Impactos antropogênicos e climáticos nos processos hidrológicos: uma abordagem múltipla sobre a função das águas subterrâneas em bacias hidrográficas complexas no estado de São Paulo
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Data
2020-12-11
Autores
Orientador
Gastmans, Didier 
Coorientador
Pós-graduação
Geociências e Meio Ambiente - IGCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A crescente pressão mundial sobre os recursos hídricos, sob condições naturais e antropogênicas, requer abordagens multidisciplinares integradas para lidar com as questões científicas e sociais. Avaliar a magnitude dos impactos das ações antrópicas e das variações climáticas nos processos hidrológicos é crucial para direcionar as ações dos gestores dos recursos hídricos e minimizar os efeitos negativos de ordem social, econômica ou ambiental. Para isso, foram combinados métodos de modelagem aplicada a dados hidrológicos (fluviométricos e pluviométricos) e isotópicos (2H e 18O) nas dimensões temporal e espacial, para compreensão do regime hidrogeológico do fluxo de base e avaliar sua função na resiliência hídrica. O estudo foi desenvolvido em um cenário de variações climáticas e das atividades antropogênicas nas bacias Piracicaba-Capivari-Jundiai (UGRHI5 - PCJ) e Tietê-Jacaré (UGRHI 13 - TJ). Os resultados revelam que a resiliência hídrica das bacias estudadas é controlada pela interação direta do regime de chuvas com os domínios hidrogeológicos. No domínio cristalino, onde se localiza grande parte das bacias PCJ, a capacidade de armazenamento do excedente hídrico do período úmido é menor, o que aumenta a importância das chuvas para geração de escoamento direto e compor as vazões. No domínio sedimentar, que inclui parte das bacias PCJ e as bacias TJ, apresentam maior capacidade de armazenamento em seus aquíferos, onde o fluxo de base proporciona uma maior estabilidade sazonal das vazões. A modelagem dos dados mostra que as vazões anuais são mantidas por uma parcela de água subterrâneas que varia de 50 a 70% do volume total no domínio cristalino, enquanto que no sedimentar a contribuição varia de 70 a 80%. Conclui-se que o regime hidrológico no domínio cristalino tem maior dependência das águas superficiais e é mais vulnerável às estiagens prolongadas, enquanto que o domínio sedimentar apresenta maior segurança hídrica. A vulnerabilidade das bacias PCJ às reduções nos volumes de chuva e as atividades antrópicas revelam variações negativas nas vazões e do armazenamento mínimo, também refletida em mudanças nos sinais isotópicos. Situação menos acentuada nas bacias TJ, mas com estado de atenção para explotação dos aquíferos. Contudo, é recomendado aos gestores uma abordagem adaptativa e a ampliação da capacidade de monitoramento das bacias, tanto dos recursos hídricos superficiais como os subterrâneos. Destaca-se o potencial dos isótopos estáveis de H e O como uma metodologia complementar ao monitoramento convencional, com capacidade de descrever processos climáticos sazonais e de antropização em um contexto espacial hidrogeológico heterogêneo. O presente estudo ressalta a questão da resiliência hídrica numa região de grande importância econômica e social no Brasil e contribui para o arcabouço científico voltado à aplicação isotópica em grandes bacias.
Resumo (inglês)
The increasing global pressure on water resources, under natural and anthropogenic conditions, requires integrated multidisciplinary approaches to cope with scientific and social issues. Assessing the magnitude of the impacts of anthropic actions and climatic variations on hydrological processes is crucial to inform the water resources managers about the actions to be performed and minimize the negative effects in social, economic, or environmental functions of water. For this, modeling methods applied to hydrological (fluviometry and pluviometry) and isotopic (2H and 18O) data in the temporal and spatial dimensions were combined, to understand the hydrogeological regime of the baseflow and evaluate its function in water resilience. The study was conducted in a scenario of climatic variations and anthropogenic activities in the Piracicaba-Capivari-Jundiai (UGRHI 5 - PCJ) and Tietê-Jacaré (UGRHI 13 - TJ) basins. The results reveal that the water resilience of the studied basins is controlled by the direct interaction of the rain regime with the hydrogeological domains. In the crystalline domain, where most of the PCJ basins are located, the storage capacity of the water surplus in the wet period is less, which increases the importance of the rains for generating direct runoff and composing the streamflow. In the sedimentary domain, which includes part of the PCJ basins and the TJ basins, they have greater storage capacity in their aquifers, where the baseflow provides greater seasonal stability of the streamflow. The modeling of the data shows that the annual stramflow are maintained by a portion of groundwater that varies from 50 to 70% of the total volume in the crystalline domain, while in the sedimentary the contribution varies from 70 to 80%. It is concluded that the hydrological regime in the crystalline domain is more dependent on surface waters and is more vulnerable to prolonged droughts, while the sedimentary domain has greater water security. The vulnerability of the PCJ basins to reductions in rainfall volumes and anthropogenic activities reveal negative variations in streamflow and minimum storage, also reflected in changes in isotopic signs. Less accentuated situation in the TJ basins, but with attention to the exploitation of aquifers. However, it is recommended that managers take an adaptive approach and expand the monitoring capacity of the basins, both surface and underground water resources. The potential of stable H and O isotopes is highlighted as a complementary methodology to conventional monitoring, capable of describing seasonal climatic and anthropogenic processes in a heterogeneous hydrogeological spatial context. This study highlights the issue of water resilience in a region of great economic and social importance in Brazil and contributes to the scientific framework aimed at isotopic application in large basins.
Descrição
Idioma
Português