UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA CAROLINE SPERANDIO ANÁLISE CRÍTICA DA REDE DE MONITORAMENTO HIDROLÓGICO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO JOSÉ DOS DOURADOS Ilha Solteira 2022 Campus de Ilha Solteira CAROLINE SPERANDIO ANÁLISE CRÍTICA DA REDE DE MONITORAMENTO HIDROLÓGICO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO JOSÉ DOS DOURADOS Trabalho de conclusão de curso apresentado à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – FEIS/Unesp como parte dos requisitos para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Prof. Dr. Jefferson Nascimento de Oliveira Orientador Ilha Solteira 2022 Sperandio ANÁLISE CRÍTICA DA REDE DE MONITORAMENTO HIDROLÓGICO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO JOSÉ DOS DOURADOSIlha Solteira2022 101 Sim Trabalho de conclusão de cursoEngenharia CivilHidrologia Sim FICHA CATALOGRÁFICA Desenvolvido pelo Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação Sperandio, Caroline. Análise crítica da rede de monitoramento hidrológico da bacia hidrográfica do rio São José dos Dourados / Caroline Sperandio. -- Ilha Solteira: [s.n.], 2022 101 f. : il. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2022 Orientador: Jefferson Nascimento de Oliveira Inclui bibliografia 1. Objetivos de monitoramento. 2. Recursos hídricos. 3. Instrumentação hidrológica. S749a FOLHA DE APROVAÇÃO Aluno: CAROLINE SPERANDIO Titulo: ANÁLISE CRÍTICA DA REDE DE MONITORAMENTO HIDROLÓGICO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO JOSÉ DOS DOURADOS COMISSÃO EXAMINADORA Prof. Dr. Jefferson Nascimento de Oliveira UNESP/FE Ilha Solteira (Orientador) Mestre João Miguel Merces Bega Examinador Mestre Lucas Menezes Felizardo Examinador Ilha Solteira 29 de julho de 2022_ Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado como parte dos requisitos para obtenção do grau de Engenheiro Civil, junto ao Curso de Graduação em Engenharia Civil, da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de Ilha Solteira DEDICATÓRIA Para minha avó, Izabel Guarezemim, que na grandeza de sua humildade me ensinou as maiores lições da vida. AGRADECIMENTOS Ao meu orientador, Professor Doutor Jefferson Nascimento de Oliveira, por acolher a mim e a este trabalho, por me ensinar e por compartilhar o seu olhar humano da engenharia. Aos meus pais, Maria Inês Rodrigues e Samuel Sperandio, por todo amor, todo apoio, e por seus esforços incontáveis para que os sonhos dos estudos fosse uma realidade na vida de seus filhos. Ao meu irmão, Gustavo Sperandio, por ser o meu exemplo diário de resiliência, por todos os seus conselhos e todas as palavras de apoio que, muitas vezes, me sustentaram na vida acadêmica. À Bianca Midori Fonseca Miyake, por todas as vezes e todas as formas de que me salvou, por ser exatamente como é, e por ser ao meu lado. Ao meu amigo Adner Daniel Brazão, por estar, sempre, comigo, por ser o meu refúgio de compreensão e tornar a vida mais leve. Aos professores da rede pública de ensino, por persistirem, diariamente, na transformação pela educação. Especialmente, à professora Márcia Mariko Ano Zanetti, por sua dedicação extraordinária e seu papel fundamental em nossa comunidade. RESUMO As redes de drenagem naturais identificadas na região do rio São José dos Dourados (SJD) e seus afluentes compõem o sistema identificado, no Plano Estadual de Recursos Hídricos, como a Unidade Hidrográfica de Gerenciamento de Recursos Hídricos número 18 (UGRHI-18). Conforme indicado pelo Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio São José dos Dourados (CBH-SJD) em seu plano de gerenciamento emitido no ano de 2015, é parte do projeto de gestão a implantação gradual de rede de monitoramento quali-quantitativo de seus recursos hídricos. Segundo o relatório de situação da UGRHI-18 no ano 2020, quando comparado com o plano de gerenciamento de 2015, houve a diminuição da instrumentação disponível para o monitoramento do comportamento hidrológico da bacia. O presente trabalho buscou colaborar com a primeira etapa geral pontuada como critério subsidiário da rede de monitoramento proposta pelo comitê, de definição dos objetivos do monitoramento hidrológico da UGRHI-18, considerando a atual série histórica de dados disponíveis e identificando os fatores de maior influência no comportamento hidrológico da bacia. Da análise do comportamento hidrológico e suas associações com a geografia local e tendências socias, constatou-se que os objetivos do monitoramento da UGRHI-18 devem considerar a necessidade de monitorar as águas subterrâneas nas sub-bacias do Alto SJD, Médio SJD, Baixo SJD e Ribeirão Marimbondo, sendo a última, a maior prioridade, considerando sua vulnerabilidade à ocorrência de crises hídricas. Deve-se, também, englobar a adequação da rede de monitoramento pluviométrico às condições mínimas de operação, priorizando a instrumentação das sub-bacias Ribeirão da Ponte Pensa/SJD e Baixo SJD que não possuem dados atualizados de hidrometria registrados. Por fim, constatou-se a necessidade global de monitoramento de vazões superficiais, a se destacar as sub- bacias Ribeirão Coqueiro/SJD e Ribeirão da Ponte Pensa/SJD onde foram verificadas maiores demandas de captação de águas superficiais, o que pode afetar, também, as regiões à jusante. Palavras-chave: Objetivos de monitoramento; Recursos hídricos; Instrumentação hidrológica. ABSTRACT The natural drainage identified in the region of the São José dos Dourados River (SJD) and its tributaries make up the system identified, in the State Plan for Water Resources, as the Hydrographic Unit for the Management of Water Resources number 18 (UGRHI- 18). As indicated by the São José dos Dourados River Basin Committee (CBH-SJD) in its management plan issued in 2015, the gradual implementation of a qualitative- quantitative monitoring network of its water resources is part of the management project. According to the UGRHI-18 situation report in 2020, when compared to the 2015 management plan, there was a decrease in the instrumentation available for monitoring the hydrological behavior of the basin. The present work sought to collaborate with the first general stage scored as a subsidiary criterion of the monitoring network proposed by the committee, to define the objectives of the hydrological monitoring of the UGRHI-18, considering the current historical series of available data and identifying the factors of greatest influence on the hydrological behavior of the basin. From the analysis of hydrological behavior and its associations with local geography and social trends, it was found that the monitoring objectives of UGRHI-18 should consider the need to monitor groundwater in the Upper SJD, Middle SJD, Lower SJD sub-basins and Ribeirão Marimbondo, the latter being the highest priority, considering its vulnerability to the occurrence of water crises. It should also include the adequacy of the rainfall monitoring network to the minimum operating conditions, prioritizing the instrumentation of the Ribeirão da Ponte Pensa/SJD and Baixo SJD sub-basins that do not have updated hydrometry data recorded. Finally, there was a global need to monitor surface flows, with emphasis on the sub-basins of Ribeirão Coqueiro/SJD and Ribeirão da Ponte Pensa/SJD where there were greater demands for surface water abstraction, which can also affect the downstream regions. Keywords: Monitoring objectives; Water resources; Hydrological instrumentation. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Linha do tempo da evolução da rede gerenciada pela ANA. ............................................... 21 Figura 2 – Estrutura do pluviômetro “Ville de Paris”. ............................................................................ 22 Figura 3 – Pluviógrafo de cubas basculantes. ...................................................................................... 23 Figura 4 – Esquema de posicionamento de lance de réguas linimétricas. ........................................... 23 Figura 5 – Verificação de homogeneidade de dados por duplas massas. ........................................... 28 Figura 6 – Localização da divisão por sub-bacias da UGRHI-18. ........................................................ 36 Figura 7 – Mapa de delimitação da UGRHI-18 e sub-bacias. .............................................................. 52 Figura 8 – Mapa altimétrico da UGRHI-18. ........................................................................................... 54 Figura 9 – Mapa de declividades da UGRHI-18. .................................................................................. 56 Figura 10 – Mapa da divisão política dos municípios da UGRHI-18. ................................................... 58 Figura 11 – Distribuição das áreas urbanizadas na região da UGRHI-18 em 2020. ............................ 60 Figura 12 – Uso e ocupação do solo da UGRHI-18 no ano de 2020. .................................................. 62 Figura 13 – Distribuição das categorias principais de uso e ocupação por sub-bacia da UGRHI-18. . 63 Figura 14 – Distribuição geográfica dos postos pluviométricos utilizados. ........................................... 65 Figura 15 – Precipitações médias mensais (série histórica de 1971 a 2000). ..................................... 67 Figura 16 – Variabilidade espacial do regime pluviométrico pelo método das isoietas........................ 69 Figura 17 – Localização dos postos fluviométricos com dados em acervo no sistema estadual (DAEE). ............................................................................................................................................................... 