A água é o composto químico mais valioso que existe no planeta devido à sua importância para todas as mais variadas formas de vida nele existente. Portanto, a sua conservação deve ser rigorosa. No Brasil, a Política Nacional dos Recursos Hídricos (Lei no 9.433/97) preconiza que os estados, união ou distrito federal tem o direito de outorgar o uso da águas. Desta forma, cabe a estes determinar a melhor metodologia para que a escassez hídrica não ocorra, todavia a quantidade de estações fluviométricas no território brasileiro é incipiente para o monitoramento dos recursos hídricos. Assim, a regionalização de vazões de referência torna-se uma medida alternativa a tal problemática. Porém, existem inúmeras técnicas que podem ser aplicadas para tal metodologia. Considerando essa premissa, este trabalho está dividido em dois capítulos, sendo que o primeiro teve como objetivo avaliar a aplicação do método Tradicional e Análise de Componentes Principais para determinação de regiões hidrologicamente homogêneas. E o segundo, a regionalização da vazão mínima de referência (Q95) a partir do método Tradicional. Em ambos, foram utilizadas bacias hidrográficas pertencentes à parte norte da região hidrográfica do Paraguai no estado de Mato Grosso. Dessas bacias foram extraídas as características fisiográficas e índices relativos à vegetação nativa remanescente para que fossem avaliadas equações de regressão linear múltipla a partir de índices de validação de modelos preditivos. Os resultados de comparação de metodologia indicaram que o método Tradicional tem maior vantagem sobre a Análise de Componentes Principais, contudo em apenas uma região foi possível ter índices estatísticos satisfatórios e os índices relativos à porcentagem de vegetação nativa remanescente e a taxa de desmatamento não apresentaram relações significativas com a vazão mínima. Quando considerada a mesma região como homogênea, foi possível obter coeficientes de determinação e Nash-Sutcliffe iguais a 0,91, mas o modelo resultou em um viés de 8,94 m3/s. Como medida alternativa torna-se viável a sua aplicação, entretanto, ressalta-se que a implantação de novas estações hidrométricas, especial fluviométricas, deve ser consolidada para que o monitoramento dos recursos hídricos no estado seja otimizado.
Categoria: Dissertações
Qualidade das Águas Subterrâneas em Aquífero Freático: Estudo das Microbacias dos Córregos para tudo e Sapateiro, Cuiabá-MT.
Este trabalho constitui parte de um projeto maior (Projeto Água para o futuro) que tem por objetivo a proteção das nascentes da área urbana de Cuiabá. O objetivo específico deste trabalho foi investigar parâmetros indicadores da qualidade física, química e bacteriológica das águas do Aquífero Freático de duas microbacias com diferente grau de urbanização. Para este fim, foram monitorados cinco poços do tipo cacimba, sendo dois construídos na microbacia do córrego Para Tudo (menos urbanizado), dois na microbacia do córrego Sapateiro (mais urbanizado) e um localizado no divisor de água entre as microbacias, que foi utilizado como valor de branco (background). Os resultados das análises físicas, químicas e bacteriológicas permitiram as seguintes conclusões: 1. As águas subterrâneas nas duas microbacias estão contaminadas por coliformes termotolerantes e coliformes totais. Tal resultado, provavelmente está ligado a falta de cuidados sanitários nos poços, a presença de fossas negras e a criação de animais; 2. Não foi possível concluir, com certeza, se as águas subterrâneas da microbacia mais urbanizada (córrego do Sapateiro), estava impactada por fatores ligados ao uso e ocupação do solo, isto é, atividades antrópicas. A maioria dos parâmetros físicos, químicos e bacteriológicos estudados apresentaram maiores concentrações na microbacia do córrego Para Tudo, que é menos urbanizada e; A condutividade elétrica, alcalinidade de bicarbonatos, pH, sódio, coliformes termotolerantes e totais excedem os Valores Máximos Permissíveis (VMP) das legislações vigentes, podendo indicar riscos para a saúde humana.
