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Publicado 5/18/2023, 3:01:21 PM, última modificação 6/7/2023, 11:55:06 AM
Projeto utiliza Aprendizado de Máquina em Hidrologia para criação de Sistema de Alerta Antecipado de Seca

Vista do Rio Passúna, fornecedor de água para os reservatórios da Região Metropolitana de Curitiba.
Fonte: Sanepar, licença Creative Commons

Atualmente, a seca é reconhecida como um dos desastres naturais mais impactantes social, ecológica e economicamente. Entre os anos 1900 e 2010, aproximadamente dois bilhões de pessoas foram afetadas por suas consequências negativas, levando a morte de mais de 10 milhões de pessoas devido a interferência na disponibilidade hídrica para abastecimento de água potável, geração de energia elétrica e processos de irrigação e produção agrícola.

Pensando nisso, a Organização Mundial das Nações Unidas estabeleceu o acesso à água potável como um dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável do Milênio na Agenda 2030. A fim de cumprir os objetivos da Agenda, os gestores públicos precisam enfrentar diversos desafios para encontrar caminhos possíveis que contornem o desequilíbrio entre a disponibilidade de água, crescente demanda das comunidades e escassez do recurso.

Recentemente, uma forte seca atingiu o Estado do Paraná, levando o Governo Estadual a decretar situação de emergência em dezembro de 2021 (Decreto nº 1.0002/21). A Região Metropolitana de Curitiba sofreu com sua severidade e duração, instigando a administração pública para a busca de soluções paliativas para o problema. As soluções encontradas foram a promoção de rodízio e economia de água durante 649 dias.

No mesmo ano, para promover o aumento da segurança hídrica, publicou-se a Chamada Pública 17/2021 - Programa Paranaense de Pesquisas em Saneamento Ambiental (PPPSA), proposta pela Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) em parceria com a Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná. O edital previu a elaboração de projetos voltados à temática Recursos hídricos e clima: sensoriamento remoto; monitoramento em tempo real; modelagem e processamento de dados para tomada de decisão; enfrentamento à crise hídrica; resiliência a eventos climáticos extremos.

Financiado pela Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) em parceria com a Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA), o projeto proposto e coordenado pelo professor Murilo Cesar Lucas, do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPGEC), da UTFPR Campus Pato Branco, teve início em maio de 2021 e foi finalizado em março de 2022. O objetivo principal era iniciar a elaboração de um Sistema de Alerta Antecipado de Seca, participando de seu desenvolvimento um bolsista de iniciação científica, um discente do PPGEC, um engenheiro doutor da Sanepar e pesquisadores da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul e da Colorado State University.

Por meio da medição da quantidade de chuva que costuma atingir a região, temperatura do ar atmosférico, vazão dos rios e previsão de precipitação pluviométrica, os pesquisadores realizaram simulações computacionais que buscavam prever a vazão dos rios que abastecem os reservatórios da Região Metropolitana de Curitiba.

Partindo destas simulações, iniciou-se a criação de um sistema de alerta que indique a possibilidade de seca nos reservatórios, alertando para níveis perigosos de coleta e abastecimento de água. O uso do sistema garante maior controle e preparação da administração pública e população para novos períodos de seca, oportunizando, ainda, que se reconheçam estratégias e soluções diversificadas para lidar com o problema.

Um aspecto de destaque no desenvolvimento e realização do projeto foi o emprego de estratégias de Aprendizado de Máquina, isto é, uso de Inteligência Artificial (IA) para aprimoramento das simulações de previsão e vazão nos rios. A partir das informações coletadas, realizou-se o treinamento, teste e validação de uma rede neural do tipo Deep Learning, que visa estabelecer uma visão computacional e processamento de grandes quantidades de dados a fim de permitir que a máquina “aprenda por si mesma”, reconhecendo padrões.

Nesse sentido, o professor Murilo Lucas destaca que a IA mostrou-se extremamente promissora para prever vazões que alimentam os reservatórios. Além disso, é possível usar a IA treinada em áreas onde não há disponibilidade de dados medidos para simular a vazão dos rios.

Com as atividades realizadas pela equipe, a Sanepar tem a possibilidade de iniciar a implantação de um sistema de Alerta Antecipado contra Secas.