71 Figura 18 – Vazões médias mensais do posto Cabrito (2001-2016). ................................................... 72 Figura 19 – Vazões médias mensais do posto Nhandeara/Votuporanga (1976-7981). ....................... 72 Figura 20 – Pontos de outorgas de uso consuntivo da água emitidas pelas unidades da federação na UGRHI-18, ativos em 2017, .................................................................................................................. 73 Figura 21 – Gráfico da evolução acumulada do número de outorgas concedidas ao longo dos anos para uso consuntivo de águas superficiais. .......................................................................................... 75 Figura 22 – Gráfico da evolução acumulada do número de outorgas concedidas ao longo dos anos para uso consuntivo de águas subterrâneas. ....................................................................................... 75 Figura 23 – Usos da água outorgados pelas unidades da federação, até 2017, por sub-bacia da UGRHI-18. ............................................................................................................................................. 76 Figura 24 – Mapa dos postos pluviométricos atualmente ativos na UGRHI-18. .................................. 78 Figura 25 – Mapa dos postos historicamente operados na UGRHI-18. ............................................... 79 Figura 26 – Mapa dos postos de monitoramento de qualidade das águas subterrâneas na UGRHI-18. ............................................................................................................................................................... 81 Figura 27 – Mapa das áreas de vulnerabilidade a enchentes e à escassez de recursos hídricos na UGRHI-18. ............................................................................................................................................. 82 Figura 28 – Resumo dos levantamentos realizados. ............................................................................ 84 Figura 29 – Legenda do fluxograma. .................................................................................................... 85 8 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Relação de dados georreferenciados utilizados. ................................................................. 43 Quadro 2: Municípios totalmente e parcialmente inseridos na UGRHI-18. .......................................... 44 Quadro 3: Postos pluviométricos atualmente ativos na UGRHI-18. ..................................................... 47 Quadro 4: Postos pluviométricos utilizados nas análises de pluviometria............................................ 48 Quadro 5: Dados fluviométricos da UGRHI-18 em acervo no sistema estadual. ................................. 49 Quadro 6: Áreas da UGRHI-18 e sub-bacias. ....................................................................................... 51 Quadro 7: Parâmetros de caracterização geométrica. ......................................................................... 53 Quadro 8: Ocorrência de declividades na UGRHI-18. .......................................................................... 55 Quadro 9: População dos municípios totalmente e parcialmente inseridos na UGRHI-18. ................. 57 Quadro 10: Uso e ocupação do solo na UGRHI-18 em categorias condensadas. .............................. 61 Quadro 11: Coeficientes de determinação obtidos nas análises de duplas massas............................ 66 Quadro 12: Precipitações médias anuais dos postos utilizados (1971 a 2000). .................................. 68 Quadro 13: Precipitações médias na UGRHI-18 e sub-bacias. ............................................................ 70 Quadro 14: Densidade das estações pluviométricas da UGRHI-18 [km²/estação]. ............................. 77 9 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS UGRHI Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos SJD São José dos Dourados BH-SJD Bacia Hidrográfica do São José dos Dourados CBH-SJD Comitê da Bacia Hidrográfica do São José dos Dourados RM Ribeirão Marimbondo RC Ribeirão Coqueiro RPP Ribeirão da Ponte Pensa ANA Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico SNIRH Sistema Nacional de Informações Sobre Recursos Hídricos CPRM Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais DAEE Departamento de Águas e Energia Elétrica ALOS Advanced Land Observing Satellite ASF Alaska Satellite Facility ASF DAAC Alaska Satellite Facility Distributed Active Archive Center NASA National Aeronautics and Space Administration SIG Sistema de Informação Geográfica SIGRH Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo PEC Proposta de Emenda à Constituição PNRH Política Nacional de Recursos Hídricos 10 DNOCS Departamento Nacional de Obras Contra Secas INMET Instituto Nacional de Meteorologia DNAE Departamento de Nacional de Águas e Energia DNAEE Departamento de Nacional de Águas e Energia Elétrica ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica WMO World Meteorological Organization IDHM Índice de Desenvolvimento Humano Municipal DEM Digital Elevation Model SIRGAS Sistema de Referencia Geocêntrico para as Américas IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 11 LISTA DE SÍMBOLOS 𝑦 Precipitação a ser estimada 𝑦𝑚 Precipitação média do posto a ser corrigido 𝑥𝑖 Precipitação média do posto a ser corrigido 𝑥𝑚𝑖 Precipitação correspondente ao mês a ser preenchido nos postos vizinhos 𝑃𝑎 Dado ajustado à condição atual 𝑃0 Dado a ser corrigido 𝑀𝑎 Coeficiente angular da reta no período mais recente 𝑀0 Coeficiente angular da reta no período a ser corrigido 𝛴 Somatória 𝑃𝑚 Precipitação média 𝐴𝑖,𝑖+1 Área da faixa entre isoietas 𝑃𝑖 Precipitação média da isoieta anterior à faixa 𝑃𝑖+1 Precipitação média da isoieta posterior à faixa 𝐴 Área total da bacia 𝐾𝑐 Coeficiente de compacidade 𝑃 Perímetro da bacia hidrográfica 𝑟 Raio da circunferência de área igual a área da bacia 𝐾𝑓 Fator de forma 𝐴 Área da bacia hidrográfica 𝐿 Comprimento da bacia hidrográfica 𝐷𝑑 Densidade de drenagem 𝐿 O comprimento de cada trecho que compõe a rede de drenagem 𝐴𝐷 Área de drenagem da bacia 12 Sumário 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 14 2. OBJETIVO .......................................................................................................... 16 3. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................... 17 3.1. REDES DE MONITORAMENTO ..................................................................... 17 3.1.1. Sistemas de informações hidrológicas .................................................... 18 3.1.2. Contexto histórico ...................................................................................... 19 3.1.3. Instrumentação de monitoramento hidrológico ...................................... 21 3.1.4. Projeto e fatores de influência de redes hidrométricas .......................... 24 3.2. CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO HIDROLÓGICO .................... 26 3.2.1. Preenchimento de falhas e consistência de dados ................................. 26 3.2.2. Análises globais e variabilidade espacial ................................................ 29 3.2.2.1. Uso e ocupação do solo ......................................................................... 29 3.2.2.2. Relevo ...................................................................................................... 30 3.2.2.3. Variações espaciais de precipitação ..................................................... 30 3.2.3. Caracterização física da bacia .................................................................. 32 3.2.4. Variações espaciais de vazão ................................................................... 34 4. METODOLOGIA ................................................................................................. 35 4.1. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ................................................. 35 4.1.1. Aspectos gerais da UGRHI-18 ................................................................... 35 4.1.2. Disponibilidade hídrica e usos da água na bacia .................................... 37 13 4.1.3. Rede de monitoramento hidrológico da BH-SJD .................................... 40 4.2. LEVANTAMENTO DE DADOS ........................................................................ 41 4.2.1. Caracterização física da UGRHI-18 ........................................................... 42 4.2.2. Caracterização social da UGRHI-18 .......................................................... 44 4.2.3. Caracterização hidrológica da UGRHI-18 ................................................. 46 4.2.3.1. Análise das chuvas ................................................................................. 46 4.2.3.2. Análise das vazões ................................................................................. 49 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 51 5.1. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA UGRHI-18 ................................................... 51 5.2. CARACTERIZAÇÃO SOCIAL DA UGRHI-18 .................................................. 57 5.3. CARACTERIZAÇÃO HIDROLÓGICA DA UGRHI-18 ...................................... 64 5.3.1. Análise das chuvas ................................................................................... 64 5.3.2. Análise das vazões .................................................................................... 