Modelagem da Vazão e Transporte de Sedimentos Suspensos na Bacia Hidrográfica do Rio São Lourenço/MT
Muitos modelos matemáticos de predição de vazão e transporte de sedimentos apresentam um grande potencial para serem utilizados no planejamento dos recursos hídricos, pois através destes é possível estimar impactos causados pelas atividades agrícolas. Com base nessa premissa, utilizou-se o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) em uma bacia hidrográfica de uso predominantemente rural (22.199 km2) no sudeste do Estado de Mato Grosso-MT, para avaliar a sua aplicabilidade para simular a vazão e o transporte de sedimentos em suspensão. Para calibração e validação foram disponíveis medições de três estações fluviométricas e sedimentológicas (São Pedro da Cipa, São Lourenço e Rondonópolis). As simulações de vazão foram avaliadas por meio de análise visual dos hidrogramas e das curvas de permanência da vazão, e quantitativamente a partir do coeficiente de determinação (R2), o índice de Nash-Sutcliffe (NSE), o índice de eficiência Kling-Gupta modificado (KGE’) e o Porcentagem de viés (PBIAS). Devido ao desempenho limitado da simulação mensal, com NSE entre -1,13 e -0,16, foi realizada análise de sensibilidade e calibração para o período (2004-2012) e validação (2013-2016), tornando os resultados satisfatórios para a Calibração o NSE de 0,46 à 0,64 e para a validação de 0,65 à 0,67. As simulações mensais dos sedimentos em suspensão representaram adequadamente o ciclo anual do transporte, porém com sub/super-estimativas entre 29,4 à 395,4 % para a simulação inicial, já na simulação após a calibração teve uma sub/superestimativa entre 5,5 e 152,5. Além disso foi gerado o mapa de produção de sedimentos para a Bacia Hidrográfica do Rio São Lourenço onde foram identificadas as áreas de maior produção de sedimentos (Campo Verde, Jaciara, Dom Aquino, Poxoréo e Pedra Preta) e também foram analisadas algumas características como uso de solo, tipo de solo, declividade e altitude para essas áreas de maior produção.
Avaliação da Alteração Hidrológica pela Implantação de Empreendimentos Hidrelétricos em Rios da Região Hidrográfica do Alto Paraguai
O Pantanal possui grande diversidade de espécies animais e vegetais, e para a manutenção da integridade deste ecossistema é fundamental que se faça avaliação do impacto de todas as atividades desenvolvidas pelos seres humanos em escala regional. A presente Dissertação visa conduzir o estudo de impacto da operação do conjunto de hidrelétricas na Região Hidrográfica do Alto Paraguai (RHAP) com foco na avaliação das alterações de parâmetros hidrológicos pelo método dos Indicadores de Alteração Hidrológica, do inglês Indicators of Hydrologic Alteration (IHA). No presente estudo foram analisados diferentes empreendimentos hidrelétricos na RHAP, avaliando dados de vazão antes e após o início das suas respectivas operações através do software IHA 7.1. A partir dos resultados de IHA, realizou-se, inicialmente, testes de hipóteses (t de Student) para verificar a representatividade da variação das médias de cada parâmetro antes e após a operação dos empreendimentos hidrelétricos e em comparação com estações controle sem interferência de hidrelétricas. Os resultados obtidos no presente estudo mostram que todos os empreendimentos hidrelétricos avaliados apresentaram algum tipo de variação, com destaque para a UHE Manso e o complexo hidrelétrico do rio Jauru, com valores de AHmédio de 49,30% e 31,11%, respectivamente. Além disso, a alteração hidrológica foi maior e mais frequente em parâmetros relacionados à frequência e duração de pulsos de máxima e mínima (Grupo 4) e os relacionados à taxa e frequência das alterações das condições de escoamento (Grupo 5), evidenciando impactos relacionados à regularização da vazão dos rios pela operação das hidrelétricas da RHAP, principalmente nos empreendimentos com geração de energia elétrica a partir do enchimento de reservatórios.
