas bÃsicas para adequados dimensionamento, gestÃo e monitoramento da referida infraestrutura. à nesse sentido que o presente estudo objetivou sistematizar informaÃÃes hidrolÃgicas e sedimentolÃgicas da bacia hidrogrÃfica da Barragem de PoilÃo (BP) e apresentou proposta operacional de longo prazo. A Ãrea de estudo ocupa 28 km da Bacia HidrogrÃfica da Ribeira Seca (BHRS) na Ilha de Santiago. A altitude da bacia varia de 99 m, situada na cota da barragem, atà 1394 m. Para o estudo, foram utilizados e sistematizados sÃrie pluviomÃtrica de 1973 a 2010, registros de vazÃo instantÃnea do perÃodo 1984 a 2000 e registros agroclimÃticos da Ãrea de estudo de 1981 a 2004. Para o preenchimento das falhas tanto dos escoamentos como da descarga sÃlida em suspensÃo, foi utilizado o mÃtodo de curva chave. Para estimativa de produÃÃo de sedimentos na bacia, aplicou-se a EquaÃÃo Universal de Perda de Solo (USLE) associada à razÃo de aporte de sedimentos (SDR). O Ãndice de retenÃÃo de sedimentos no reservatÃrio foi estimado pelo mÃtodo de Brune e a distribuiÃÃo de sedimento pelo mÃtodo empÃrico de reduÃÃo de Ãrea descrito por Borland e Miller e revisado por Lara. Para gerar e simular curvas de vazÃo versus garantia foi utilizado cÃdigo computacional VYELAS, desenvolvido por AraÃjo e baseado na abordagem de Campos. TambÃm foi avaliada uma possÃvel reduÃÃo da vazÃo de retirada do perÃodo 2006 a 2026, provocada pelo assoreamento do reservatÃrio. Concluiu-se que, em mÃdia, a precipitaÃÃo anual à de 323 mm, concentrando-se 73% nos meses de agosto e setembro; a bacia de contribuiÃÃo apresenta nÃmero de curva (CN) 76, com abstraÃÃo inicial (Ia) de 26 mm, coeficiente de escoamento de 19% e vazÃo anual afluente de 1,7 hm (Cv = 0,73); a disponibilidade hÃdrica para garantia de 85% à 0,548 hmÂ/ano e nÃo 0,671 hmÂ/ano, como indica o projeto original da barragem. Com uma descarga sÃlida avaliada em 22.185 mÂ/ano, estima-se que, atà o ano de 2026, a capacidade do reservatÃrio seja reduzida a uma taxa de 1,8 % ao ano, devido ao assoreamento, provocando uma reduÃÃo de 41% da disponibilidade hÃdrica inicial. Em 2026, segundo as estimativas dessa pesquisa, as perdas por evaporaÃÃo e sangria deverÃo ser da ordem de 81% da vazÃo afluente ao reservatÃrio. Na base desses resultados se apresentou proposta de operaÃÃo da Barragem de PoilÃoCape Verde Islands, located in the West African coast, are influenced by the Sahara desert, making the climate characterized by very low rainfall and great spatial and temporal variability. The rainfall events are highly concentrated generating large flows to the sea. The increase of water availability requires construction and maintenance of infrastructure to capture and conserve rainwater, and also an efficient management of these resources. Nowadays, capture, storage and mobilization of water surface through construction of dams is one of the strategic priorities of the policy of the State of Cape Verde. Studies of hydrology and sedimentology of the only existing reservoir (PoilÃo Dam, 1.2 hmÂ) and its watershed are the basic requirements for adequate design, management and monitoring of this infrastructure. In this sense, the present study aimed at systematizing hydrological and sediment information of the PoilÃo Dam and providing a long-term operational proposal. The altitude of the basin varies from 99 m, situated on the dam, up to 1394m. For the study, the following data were used and systematized: rainfall dataset from 1973 to 2010; records of instantaneous flow for the period of 1984 to 2000; and agro-climatic records from 1981 to 2004. To fill the gaps of both flow and suspended-sediment discharge, the rating-curve method was used. To estimate sediment yield in the watershed it was applied the Universal Soil Loss Equation (USLE), associated with the Sediment Delivery Ratio (SDR). The sediment release efficiency rate of the reservoir was estimated by Brune method and the sediment distribution inside the reservoir by the empirical area reduction method described by Borland and Miller, and reviewed by Lara. To assess water availability, water yield versus reliability curves were used. These curves were obtained by the computer code VYELAS, developed by AraÃjo and based on Campos approach. The reduction of the water yield (caused by the reservoir silting) within the period from 2006 to 2026 was also assessed. It was concluded that the average annual rainfall in the watershed is 323 mm, concentrating 73% in August and September; the watershed presents a number of curve (CN) of 76 with an initial abstraction (Ia) of 26 mm, the runoff coefficient is 19% and the average annual inflow is 1.7 hm (coefficient of variation 0.73); the water availability at 85% reliability level is estimated at 0.548 hmÂ/year and not 0.671 hmÂ/year as the original design indicates. With a sediment discharge estimated at 22,185 mÂ/year, it was concluded that, by the year 2026, the annual reservoir storage capacity reduction rate is 1.18% (due to siltation), causing a 41% reduction of the initial water availability. At that time, losses due to evaporation and spillway overflow totalize 81% of annual inflow. Based on these results, a PoilÃo reservoir operation proposal is presente