70 5.4. CENÁRIO ATUAL DA HIDROMETRIA DA UGRHI-18 .................................... 77 5.5. CONSIDERAÇÕES DO COMITÊ DA BH-SJD ................................................ 83 5.6. FLUXOGRAMA DE RESULTADOS OBTIDOS ............................................... 83 6. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 87 7. REFERÊNCIAS .................................................................................................. 88 14 1. INTRODUÇÃO A bacia hidrográfica do Rio São José dos Dourados (BH-SJD) está localizada na região hidrográfica de mesmo nome e compõe UGRHI-18 do Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo (SIGRH). A UGRHI-18 é fiscalizada e gerenciada, desde 1997, pelo Comitê da Bacia Hidrográfica do São José dos Dourados (CBH-SJD) (CBH-SJD, 2022). É de responsabilidade do CBH-SJD o planejamento da gestão e a emissão anual de relatórios de situação da bacia que, em sua última versão, publicada em 2021, com ano base de 2020, enfatiza a dificuldade assegurar a precisão das análises hidrológicas com base na atual rede de monitoramento instalada. O mesmo relatório, quando confrontado com plano de gerenciamento emitido no ano de 2015, indica que, atualmente na UGRHI-18, apenas um posto fluviométrico se manteve em funcionamento, tendo perdido dois postos no decorrer de cinco anos. As perdas também atingiram os postos pluviométricos, passando de 11 para 8 postos. Ressalta-se que, conforme previsto no Art. 5°, inc. VI, da Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997, o sistema de informações é instrumento da Política Nacional de Recursos Hídricos. A mesma lei, em seu Art. 25° atribui a esse sistema a função de coleta das informações sobre recursos hídricos e fatores intervenientes em sua gestão. Nesse sentido, Santos (2001) enfatiza que o planejamento da rede deve proporcionar a possibilidade de avaliação da variabilidade das características hidrológicas, especificamente, para a região que se propõe monitorar. Portanto, não é possível estabelecer um padrão espacial de distribuição ou uma configuração permanente da rede, sendo necessárias revisões periódicas para adequação de sua disposição conforme a identificação de mudanças de comportamento ambientais. Cabe ressaltar que a mudança comportamental dos recursos hídricos não necessariamente deriva de um evento meteorológico extremo, mas também se manifesta de forma frequente e comum, como no caso de evoluções graduais para crises. Nessa condição, a análise da rede de monitoramento hidrológico da IGRHI-18 se torna relevante, considerando as mudanças percebidas, como a recente crise hídrica que atingiu a região da BH-SJD, formalizada pela Resolução ANA nº 77, de 1º 15 de junho de 2021, que declarou situação crítica de escassez quantitativa dos recursos hídricos na Região Hidrográfica do Paraná. Por esses motivos, neste trabalho, buscou-se avaliar as condições atuais da UGRHI-18, não só dos parâmetros hidrológicos, mas também aqueles associados à sua geografia e sociedade, para que se pudesse avaliar a efetividade da sua atual rede de monitoramento hidrológico. Cabe ressaltar que as análises realizadas são válidas para as condições atuais da UGRHI-18. Porém, uma vez estabelecida a metodologia, as estimativas podem ser refinadas, futuramente, na possibilidade de se contar com maior quantidade e qualidade de dados. 16 2. OBJETIVO Definir as prioridades do monitoramento hidrológico da bacia hidrográfica do rio São José dos Dourados, considerando sua morfologia, tendências de uso e ocupação do solo, outorgas de uso de recursos hídricos concedidas em suas dependências e a série histórica dos dados hidrológicos atualmente disponíveis. 17 3. REVISÃO DE LITERATURA O presente trabalho tem como foco a definição dos objetivos do monitoramento hidrológico da BH-SJD, considerando fatores de influência direta e indireta, nas perspectivas sociais e ambientais. Para tanto, é fundamental que as análises sejam respaldadas em conceitos sólidos da literatura, a serem dissertados neste item. 3.1. REDES DE MONITORAMENTO Chevallier e Tucci (2001) destacaramm que todos os parâmetros envolvidos no ciclo da água devem ser considerados na hidrologia para estudos de sistemas fechados, de forma que o balanço hídrico se resuma a expressão simplificada da conservação da massa (Eq. 1). 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 + 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑠𝑎í𝑑𝑎𝑠 + 𝑎𝑟𝑚𝑎𝑧𝑒𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 [Eq. 1] Segundo Villela e Mattos (1975) na definição de um sistema fechado para estudo destacam-se, dentre as regiões hidrológicas, a bacia hidrográfica. Silveira e Tucci (2001) definiram a bacia hidrográfica como uma área composta por superfícies vertentes que direcionam os escoamentos para uma rede natural de drenagem que converge em um único ponto de saída, definido como exutório. A definição dos autores vai de encontro com a descrição de Santos et al. (2001), que descreveram a bacia hidrográfica, para um dado ponto em um rio, como uma superfície delimitada, sobre a qual o escoamento se direciona naturalmente para aquele ponto de controle. Para uma bacia hidrográfica, enquanto sistema físico fechado, consideram-se volumes de entrada quando precipitados, e de saídas quando escoados pelo exutório. Cabe ressaltar que o sistema está sujeito a perdas intermediárias, considerando volumes evaporados, transpirados e infiltrados no processo. Porém, na análise de um evento isolado, as perdas intermediárias podem ser desconsideradas (SILVEIRA; TUCCI, 2001). 18 Chevallier e Tucci (2001) enfatizaram que, apesar da simplicidade do equacionamento do sistema, há dificuldades na quantificação dos parâmetros físicos envolvidos, que podem ser divididos em parâmetros climáticos, do escoamento e aqueles característicos do meio receptor. Da necessidade de se quantificar um parâmetro físico natural, nasce a necessidade de se estabelecer um ponto de observação. A esse ponto de observação, na hidrometria, se atribui o nome de posto, que deve ser equipado com a instrumentação pertinente à mensuração do parâmetro a ser monitorado. Já para o ponto de observação suficientemente equipado para mensurar, simultaneamente, diversas variáveis meteorológicas, é atribuído o nome de “estação” (SANTOS et al., 2001). Considerando a abrangência territorial de uma bacia hidrográfica e a variabilidade espacial dos parâmetros físicos de interesse, para uma caracterização válida do sistema de estudo é necessário que vários pontos de observação sejam distribuídos em sua superfície. A distribuição dos postos estabelece uma malha de observação, nomeadamente, uma rede de monitoramento (SANTOS et al., 2001). Chevallier e Tucci (2001) destacaram a relevância das ferramentas de informática para administração das informações geradas pela rede, bem como a importância da composição de um banco de dados. Cabe enfatizar que, dentre as práticas hidrológicas propostas pela Organização Mundial de Meteorologia (WMO, 2008), se destacam a aquisição e manutenção de banco de dados hidrológicos, além da disponibilidade pública dos dados gerados, por sistemas integrados de informações. 3.1.1. Sistemas de informações hidrológicas Pereira et al. (2020) constataram que a criação de uma base de dados hidrológicos é de extrema importância para compreender a variabilidade espacial e temporal dos recursos hídricos. Além disso, os autores destacaram que é necessário tratar e disponibilizar os dados coletados para que sejam representativos e acessíveis para suas mais diversas finalidades. 19 No Brasil, conforme previsto pelo Art. 5°, inc. VI, da Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997, o sistema de informações é instrumento da Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH). A mesma lei, em seu Art. 25° atribui a esse sistema a função de coleta das informações sobre recursos hídricos e fatores intervenientes em sua gestão. Para além da atribuição de deveres ao poder público (Lei n° 9.433, Art. 29), o gerenciamento de recursos hídricos se fundamenta na necessidade de administrar a água, quantitativa e qualitativamente, como bem de domínio público. Nesse sentido, discussões políticas sobre o recurso têm tomado proporções nacionais, com a proposta da Proposta de Emenda à Constituição (PEC) 6/21, que inclui a água potável na lista de direitos e garantias fundamentais da Constituição Federal. Em escala global, destaca-se o reconhecimento da água como direito humano pela Organização das Nações Unidas (ONU, 2010). A disponibilidade dos recursos hídricos, entretanto, está diretamente associada à manutenção da qualidade e previsão de quantidade a serem monitoradas por sistemas de informação. A pauta, ainda que atual, já constava na PNRH de 1997, em seu Art. 27°, que estabelece como objetivo a divulgação de dados consistentes e frequentemente atualizados, que possam subsidiar planos de gestão de recursos hídricos. Historicamente, a preocupação com os recursos hídricos e as formas de quantificá-los aparecem em registros ainda mais antigos. 3.1.2. Contexto histórico No Brasil, as primeiras estações de captação de dados hidrológicos oficialmente registradas datam do século XX, resultado da união de esforços do Departamento Nacional de Obras Contra Secas (DNOCS) e do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Entretanto, antes disso, já no século XIX, é possível encontrar registros de dados pluviométricos em território nacional, na Mineração Morro Velho (ANA-CPRM, 2017). 