Diagnóstico Ambiental e Aplicação de Método Multicritério para Avaliação da Qualidade de Água em uma Microbacia Urbana
O desenvolvimento urbano e a ocupação desordenada do solo provocam alterações tanto na qualidade como na quantidade dos recursos hídricos em uma bacia hidrográfica. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa foi ordenar os principais fatores decorrentes do processo de uso e ocupação do solo que contribuem para a deterioração da qualidade da água superficial e subterrânea da microbacia do Córrego Fortaleza, Cuiabá-MT. A metodologia consistiu no diagnóstico ambiental da microbacia para definição do cenário real, inspirado nos componentes do Método VERAH (Vegetação, Erosão, Resíduos, Água e Habitação) e posteriormente, na modelagem e aplicação do Método Multicritério de Apoio à Tomada de Decisão TOPSIS. Na etapa do diagnóstico ambiental, a Vegetação foi analisada por meio da caracterização fitossociológica, com amostragem em 13 parcelas de 20 x 50 m, e do mapeamento e quantificação da APP em ambiente SIG. A Erosão foi identificada por meio da geração do mapa de suscetibilidade à erosão, também em ambiente SIG, utilizando análise multicritério. Em relação aos Resíduos, foram calculados a geração per capita e a eficiência de coleta. Também foi aplicada a Técnica ADRS, que permitiu determinar a composição gravimétrica e as características físicas, químicas e microbiológicas dos resíduos sólidos. Os bolsões de resíduos encontrados na microbacia foram caracterizados, medidos e mapeados. As águas superficiais foram monitoradas no período de jun/2017 a mar/2018, compreendendo as duas estações (estiagem e chuvosa), em 3 pontos de coleta, denominados Nascente (N), Meio (M) e Exutório (E). Os parâmetros analisados foram Temperatura, STD, CE, pH, OD, Cor verdadeira, Turbidez, ST, DBO5, DQO, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Nitrato, Coliformes Totais e E. coli. Para a avaliação das relações entre os parâmetros analisados foram geradas matrizes de correlação de Pearson (r). A qualidade da água superficial do córrego foi calculada e expressa de acordo com o IQA – CETESB. O monitoramento das águas subterrâneas foi realizado em 7 poços alocados na microbacia entre jul/2017 e jan/2018. O monitoramento quantitativo ocorreu por meio do estudo do comportamento do nível estático (NE) dos poços, e o qualitativo, por meio das análises dos seguintes parâmetros: Temperatura, STD, CE, pH, Cor verdadeira, Turbidez, ST, DBO5, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Nitrato e Ferro. Para informações quanto à Habitação, foi aplicado um questionário estruturado para obtenção de informações acerca do nível socioeconômico dos moradores, condições de saneamento básico dos bairros e localização em relação ao córrego. Com a aplicação do Método TOPSIS, foram ordenados os impactos ambientais na qualidade da água da microbacia. A alternativa Habitação, foi a que se encontrou mais próxima da situação anti-ideal, correspondendo ao impacto mais significativo na qualidade da água da microbacia, sobretudo em relação ao lançamento de esgotos domésticos in natura, corroborando os resultados do monitoramento da qualidade das águas superficiais e subterrâneas. O Método TOPSIS mostrou-se eficiente na solução do problema apresentado, pois além da sua facilidade de aplicação, permitiu a obtenção de dados confiáveis na identificação dos impactos mais críticos na qualidade da água da microbacia do Córrego Fortaleza.
Determinação de metais potencialmente tóxicos em amostras de água e sedimentos nas bacias dos rios Cuiabá e São Lourenço – MT
A contaminação dos recursos hídricos está diretamente ligada às atividades antrópicas. Algumas dessas atividades estão relacionadas à presença de metais que uma vez na água causam grande preocupação, pois estes não possuem caráter de biodegradabilidade, podendo acumular na biota aquática e chegar a níveis elevados causando efeitos adversos para o ambiente e a saúde humana. As bacias do rio Cuiabá e São Lourenço são de grande importância, pois a água dos seus rios é utilizada para diversos usos, além de abrangerem as principais cidades de Mato Grosso e por serem afluentes do rio Paraguai, o principal rio formador do Pantanal. Frente ao exposto, o objetivo deste trabalho foi a determinação da concentração de Cu, Cr, Cd, Mn, Fe, Pb e Zn em águas superficiais e sedimentos de fundo de rio das bacias do Rio Cuiabá e São Lourenço, Mato Grosso, Brasil. Os metais nas amostras de água foram determinados por espectrometria de absorção Atômica em chama e por espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado e, as amostras de sedimento por espectroscopia de absorção atômica em chama. Os resultados obtidos foram comparados com os valores máximos permitidos (VMP) pela Resolução no 357/2005 para a água doce de Classe II e pela Canadian Council of Ministers of the Environment (CCME) para os sedimentos. A análise de agrupamento hierárquica (AHA) revelou a existência de quatro agrupamentos para as amostras de água e dois agrupamentos para as amostras de sedimento. Com intuito de avaliar a qualidade dos agrupamentos foi realizada uma análise discriminante (AD) que mostrou uma classificação correta em 80% para as amostras de água e 79% para as amostras de sedimento. Além disso, a AD no modo “stepwise forward” mostrou que foi possível reduzir o número de variáveis avaliadas mantendo a mesma eficácia na classificação dos grupos. Gráficos de excedência mostraram que a maior parte dos resultados de concentração dos metais encontrados ficou abaixo do limite estabelecido pela legislação. Porém atenção deve ser dada para Pb e Cr que tanto nas amostras de água, quanto nas de sedimento foram encontrados valores de concentração acima do estabelecido pela legislação em alguns pontos da bacia do rio Cuiabá e São Lourenço, possivelmente proveniente de atividades antrópicas, como descartes de efluentes domésticos e industriais.