20 Destaca-se no século XX, mais especificamente no decorrer da década de 1960, a compartimentação de responsabilidades no âmbito dos recursos hídricos com a criação de departamentos e derivados, a se destacar, conforme atribuições recebidas: • o Departamento de Nacional de Águas e Energia (DNAE), criado em 1960, responsável pelas atividades relacionadas à hidrologia. • sua posterior evolução para o Departamento de Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE), incorporando atribuições do setor de geração, em 1968. • A criação da Companhia de Pesquisa em Recursos Minerais (CPRM), que recebeu atribuição de operação e manutenção das estações hidrometeorológicas antes operadas pelo DNAEE (ANA-CPRM, 2017). Posteriormente, a responsabilidade da gestão da rede hidrometeorológica seria transferida para a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), em 1996. Finalmente, em 2000, as atribuições foram delegadas à Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico e assim permanecem até o presente (ANA-CPRM, 2017). Com a evolução na organização das atribuições e integração de recursos, a rede de monitoramento nacional foi diretamente afetada. A Figura 1 apresenta a evolução quantitativa das estações ao longo do tempo. Dessa forma, se deu início e andamento ao processo de instrumentação hidrometeorológica no Brasil. 21 Figura 1 - Linha do tempo da evolução da rede gerenciada pela ANA. Fonte: Adaptado de Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (2019). 3.1.3. Instrumentação de monitoramento hidrológico Para quantificação das entradas e saídas de um sistema fechado, estabelecido por uma bacia hidrográfica, destaca-se a necessidade de medição dos volumes precipitados e escoados, definindo, portanto, os parâmetros básicos de monitoramento a serem relacionados com as características físicas do meio receptor. Santos et al. (2001) destacaram que, no Brasil, mais de 99% da precipitação cai em forma de chuva, sendo ela, portanto, a variável de maior interesse dentre os parâmetros climáticos a se considerar. Para sua quantificação, tanto Santos et al. (2001), quanto Chevallier e Tucci (2001) enfatizaram a utilidade da instrumentação por pluviômetros e pluviógrafos. O pluviômetro é composto por um recipiente de armazenamento acoplado a um funil com anel receptor que define a área horizontal interceptada (CHEVALLIER e TUCCI, 2001). Santos et al. explicaram que, no Brasil, a versão mais difundida do 22 instrumento é o tipo “Ville de Paris”, com área interceptada de 400 cm², de forma que 40 ml de volume armazenado corresponde a 1 mm de precipitação. Figura 2 – Estrutura do pluviômetro “Ville de Paris”. Fonte: Adaptado da Universidade de São Paulo (2018). Para aferição do volume armazenado, o pluviômetro possui uma válvula na extremidade inferior do recipiente de armazenamento, para que o volume possa ser recolhido e, posteriormente medido. A metodologia manual de aferição das chuvas, torna o instrumento ineficiente para medição de altura de chuvas de curta duração (SANTOS et al., 2001). Para esses casos, pode-se recorrer à utilidade dos pluviógrafos. Os pluviógrafos agregam à função de aferição das alturas das chuvas a funcionalidade do registro automático contínuo da precipitação (SANTOS et al., 2001). As diferentes versões do aparelho permitem tanto o registro analógico desses dados, com a construção de gráficos na forma escrita em suporte de papel, quanto o registro digital, por armazenamento de dados ou transmissão automática em tempo real (CHEVALLIER; TUCCI, 2001). A Figura 3 apresenta um esquema simplificado do funcionamento do pluviógrafo de cubas basculantes, tipo de automatização comum no mercado. Seu mecanismo consiste em usar do peso da água armazenada para movimentar mecanicamente um sistema de báscula em seu interior que funciona como um 23 contador. Cada oscilação contabiliza 0,2 mm de chuva, tornando possível a medição da quantidade e intensidade da precipitação. Figura 3 – Pluviógrafo de cubas basculantes. Fonte: Adaptado de Collischonn e Dornelles (2013). Quanto aos parâmetros do escoamento, destaca-se a necessidade da aferição de descargas líquidas, uma vez que o conhecimento da variação da vazão ao longo do tempo é dado base para estudos de regimes hidrológicos. Nesse sentido, destacam-se a simplicidade e custo reduzido da estimativa de vazões por réguas linimétricas (SANTOS et al., 2001). Figura 4 – Esquema de posicionamento de lance de réguas linimétricas. Fonte: Adaptado de Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (2020). Devido ao caráter manual do método e sua vulnerabilidade a erros grosseiros e sistemáticos, é conveniente associar a régua à tecnologia de aparelhos automáticos, 24 chamados linígrafos, fabricados em diferentes técnicas de aferição, com possibilidade de registro mecânico e digital, similar aos pluviógrafos (CHEVALLIER; TUCCI, 2001). Além dos parâmetros básicos de monitoramento, a WMO (2008) soma às variáveis de interesses meteorológicos e hidrológicos, os níveis das águas subterrâneas, a evapotranspiração, a concentração de sedimentos em rios e parâmetros de qualidade de águas superficiais e subterrâneas. Na caracterização física do meio receptor, destacam-se as ferramentas de sensoriamento remoto que têm facilitado a aquisição de dados físicos suficientemente precisos, considerando a evolução tecnológica dos sistemas de informação e geoprocessamento (COLLARES, 2000). Ressalta-se que, para cada variável primária citada para cada um dos parâmetros abordados, há uma série de fatores secundários de influência, que devem ser observados com cautela para que os dados obtidos pela instrumentação não sejam comprometidos ou discrepantes com a realidade. 3.1.4. Projeto e fatores de influência de redes hidrométricas É necessário identificar potenciais necessidades futuras de monitoramento no projeto de uma rede de monitoramento nova ou complementar. No processo de avaliação, deve-se considerar as informações relevantes da região. Para proposta de redes complementares, deve-se compilar os dados da rede já existente para ponderação do projeto. Primordialmente, deve-se prever uma densidade mínima de estações, conforme apresentado na Figura 5 (WMO, 2008). 25 Tabela 1 - Densidade mínima de estações recomendadas (área em km² por estação). Unidade fisiográfica Precipitação Evaporação Vazão Sedimentos Qualidade da água Estação manual Estação automática Costa 900 9.000 50.000 2.750 18.300 55.000 Montanhas 250 2.500 50.000 1.000 6.700 20.000 Planícies interiores 575 5.750 5.000 1.875 12.500 37.500 Acidentada/ ondulada 575 5.750 50.000 1.875 12.500 47.500 Ilhas pequenas 25 250 50.000 300 2.000 6.000 Áreas Urbanas -- 10-20 -- -- -- -- Regiões polares/áridas 10.000 100.000 100.000 20.000 200.000 200.000 Fonte: WMO (2008). Santos et al. (2001) explicaram que, como não há um método de distribuição de rede de monitoramento que seja padrão para qualquer região, há fatores de influência direta que devem ser considerados em análises específicas, sendo pontuados: i) Variações espaciais nos regimes de precipitação e no regime hidrológico; ii) Natureza da bacia hidrográfica, quanto à quantidade dos rios de cada ordem; iii) Necessidade de dados hidrológicos para projeto, construção ou operação de estruturas hidráulicas; iv) Densidade de ocupação populacional e nível de atividade econômica regional. Chevallier e Tucci (2001) destacaram, ainda, que todos os parâmetros hidrológicos são variáveis no tempo, havendo, portanto, a necessidade de se observar várias vezes os parâmetros, estudando sua frequência e duração para que seja possível identificar padrões de comportamento. 26 Para Villela e Mattos (1975), na análise de precipitações deve-se considerar, também, a posição da região em relação à circulação geral da atmosfera, a temperatura, a direção e velocidade dos ventos e a umidade local. Os autores também enfatizam que a medição de vazões pode ser influenciada pela sinuosidade dos rios, sendo preferencial a aferição de vazões em trechos retilíneos, com velocidades regulares. Além disso, devido à variabilidade natural dos parâmetros físicos, Santos et al. (2001) enfatizaram que a rede proposta a uma determinada área deve ser revisada em poucos anos de operação, de forma a ponderar se o projeto implantado continua atendendo às condições hidrometeorológicas locais. Portanto, a necessidade de implantação e/ou revisão de redes de monitoramento hidrométrico deve ser avaliada conforme as características sociais e ambientais da região que se deseja monitorar, destacando-se para o último caso, as particularidades do comportamento hidrológico. 3.2. CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO HIDROLÓGICO Para análise da eficiência de uma rede de monitoramento hidrométrico é necessário conhecer o comportamento hidrológico da bacia de estudo. Para tanto, quando já se dispõe de postos de observação, deve-se proceder, antes das análises espaciais e físicas, a análise de confiabilidade dos dados disponíveis. 3.2.1. Preenchimento de falhas e consistência de dados Segundo Villela e Mattos (1975) é comum que o registro de dados de séries históricas dos postos de monitoramento apresente falhas. Para dados de precipitação, Bertoni e Tucci (2001) apresentaram o método da ponderação regional como uma análise simplificada para homogeneização de séries mensais ou anuais. Junqueira et al. (2018) concluíram que o método da ponderação regional apresenta bom desempenho no preenchimento de falhas. Portanto, considerando a 27 simplicidade de sua aplicação, trata-se de um método de grande relevância para avaliação de precipitações médias. Nesse método, para cada valor a ser preenchido, devem ser selecionados ao menos 3 postos vizinhos com séries de precipitação com, no mínimo, 10 anos sequenciais de dados para o mês a ser corrigido. Os autores destacaram que os postos escolhidos como base para a estimativa devem estar localizados em regiões de características climatológicas semelhantes à região do posto principal. A falha deve ser corrigida a partir da equação 2. 𝑦 = 1 3 ( 𝑥1 𝑥𝑚1 + 𝑥2 𝑥𝑚2 + 𝑥3 𝑥𝑚3 ) 𝑦𝑚 [Eq. 2] Em que: 𝑦 é a precipitação a ser estimada [mm]; 𝑦𝑚 é a precipitação média do posto a ser corrigido [mm]; 𝑥𝑖 é a precipitação correspondente ao mês a ser preenchido nos postos vizinhos [mm]; e 𝑥𝑚𝑖 é a precipitação média das estações vizinhas [mm]. Após o preenchimento, os dados de cada estação pluviométrica que compõe a atual rede de monitoramento da bacia, podem ser analisados segundo a consistência de sua série histórica, por análise de duplas massas, considerando uma curva dupla acumulativa de dados anuais, conforme apresentado por Villela e Mattos (1975). Segundo Collischonn e Dornelles (2013), os dados podem ser constatados consistentes se a relação dupla acumulativa tende a linearidade. A tendência linear, por sua vez, pode ser numericamente comprovada pelo coeficiente de determinação, que expressa a semelhança do comportamento observado à uma função linear. Quanto mais próximo da unidade for o coeficiente de determinação, maior a similaridade da curva gerada com a função linear comparativa. 28 Ainda, segundo Villela e Mattos (1975), a constatação de inconsistências nos dados também pode ser verificada graficamente, indicada pela mudança de declividade da curva obtida (Figura 5). Para esses casos, os autores indicam que os dados anômalos identificados podem ser corrigidos pela relação expressa na equação 3. Figura 5 – Verificação de homogeneidade de dados por duplas massas. Fonte: VILLELA e MATTOS (1975). 𝑃𝑎 = 𝑀𝑎 𝑀0 𝑃0 [Eq. 3] Onde: 𝑃𝑎 é a dado ajustado à condição atual [mm]; 𝑃0 é o dado a ser corrigido [mm]; 𝑀𝑎 é o coeficiente angular da reta no período mais recente; e 𝑀0 é o coeficiente angular da reta no período a ser corrigido. 29 Dessa forma, os dados podem ser tratados para obtenção de valores consistentes e homogêneos, para que se possa proceder com as demais análises, dependentes das séries históricas, e obter resultados confiáveis. Dentre essas análises, destaca-se a variabilidade temporal de chuvas. 3.2.2. Análises globais e variabilidade espacial Dos fatores de influência a serem analisados, aqueles que variam no espaço para um mesmo período são as características de uso e ocupação do solo, do relevo, as alturas de precipitação, as vazões por trecho de drenagem, entre outros. 3.2.2.1. Uso e ocupação do solo Segundo Tucci (2001) a cobertura da bacia influencia diretamente em parâmetros hidrológicos, especialmente no comportamento dos escoamentos superficiais. Para áreas menos permeáveis, característica de áreas urbanas, por exemplo, devido à baixa capacidade de infiltração dos volumes precipitados, a formação do escoamento é mais rápida. Além disso, por possuir superfícies regularizadas, o escoamento pode atingir velocidades maiores. Collischonn e Dornelles (2013) destacaram a formação de escoamento superficial pela relação entre excesso de chuva e baixa capacidade de infiltração caracteriza o processo Hortoniano. Ainda, o autor ressalva que o processo é especialmente importante em áreas de solo modificado pela ação humana, de características urbana ou rural. Por esses motivos se faz necessário a caracterização de uso e ocupação do solo da bacia. Nesse sentido, no Brasil, destaca-se a importância do Projeto de Mapeamento Anual do Uso e Cobertura da Terra no Brasil (MapBiomas), criado em 2015, ainda em atividade, que fornece um banco de dados de imagens espaciais tratadas e classificadas quando ao uso das terras, anualmente (MapBiomas, 2022). Ressalta-se que, as análises pontuais, enquanto ferramenta de avaliação local, devem ser confrontadas com dados espaciais, de análise global, para que se possa embasar afirmações assertivas sobre o atual comportamento hidrológico da bacia 30 3.2.2.2. Relevo A caracterização das condições atuais de relevo da região pode ser relacionada a distribuição de declividades na área estudada. A discriminação do relevo, segundo a EMBRAPA (1979, apud TONELLO et al., 2006), divide a classificação de declividades em seis faixas. Cada uma delas é caracterizada, progressivamente, desde relevo plano até relevo forte montanhoso. De forma mais específica, Lepsch (1991), relacionou as condições do relevo a classificação de declividades em sete faixas distintas, determinando uma relação mais específica com as ondulações do terreno (Tabela 2). Dessa forma é possível comparar as condições atuais do relevo regional com aquela encontrada na literatura, além de relacioná-las com os demais parâmetros espacialmente variáveis. Tabela 2 - Classificação de declividades. Classes de declividade Limites percentuais (%) Plano 0-2 Suave ondulado 2-5 Moderadamente ondulado 5-10 Ondulado 10-15 Forte ondulado 15-45 Montanhoso 45-70 Escarpado 70-100 Fonte: Adaptado de Lepsch (1991). 3.2.2.3. Variações espaciais de precipitação A variabilidade espacial das precipitações pode ser realizada considerando a média histórica de cada posto pluviométrico disponível, relacionado a sua área de influência. A ponderação das áreas de influência, por sua vez, pode ser avaliada pelo método dos polígonos de Thiessen, que consiste na delimitação das áreas pela ligação das mediatrizes estabelecidas na menor distância entre postos próximos (COLLISCHONN; DORNELLES, 2013). 31 A mesma análise também pode ser feita pelo método das isoietas, que se baseia na série histórica dos dados de chuva da rede já existente e, se necessário, de postos auxiliares que estejam locados fora do perímetro da bacia, para que se possa traçar linhas equidistantes de precipitações médias locais, chamadas isolinhas. A ponderação de áreas, nesse caso, é feita pela quantificação da superfície entre isolinhas, considerando a altimetria do terreno (VILLELA; MATTOS,1975). Lucena et al. (2019) verificaram tendências similares no comportamento do regime de precipitação por ambos os métodos descritos. Entretanto, devido ao processo de interpolação, os autores ressaltaram que a aplicação das isolinhas promove uma espacialização com menor singularidade sendo, portanto, um método mais refinado. Ainda, conforme descrito por Bertoni e Tucci (2001), o método das isoietas é eficiente para análises de totais precipitados para um período de interesse, enfatizando que traz, também, a vantagem de considerar as variações do relevo da bacia, de forma que o ajuste das estimativas seja mais similar à realidade. O cálculo da precipitação média pode ser feito pela equação 4. 𝑃𝑚 = 1 𝐴 𝛴 (𝐴𝑖,𝑖+1 ∗ ( 𝑃𝑖 + 𝑃𝑖+1 2 )) [Eq. 4] Em que: 𝑃𝑚 é a precipitação média [mm]; 𝐴𝑖,𝑖+1 é a área da faixa entre isoietas [km²]; 𝑃𝑖 é a precipitação média da isoieta anterior à faixa [mm]; 𝑃𝑖+1 é a precipitação média da isoieta posterior à faixa [mm]; e 𝐴 é a área total da bacia [km²]. A precisão dos resultados obtidos pelo método é diretamente afetada pela rede de monitoramento disponível, bem como, pela confiabilidade dos dados gerados por ela. Associada aos dados de cobertura do solo e relevo, a distribuição espacial da 32 precipitação é particularmente importante no entendimento da variabilidade espacial de vazões do sistema de drenagem estudado, também influenciado pelas características físicas da bacia. 3.2.3. Caracterização física da bacia Segundo Collischonn e Dornelles (2013), a caracterização física básica de uma bacia hidrográfica inclui a determinação de área, amplitude altimétrica, perfil longitudinal do rio principal, comprimento da drenagem principal da bacia hidrográfica, declividade da drenagem principal, forma da bacia, densidade de drenagem e ordem dos cursos d’água. Todos os parâmetros citados são relevantes no estudo da interação dos volumes precipitados com a bacia. Os parâmetros de área, altimetria, declividade e comprimentos podem ser obtidos diretamente, mediante processamento de imagens espaciais, por sistemas de informações geográficas. Para a caracterização da forma da bacia, destacam-se os cálculos do coeficiente de compacidade e do fator de forma. Os dois parâmetros estão intimamente ligados com o conceito de tempo de concentração. Tucci (2001) definiu o tempo de concentração como sendo o tempo que a água precipitada na bacia, no ponto mais distante do exutório, leva para chegar até essa seção de controle. O coeficiente de compacidade expressa a similaridade do perímetro da bacia com a circunferência de um círculo de área igual a área da bacia estudada (equação 5). A relação é importante considerando que, uma bacia hidrográfica de forma superficial aproximada a de um círculo, tende a um tempo de concentração similar em diferentes pontos do seu limite. Tal característica permite que os escoamentos atinjam o exutório em tempos similares, resultando em maiores vazões transportadas (VILLELA; MATTOS, 1975). 𝐾𝑐 = 𝑃 2𝜋𝑟 [Eq. 5] 33 Sendo que: 𝐾𝑐 é o coeficiente de compacidade; 𝑃 é o perímetro da bacia hidrográfica [km]; e 𝑟 é a raio da circunferência de área igual a área da bacia [km]. De forma similar, o fator de forma, ao relacionar o comprimento da bacia com a área drenada (equação 6), indica o quão longa ou achatada é a bacia estudada. Assim, quanto mais longa for a forma superficial da bacia, menor a vulnerabilidade a enchentes, visto que o escoamento atinge o rio principal em vários pontos ao longo de sua extensão, com diferentes tempos de concentração (VILLELA; MATTOS, 1975). 