Transiente hidráulico em sistema elevatório de água bruta: abordagem para situação real
Os sistemas de abastecimento de água devem fornecer serviços confiáveis ao consumidor satisfazendo as demandas de água, evitando desperdícios econômicos e ambientais. Um dos grandes desafios no gerenciamento, por parte dos gestores de água, refere-se aos custos de implementação e operacionais e nos sistemas elevatórios (SEs), bem como a confiabilidade do desempenho hidráulico do sistema, fortemente associados a variação na pressão decorrente de falha da bomba podendo gerar sérios danos ao sistema. Neste aspecto, destaca-se a importância do transiente hidráulico na análise de variação de pressão decorrentes de falhas na bomba, podendo causar danos estruturais e afetar negativamente a qualidade da água. Sendo assim, o estudo teve como objetivo auxiliar no processo de seleção da melhor alternativa para atenuação de variação de pressão em sistema elevatório de água bruta. Para alcançar o objetivo, os procedimentos metodológicos a serem adotados foram: (1) compreensão do transiente hidráulico; (2) modelo de simulação hidráulica (MSH) para falha da bomba por queda de energia; (3) calibração do MSH para a área de estudo; (4) avaliação da calibração do MSH; (5) identificação de alternativas para controle de transiente; e, (6) seleção da melhor alternativa de dispositivo de proteção. O método utilizado para auxilio da tomada de decisão na escolha da melhor alternativa foi satisfatório, selecionando a alternativa 3 como melhor opção (custo de implementação R$ 322,00; custo com manutenção R$ 5499,00; e, desempenho hidráulico de -122,73 mca). Porém, a calibração não obteve resultados satisfatórios (valores superiores que 10% para MAPE e 2 mca para RMSE), demonstrando que o MSH precisa ser aprimorado para representação da situação real. Isto demonstra a importância e necessidade de estudos do transiente hidráulico em situações reais, de forma que o pesquisador se familiarize com situações inesperadas e informações imprecisas, tornando-se parte do conhecimento para desenvolvimento de novas possibilidades de solução e atuação nas pesquisas futuras.
Traçado de tubulação tronco em abastecimento de água rural: um enfoque para escoamento por gravidade
Uma das causas da escassez de água é a inexistência ou precariedade da infraestrutura do serviço de água, que impede o acesso à água, apesar da disponibilidade de recursos hídricos. Para setores rurais, com um meio físico caracterizado por importante dispersão populacional, características geográficas marcantes e população de baixa renda, os projetos e planejamento de redes de abastecimento de água incrementam qualidade de vida da população. Nesse contexto, uma metodologia de Definição de Traçado de tubulação tronco para abastecimento de água Rural com Escoamento por Gravidade, denominada de DT-REG, foi desenvolvida. Para a elaboração da metodologia DT-REG consistiu seis etapas: (1) obtenção da metodologia convencional de traçado (MCT); (2) teste preliminar de campo (TPC); (3) obtenção e avaliação do melhor traçado (OMT); (4) adaptação e/ou inserção de procedimento (AIP); (5) obtenção da metodologia DT-REG; e, (6) teste final de campo. Como resultado, a avaliação e aplicação da DT-REG apresentaram um índice de desempenho (ID) superior a 6 (sendo 1 “muito ruim”, 4 “razoável” e 7 “muito bom”), indicando que a DT-REG oferece um comportamento satisfatório. Como conclusão obteve-se uma metodologia fundamentada em sistemas de informação geográfica, análise hidráulica de rede de abastecimento e métodos multiobjetivo e multicritério, adequada para a definição de traçado de tubulação tronco em SAA-rural com escoamento por gravidade, que pode ser aplicada, especialmente, nos casos de topografia e aspectos sócias marcantes
Indicadores de alteração hidrológica: estado da arte e proposição de indicadores para escala sub-diária
Neste trabalho foi realizada uma revisão de artigos indexados na plataforma Scopus em torno do assunto indicadores de alteração hidrológica (IHA), com o objetivo de identificar e quantificar as principais aplicações, ou seja, quais os indicadores mais sensíveis à alteração hidrológica, sua magnitude e a direção da alteração. Para o estudo foi utilizada a plataforma Scopus com a palavra-chave “Indicators of Hydrologic Alterations”. A partir dos artigos encontrados foram descritos, principalmente, os locais de maiores estudos e os tipos de impactos avaliados. Como um fator explicativo foi realizada a comparação de Spearman com fatores hidráulicos (número de barramentos em cascata ou volume do reservatório) e com um fator geográfico (latitude). Foram avaliados 94 trabalhos, sendo que 80% concentrados em apenas dois continentes (América do Norte e Ásia). Quanto ao tipo de impacto, mais da metade dos trabalhos (52%) estudaram preferencialmente barragens. Na avaliação quantitativa, os resultados foram divididos nos que apresentavam sentido negativo, ou seja, que as vazões aumentaram após o impacto, e os positivos. Em 56% dos parâmetros houve supremacia de alterações com sentidos positivos, estando esses concentrados principalmente entre os parâmetros dos meses do segundo semestre, as mínimas, as datas julianas de mínima e máxima, o número de pulsos altos e as inversões. As magnitudes de alteração positiva variavam entre 17,4% na média de setembro a 55% na mínima de 7 dias. Já as alterações com direção negativa variaram de -9,16% na máxima de 7 dias a -75% na recessão. O pequeno número de trabalhos que apresentavam um padrão na metodologia de avaliação da alteração constituiu grande barreira para justificar a magnitude ou a direção de alteração, uma vez que seriam necessários a avaliação em diferentes escalas de reservatórios assim como diferentes localidades no globo para se ter um solido embasamento nas informações. Dessa forma, apesar da latitude ter apresentado um relacionamento positivo na aplicação do teste de Spearman com 57,6% dos parâmetros, o resultado não foi sólido a ponto de serem elaboradas teorias válidas.