𝐾𝑓 = 𝐴 𝐿2 [Eq. 6] Sendo que: 𝐾𝑓 é o fator de forma; 𝐴 é a área da bacia hidrográfica [km²]; e 𝐿 é o comprimento da bacia hidrográfica [km]. Já a densidade de drenagem, vem da relação entre o comprimento total de todos os cursos que compõem a rede de drenagem (incluindo rios efêmeros, intermitentes e perenes) com a área drenada (equação 7). O parâmetro expressa a capacidade da bacia em drenar os volumes precipitados. Quanto maior o valor da densidade de drenagem, mais eficiente é a drenagem natural de uma bacia (COLLISCHONN; DORNELLES, 2013; VILLELA; MATTOS, 1975). 𝐷𝑑 = 𝛴𝐿 𝐴𝐷 [Eq. 7] 34 Onde: 𝐷𝑑 é a densidade de drenagem; 𝐿 é o comprimento de cada trecho que compõe a rede de drenagem [km]; e 𝐴𝐷 é a área de drenagem da bacia [km²]. Relacionando os coeficientes com a eficiência da drenagem da bacia hidrográfica, é possível verificar, por parâmetros básicos, a tendência de vulnerabilidade local à eventos hidrológicos, principalmente, relacionado à ocorrência de enchentes. 3.2.4. Variações espaciais de vazão Para as estações fluviométricas, havendo a possibilidade de mapear todo o sistema de drenagem natural e locar os postos fluviométricos ativos da bacia, análises espaciais são relevantes. Conforme o sentido do escoamento estabelecido no mapeamento, é possível verificar quais trechos da rede de drenagem não são monitorados, considerando a ordem dos corpos d’água, definida por Villela e Mattos (1975). O mapeamento da ordem dos rios, considera convergências e bifurcações da rede de drenagem superficial naturalmente existe, associados ao sentido do escoamento imposto pelas condições do relevo. Para fins de classificação, considera- se que a união de dois rios de ordem n forma um rio de ordem n+1. Na união de rios de diferentes ordens, prevalece a ordem superior (VILLELA; MATTOS,1975). A definição da ordem dos rios é particularmente importante na análise da variabilidade espacial das vazões e do comportamento do escoamento na rede de drenagem até atingir o exutório. Dessa forma, é possível correlacionar os parâmetros envolvidos nos processos hidrológicos da bacia, desde a precipitação até o escoamento, considerando as influências do meio e, enfim, estabelecer prioridades de monitoramento para as condições estudadas. 35 4. METODOLOGIA O procedimento adotado para avaliação dos objetivos necessários ao monitoramento hidrológico da UGRHI-18 pode ser definido, de forma abrangente, como uma atividade de caracterização. Portanto deve-se, essencialmente, conhecer a área estudada. 4.1. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A UGRHI-18 é fiscalizada e gerenciada, desde 1997, pelo Comitê da Bacia Hidrográfica do São José dos Dourados (CBH-SJD). É de responsabilidade do CBH- SJD o planejamento da gestão e a emissão anual de relatórios de situação da bacia que, em sua última versão, publicada em 2021, com ano base de 2020, traz as informações públicas mais detalhadas e relevantes da bacia. 4.1.1. Aspectos gerais da UGRHI-18 A UGRHI-18 (Figura 6) está localizada no noroeste do estado de São Paulo, limitando-se à divisão política com o estado do Mato Grosso do Sul, coincidente com o trajeto percorrido pelo Rio Paraná, onde encontra-se a foz do rio São José dos Dourados. A BH-SJD possui área de 6.783 km², que se subdivide em seis sub-bacias para análises espaciais específicas (IRRIGART, 2015). Em sua divisão territorial, somam-se 41 municípios, dos quais 11 estão totalmente inseridos na UGRHI-18, 14 estão sediados nela, porém, com parte de seu território em UGRHI vizinhas, e outros 16 municípios, apesar de sediados em UGRHI vizinhas, possuem trechos na UGRHI-18 (CBH-SJD, 2021). 36 Figura 6 – Localização da divisão por sub-bacias da UGRHI-18. Fonte: IPT (2008), apud IRRIGART (2015). 4.1.1.1. Aspectos físicos Ross e Moroz (1996) descreveram a região do noroeste paulista, onde se localiza a BH-SJD, como uma região de planalto centro ocidental. Segundo os autores, a característica do planalto ocidental paulista é levemente ondulada, predominando colinas amplas e baixas, com topos aplanados. A ocupação territorial por área construída, em 2010, representava apenas 1,11% da área total, evidenciando a característica rural da bacia, composta majoritariamente por cobertura herbácea arbustiva (aproximadamente 68%). Apesar disso, no mesmo ano, foi diagnosticado alta suscetibilidade à erosão em mais de 90% do território da bacia (IRRIGART, 2015). Na definição do clima, Cavalcanti (apud OLIVEIRA et al., 2017) destacou que, por estar localizada próxima ao Trópico de Capricórnio, há influência direta dos sistemas atmosféricos de origem tropical e extratropical, com variação do regime de precipitações dividindo-se em épocas chuvosas, especialmente no verão, e épocas secas, especialmente no inverno. 37 4.1.1.2. Aspectos sociais Conforme levantamento de situação para o ano base em 2010, dos 25 municípios sediados na UGRHI-18, 23 encontram-se em situação de vulnerabilidade social associada à baixa riqueza, baixa longevidade e baixa escolaridade. A condição é controversa com o Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM) observado para o mesmo ano, que indica 22 municípios com IDHM alto (IRRIGART, 2015). Em 2020 a bacia apresentava maior expressividade de ocupação populacional em áreas urbanizadas, com população rural representando 10% do total. Além disso, para o mesmo ano, o relatório de situação indicou crescimento populacional lento, quando comparado à levantamentos anteriores. De forma geral, os municípios da UGRHI-18 possuem uma baixa concentração populacional, com exceção de Jales e Santa Fé do Sul, sendo os mais populosos da bacia (CBH-SJD, 2021). Os dois municípios também possuem a maior representatividade comercial da região, concentrando o maior número de estabelecimentos industriais, juntamente com a cidade de Auriflama. Porém, de forma geral, a economia da BH-SJD está ligada ao setor agrícola e ao agronegócio, destacando-se a pecuária de leite, fruticultura e piscicultura. Cabe ressaltar que todas as atividades economicamente expressivas para a região são dependentes da disponibilidade de recursos hídricos, para diversos usos, especialmente em períodos de estiagem (IRRIGART, 2015). 4.1.2. Disponibilidade hídrica e usos da água na bacia A relação entre disponibilidade e demanda de recursos hídricos na BH-SJD pode ser abordada especificamente, considerando a separação entre águas superficiais e águas subterrâneas. 4.1.2.1. Águas subterrâneas Segundo Collischonn e Dornelles (2013) as águas subterrâneas correspondem aos volumes armazenados no subsolo, de forma que os poros das formações geológicas estejam saturados em uma área, denominada aquífero. Segundo o relatório zero da BH-SJD, há três unidades aquíferas na bacia, nomeadamente: 38 i) Sistema Aquífero Bauru, com abrangência de 94% da área da bacia; ii) Aquífero Serra Geral, com abrangência de 6% da área da bacia; iii) Aquífero Guarani, localizado apenas em subsuperfície em toda a bacia (IPT, 1999, apud IRRIGART, 2015). Desses aquíferos, devido à sua abrangência e dominância, destaca-se o Sistema Aquífero Bauru, igualmente expressivo em todas as sub-bacias da UGRHI- 18. Cabe ressaltar que, devido a captação facilitada das águas da Aquífero Bauru por poços relativamente rasos, trata-se de um recurso muito solicitado e importante para a região (IRRIGART, 2015). Segundo Franzini (2012), o estado de São Paulo concentra alta exploração de águas subterrâneas, com destaque para o noroeste paulista, especialmente em pequenas cidades, com captações associadas, principalmente, aos aquíferos Guarani e Bauru. As múltiplas características do cenário analisado enquadram-se nos padrões observados na UGRHI-18. De acordo com o plano da bacia (IRRIGART, 2015), a vulnerabilidade dos aquíferos à contaminação é baixa na maior parte do território, devido à elevação da profundidade das águas subterrâneas proporcionalmente à proximidade com os divisores topográficos. Porém, destacam-se as bacias do Baixo São José dos Dourados e Ribeirão Coqueiro/SJD, onde há alta vulnerabilidade à contaminação em mais de 20% do território banhado pelos aquíferos. Ademais, o relatório de situação da UGRHI-18 (2013, apud IRRIGART, 2015), indicava uma tendência de diminuição da disponibilidade subterrânea per capita, ao passo que a população regional aumentava, de forma a se observar um maior impacto nas sub-bacias do Baixo São José dos Dourados e Ribeirão Marimbondo/SJD. Para ambas, a baixa disponibilidade per capita é associada à elevada concentração populacional. Assim, se estabelecia a tendência da diminuição das águas subterrâneas simultaneamente ao aumento da demanda e às tendências de maiores consumos futuros por diferentes setores. Por outro lado, em todos os relatórios de situação 39 emitidos para a bacia, as análises indicam “alta” disponibilidade de recursos subterrâneos. 4.1.2.2. Águas superficiais São consideradas águas superficiais todo o volume transportado pela rede drenagem da bacia, detalhadamente, o rio principal e seus afluentes. Na BH-SJD a disponibilidade hídrica superficial é considerada relativamente baixa. Simultaneamente, a maior parte dos pontos outorgados para exploração de recursos hídricos refere-se à captação de águas superficiais (IRRIGART, 2015). Ainda, há uma queda progressiva na disponibilidade per capita de águas superficiais, associada ao crescimento populacional regional (CBH-SJD, 2021). Nesse sentido, destaca-se que, já no relatório de situação emitido em 2013, se observava uma discrepância de disponibilidade entre as sub-bacias, com menor disponibilidade per capita para as regiões do Baixo São José dos Dourados e Ribeirão Marimbondo, que concentram as maiores populações (IRRIGART, 2015). A condição, quando associada à menor disponibilidade de águas subterrâneas para as mesmas regiões, expressa uma situação de atenção voltada às regiões do médio e baixo São José dos Dourados. Entretanto, em termos de classificação, todas as áreas se enquadram na situação de “boa” disponibilidade de águas superficiais. 4.1.2.3. Usos da água a bacia Para abordagem dos diferentes usos da água, será priorizado os usos consuntivos na bacia que, segundo Collischonn e Dornelles (2013), refere-se aos usos que alteram tanto a qualidade, quanto a quantidade de água, expressivamente. Nesse sentido, em 2013, as maiores demandas da BH-SJD tratava-se, primeiramente, do uso urbano, seguido do uso rural (IRRIGART, 2015). Já em 2020, foi verificado um consumo mais representativo para uso rural, sendo quase quatro vezes maior que o consumo para abastecimento público. Simultaneamente, foi verificado um aumento considerável da exploração de águas subterrâneas (CBH-SJD, 2021). 40 Na literatura, verifica-se que as mudanças no padrão de demandas na BH-SJD já eram esperadas. Oliveira e Veiga (2006) já apontavam a tendência de estabilização do consumo populacional das águas subterrâneas, seguido da tendência de aumento do consumo por parte do setor agrícola. Em estudo mais recente, Nogarini (2019) concluiu que o potencial de expansão da agricultura irrigada na BH-SJD como um todo é de 1.270%, portanto quase 13 vezes maior, quando comparado com a situação do ano de 2019, confluindo com a tendência observada por Oliveira e Veiga no ano de 2006. De forma geral, de 2016 a 2020 os registros apresentam aumento de outorgas para exploração de recursos hídricos na bacia. Para o consumo de águas superficiais, destaca-se o aumento considerável de outorgas concedidas em rios de domínio da União, com acréscimo de mais de 50% nas vazões captadas (CBH-SJD, 2021). Em termos de uso não consuntivo que, segundo Collischonn e Dornelles (2013), refere-se aos usos que não alteram significativamente a quantidade das águas, destaca-se a instalação da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, localizada no rio Paraná, imediatamente à jusante da foz do rio São José dos Dourados, que pela ação do barramento, estende sua área alagada para a região do Baixo São José dos Dourados (IRRIGART, 2015). Com a movimentação observada no setor de recursos hídricos na BH-SJD, a necessidade de planejamento para manejo dos recursos se torna ainda mais evidente. Proporcionalmente, a necessidade de dados confiáveis, que embasem os processos de tomada de decisão, se torna ainda mais importante. Entretanto, as análises dos parâmetros hidrológicos da BH-SJD são, em sua maior parte, acompanhadas de ressalvas quanto a veracidade das informações, devido à situação atual da rede de monitoramento da bacia. 4.1.3. Rede de monitoramento hidrológico da BH-SJD A relação entre a BH-SJD com a análise de suficiência técnica de redes de monitoramento hidrométrico é estabelecida pela determinação do CBH-SJD, ao declarar o planejamento da rede de monitoramento quali-quantitativo de seus recursos como um objetivo de sua gestão (IRRIGART, 2015). 41 Em contraponto, na comparação do quantitativo dos pontos de observação ativos dentro do perímetro da bacia em 2015 com o levantamento mais recente, com ano base em 2020, verifica-se a diminuição do total de postos em operação. Em 2020, apenas um posto fluviométrico ainda se mantinha em funcionamento, tendo perdido dois postos nos últimos cinco anos. As perdas também atingem os postos pluviométricos, passando de 11 para 8 postos. (IRRIGART, 2015; CBH-SJD, 2021). Por esse motivo, o último relatório de situação emitido pelo CBH-SJD (2021) destaca diversas ressalvas quanto à confiabilidade dos dados utilizados para análises de disponibilidade e demanda dos recursos hídricos da bacia. Tal situação é definida pela WMO (2008) como fator limitante na tomada de decisões pelos órgãos de gerenciamento de recursos hídricos. A proposta do estudo se respalda na verificação dos esforços do CBH-SJD, registrados nos dados públicos do Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo (SigRH), em proceder com seu plano de gestão de importância incontestável para preservação atual e disponibilidade futura dos recursos hídricos da bacia do rio São José dos Dourados. Para a geração de dados confiáveis, conforme dissertado por Santos et al. (2001), a rede de monitoramento deve ser projetada e/ou adequada conforme fatores de influência já dissertados (item 3.1.4). A determinação quantitativa desses fatores, por sua vez, é dependente de bases teóricas e procedimentos de cálculo e modelagem cabíveis ao levantamento dos dados necessários. 4.2. LEVANTAMENTO DE DADOS Especificamente, o trabalho pode ser discretizado entre as caracterizações física, social e hidrológica. Nesse sentido, a caracterização do comportamento hidrológico é essencial para a análise de dados específicos, porém, os aspectos físicos e sociais da região estudada são fundamentais para estabelecer a aplicabilidade de seu monitoramento. 42 4.2.1. Caracterização física da UGRHI-18 A etapa de levantamento dos aspectos físicos considerou a necessidade de se conhecer os parâmetros básicos de geometria e do relevo, a se saber: • área total da UGHRI-18; • perímetro total da UGHRI-18; • área das sub-bacias; • perímetro das sub-bacias; • amplitude altimétrica geral; • distribuição de declividades da UGHRI-18. Considerando a área de estudo de grandes proporções, os dados necessários foram obtidos por processamento de imagens espaciais com auxílio do software de sistema de informação geográfica ArcMap 10.3. Prezando pela precisão dos parâmetros, foram utilizadas imagens espaciais do satélite Advanced Land Observing Satellite (ALOS), da missão PALSAR, reamostradas para uma resolução espacial otimizada de 12,5 m (TEIXEIRA e GOMES, 2021). As imagens foram adquiridas na distribuidora Alaska Satellite Facility (ASF), do sistema Earthdata, gerenciado pela National Aeronautics and Space Administration (NASA). A cobertura total da área analisada envolveu a composição de seis cenas registradas pelo satélite entre 2006 e 2011. Todas as cenas foram usadas em extensão “.dem”, que carrega as informações tridimensionais do terreno. Para processamento compatível com dados brasileiros, foi realizada a conversão do Datum, de WGS 1984 para SIRGAS 2000. Todos os parâmetros pontuados foram obtidos a partir do tratamento dessas imagens no software mencionado. A delimitação da área de drenagem da UGRHI-18 e suas sub-bacias foi realizada com base em seus divisores topográficos, de forma manual, devido à dificuldade de se encontrar arquivos georreferenciados 43 padronizados. Cabe ressaltar que, para o cálculo de declividades, as áreas tomadas por massas d’água foram desconsideradas, evitando que o software interpretasse a lâmina d’água como porções de terra de declividade zero. Posteriormente, as configurações gerais do terreno, foram associadas aos levantamentos nacionais do projeto “Bases Cartográficas Contínuas – Brasil”, disponibilizados pelo Departamento de Geociências do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) em 2021. O Quadro 1 apresenta uma síntese dos dados georreferenciados utilizados nessa etapa do trabalho, seguido da instituição que o produziu. Ressalta-se que, mesmo os dados espaciais já processados e disponibilizados para uso devem ser verificados quanto à sua veracidade, considerando sua variabilidade temporal. Quadro 1: Relação de dados georreferenciados utilizados. Dados utilizados Instituição autora Modelos digitais de elevação National Aeronautics and Space Administration (NASA) Hidrografia dos trechos de drenagem do Brasil Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) Delimitação das micro-regiões hidrográficas do Brasil Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) Delimitação dos municípios brasileiros Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) Fonte: Elaborado pela autora. 44 4.2.2. Caracterização social da UGRHI-18 Os aspectos sociais da UGRHI-18 foram levantados por revisão bibliográfica, especialmente dos documentos oficiais emitidos pelo CBH-SJD. Além disso, foram consideradas as estimativas populacionais disponibilizados pelo IBGE, no ano de 2021, para todos os municípios inseridos total ou parcialmente na UGRHI-18, listados no Quadro 2. Quadro 2: Municípios totalmente e parcialmente inseridos na UGRHI-18. Municípios da UGRHI-18 Votuporanga Três Fronteiras Fernandópolis Guzolândia Mirassol Itapura Jales Pontalinda Santa Fé do Sul Aparecida d’Oeste Ilha Solteira Suzanápolis Tanabi Meridiano Pereira Barreto Sebastianópolis do Sul Monte Aprazível Rubinéia Auriflama Magda Dirce Reis Floreal Valentim Gentil São Francisco Nhandeara São João das Duas Pontes General Salgado Santa Rita d'Oeste Bálsamo Santa Clara d’Oeste Palmeira d’Oeste Marinópolis Urânia São João de Iracema Neves Paulista Nova Canaã Paulista Estrela d’Oeste Aspásia Sud Mennucci Santa Salete Cosmorama Santana da Ponte Pensa Poloni Santana da Ponte Pensa Fonte: IRRIGART (2015). 