Qualidade da água da bacia do rio teles pires na área de influência direta da futura uhe Sinop, MT
A bacia do Rio Teles Pires está inserida em uma região do Estado de Mato Grosso em crescente desenvolvimento econômico, especialmente das atividades agropecuárias e de infraestrutura. Dos empreendimentos de infraestrutura destacam-se as hidrelétricas em fase de instalação/operação, como a UHE Sinop, objeto deste estudo, que podem acarretar em diversos impactos no ecossistema aquático. Diante disso o monitoramento da qualidade da água se torna uma importante ferramenta na identificação de possíveis alterações na qualidade da água e do ecossistema aquático. O objetivo deste estudo foi avaliar as condições limnológicas na porção alta e média da bacia do Rio Teles Pires na área de influência direta da UHE Sinop. Para tanto foram realizadas dez amostragens para medição e coleta de água no período de maio de 2014 a novembro de 2016, incluindo época de chuva e estiagem. As coletas foram realizadas em doze pontos sendo cinco no Rio Teles Pires e sete em afluentes deste rio. Foram analisados dezessete parâmetros físicos e químicos da água, através da estatística descritiva e sete parâmetros através da estatística multivariada. Os resultados demonstraram que as estações de coleta apresentaram uma maior discriminação no período de chuva estando mais homogêneas no período de estiagem. Os resultados constataram ainda que as condições limnológicas destes ecossistemas são controladas por fatores naturais como, geologia, pedologia e sazonalidade de chuvas, e antrópicos, especialmente usos do solo na agropecuária. Na região norte do Estado de Mato Grosso, além das atividades agrícolas e do rebanho bovino já existentes, há também uma expansão na geração de energia elétrica, especificamente na bacia do Rio Teles Pires, onde encontram-se, em fase de instalação/operação, quatro usinas hidrelétricas, entre elas a UHE Sinop, cuja futura área de instalação é objeto deste estudo. Desta forma, este estudo tem por objetivo analisar a influência dos usos e ocupação do solo na qualidade da água de seis afluentes do Rio Teles Pires que formarão o reservatório da UHE Sinop. Para tanto foram realizadas coletas de água em seis tributários do Rio Teles Pires no período de maio de 2014 a novembro de 2016, totalizando dez amostragens, tanto na época de chuva quanto de estiagem. Foram analisados 11 parâmetros físicos, químicos e biológicos da água e os resultados comparados aos padrões da Resolução Conama 357/05 e foi calculado o IQA – Índice de Qualidade da Água. Posteriormente foi realizado o levantamento e a classificação dos usos e ocupação do solo nas seis sub-bacias. Os resultados demonstraram que as sub-bacias com predominância de agricultura/pastagem apresentaram medianas mais elevadas de cor, turbidez, fósforo total, nitrato e E. coli. Demonstraram ainda o médio estado de conservação das sub-bacias afluentes ao Rio Teles Pires, devido à antropização pela agropecuária e supressão da mata ciliar em alguns trechos. Os resultados indicaram a necessidade de manejo das áreas de agricultura e pastagem e recuperação das matas ciliares e da continuidade do monitoramento da qualidade da água, visando garantir a qualidade da água do reservatório, a manutenção dos ecossistemas aquáticos e os usos múltiplos da água.
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