45 Posteriormente, a quantificação populacional foi relacionada com as tendências de uso e ocupação do solo. Para se estabelecer as tendências de ocupação das terras, novamente, foram utilizadas imagens espaciais. Porém, para essa quantificação, foram os dados tratados pelo Projeto de Mapeamento Anual do Uso e Cobertura da Terra no Brasil (MapBiomas) com ano base em 2020, mais recente disponibilizado. É importante enfatizar que, na computação de dados de altimetria, o uso de imagens espaciais mais antigas, como as de 2006 utilizadas para quantificação de aspectos físicos, não influencia significativamente os resultados, uma vez que o relevo se modifica de forma lenta e gradual. Porém, na análise das informações superficiais, é importante trabalhar sobre cenas atualizadas, considerando que a ação antrópica pode implicar em mudanças significativas em um curto período tempo. Por esse motivo, deve-se ponderar o material de base utilizado em análises espaciais. O material disponibilizado pelo projeto MapBiomas em 2020 possibilitou uma quantificação próxima da realidade atual, permitindo a apresentação de resultados detalhados e também sua condensação para formas resumidas e objetivas da situação atual. No processo, o software SIG foi utilizado tanto para a quantificação, quanto para a apresentação visual dos dados. Para determinar o setor preponderante em cada sub-bacia, foram priorizadas as quantificações de áreas associadas a cinco categorias principais: • Floresta; • Agropecuária; • Corpo d’água; • Formação natural não florestal; • Área não vegetada. Por fim, os dados de uso e ocupação do solo foram confrontados com os comportamentos hidrológicos identificados. 46 4.2.3. Caracterização hidrológica da UGRHI-18 Nesta etapa, foram analisados, com os dados disponíveis, os volumes de chuva precipitados e as vazões transportadas na UGRHI-18. Pode-se dividir a análise em duas porções do balanço hídrico: a principal entrada (chuva) e a principal saída (vazões). 4.2.3.1. Análise das chuvas Para a região da UGRHI-18 há um histórico de dados de pluviometria que pode ser acessado tanto pelo bando de dados do Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo (DAEE), quanto também pela ferramenta HIDROWEB do Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos (SNIRH), gerenciado pela ANA. Destaca-se, no banco de dados hidrológicos do DAEE, a facilidade de acesso e organização dos dados disponibilizados ao usuário. Em contrapartida, destaca-se no SNIRH o catálogo de metadados da ANA, que disponibiliza, além dos dados numéricos, os dados geoespaciais a eles associados. Assim, é possível locar, com precisão, os pontos de coleta de dados e associá-los à área de estudo. Utilizando o georreferenciamento da rede hidrometeorológica nacional, disponibilizado no catálogo de metadados do SNIRH, com auxílio do processamento de software SIG, foram selecionados todos os postos compreendidos no perímetro da UGRHI-18. Ressalta-se que a rede hidrometeorológica nacional tem histórico cumulativo e, portanto, é possível verificar os postos que já estiveram em operação na área de estudo, mesmo que, atualmente, estejam desativados. Apesar de estarem fora de operação, ambos os sistemas, estadual e nacional, mantém os dados, outrora coletados, em acervo. Essa característica se torna particularmente importante em situações adversas, como por exemplo, na falta de postos atualmente operantes, ou no caso de postos novos, com uma curta série de dados. 47 Segundo a WMO (2011), as análises de precipitação devem levar em conta uma série de dados tão longa quanto possível, mas, nunca, menor do que 30 anos. Nesse sentido, ao analisar os postos pluviométricos atualmente ativos na UGRHI-18 (Quadro 3), foi verificado que, dos oitos postos operantes, apenas cinco apresentavam série histórica de, pelo menos, 30 anos de dados totalmente preenchidos ou passíveis de correção, em períodos semelhantes. Quadro 3: Postos pluviométricos atualmente ativos na UGRHI-18. Nome do posto Responsável Código DAEE-SP Período sem excesso de falhas Possui 30 anos de dados Cruzeiro DAEE-SP B6-032 1963-1987 e 2001-2019 Não Jales DAEE-SP B7-008 1960-2002 Não Monte Aprazível DAEE-SP B6-039 1968-1996 e 2000 a 2020 Não Palmeira d'oeste DAEE-SP B7-042 1970-2019 Sim Pontalinda DAEE-SP B7-038 1970-2020 Sim São Francisco DAEE-SP B7-055 1987-2020 Sim Sebastianópolis do sul DAEE-SP B6-048 1970-2020 Sim Valentim Gentil DAEE-SP B7-011 1960-2020 Sim Fonte: CBH-SJD (2021); DAEE (2022). Por esse motivo, foi realizada uma pesquisa em todos os postos pluviométricos (ativos ou não), registrados no acervo do SNIRH e compreendidos no perímetro da UGRHI-18 e vizinhanças, buscando estabelecer um período de, pelo menos, 30 anos de dados, comum ao maior número de postos possível, considerando: • prioridade para estabelecimento do período mais recente possível, desde que se estabeleça uma série histórica de, pelo menos, 30 anos de dados; • prioridade para postos contidos no interior da UGRHI-18; 48 • a aplicabilidade do método de preenchimento de falhas por ponderação regional em, no máximo, duas falhas para o mesmo ano e nove falhas totais, mantendo o limite máximo de 2,5% de dados estimados; • a inaplicabilidade do método de preenchimento de falhas para postos pluviométricos que apresentem falhas para o mesmo mês, em dois anos subsequentes. Dessa análise, foi verificado que o período de 1971 a 2000 é comum aos dados totalmente preenchidos ou passíveis de correção, dos 11 postos selecionados, apresentados no Quadro 4. Ressalta-se que foi necessário recorrer à três postos localizados próximos às vizinhanças da UGRHI-18 para melhor caracterização. Quadro 4: Postos pluviométricos utilizados nas análises de pluviometria. Posto Código DAEE Latitude Sul Longitude Oeste Fazenda santa rosa B8-016 20°25'00" 51°06'00" Palmeira d'oeste B7-042 20°24'41" 50°45'49" Pontalinda B7-038 20°26'25" 50°31'59" Santa fé do sul B7-024 20°13'00" 50°55'00" Santana da ponte pensa B7-016 20°15'00" 50°48'00" Sebastianópolis do sul B6-048 20°39'49" 49°55'32" Urânia* B7-006 20°16'13" 50°39'07" Valentim Gentil B7-011 20°26'27" 50°04'59" Cosmorama* B6-023 20°28'44" 49°46'27" Bálsamo* B6-022 20°44'00" 49°35'00" Jales B7-008 20°18'23" 50°32'46" * Postos localizados nas vizinhanças da UGRHI-18. Fonte: HIDROWEB (2022); DAEE (2022). Para os postos que apresentaram falhas, dentro dos termos estabelecidos na análise inicial, foram realizados os preenchimentos necessários, conforme o método da ponderação, considerando 3 postos vizinhos com séries de precipitação com, no mínimo, 10 anos sequenciais de dados para o mês a ser corrigido. 49 Os postos vizinhos de apoio a correção foram determinados como sendo os três postos pluviométricos mais próximos do posto a ser corrigido, com dados suficientes para a correção. A relação dos postos auxiliares determinados para cada posto utilizado é apresentada no Apêndice A. Posteriormente, todos os dados foram testados quanto a sua consistência, pelo método das duplas massas. Na análise foram utilizados apenas os postos selecionados, uma vez que todos haviam sido completamente preenchidos. Com os dados pluviométricos devidamente corrigidos, foi iniciado o procedimento de avaliação da variabilidade espacial de precipitações médias anuais. Primeiramente, foram avaliadas as médias mensais, para cada posto pluviométrico utilizado. Para análise da variabilidade espacial das precipitações médias anuais, seus valores foram associados ao posicionamento geográfico de seus respectivos postos pluviométricos e interpolados para geração das isoietas. 4.2.3.2. Análise das vazões Para verificação de tendência de volumes transportados na drenagem superficial da UGRHI-18, foi verificada, inicialmente, a disponibilidade de dados de postos fluviométricos existentes. O acervo verificado é apresentado no Quadro 5. Quadro 5: Dados fluviométricos da UGRHI-18 em acervo no sistema estadual. Nome do posto Código DAEE Período sem falhas Ano de encerramento dos dados Cabrito 6B-012 2001-2016 2019 Nhandeara/ Votuporanga 7B-006 1976-1981 1982 Fazenda Palmeirinha 7B-007 1976-1978 2009 Fonte: DAEE (2022). 50 Devido à restrição verificada nos dados fluviométricos disponibilizados, as análises de vazões ficam restritas no tempo e no espaço, uma vez que o posto com a maior série de dados disponíveis ainda possui um período de registro curto, e está localizado na região do Alto SJD, não contabilizando a maior parte da contribuição da bacia. Ainda assim, foi possível observar o comportamento da porção monitorada ao longo do tempo. Com relação às águas subterrâneas, em abordagem mais simplista, buscou-se relacionar a influência dos demais parâmetros nos aquíferos Bauru e Serra Geral, quanto à incidência e localização, associando os postos de monitoramento de qualidade conforme abordado no Plano de Bacia da UGRHI-18 (IRRIGAT, 2015). Por fim, buscou-se relacionar os resultados obtidos com as discussões em pauta nas reuniões extraordinárias do CBH-SJD, onde são expostas, além das constatações técnicas, as observações humanas das mudanças sentidas e a percepção de suas consequências. Em última análise, todos os resultados foram confrontados com a atual rede de monitoramento, buscando identificar os pontos positivos e aqueles a se aprimorar para a construção de um acervo confiável de dados, essencial na gestão de recursos hídricos. 51 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Como abordado na metodologia, os resultados serão apresentados nas subdivisões das caracterizações física, social e hidrológica. Além disso, será apresentado, ao fim dos resultados numéricos, as discussões em pauta do CBH-SJD que podem ser relacionadas com os padrões verificados. 5.1. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA UGRHI-18 O primeiro produto obtido para o estudo foram a delimitação e quantificação das áreas da UGRHI-18 e das sub-bacias, conforme discretizado no Quadro 6 e representado na Figura 7. O resultado obtido no SIG se aproxima do valor verificado na literatura, dentro do erro esperado da resolução das imagens espaciais. Quadro 6: Áreas da UGRHI-18 e sub-bacias. Sub-Bacia Área [km²] Baixo São José dos Dourados 2269,7 Ribeirão da Ponte Pensa 308,6 Ribeirão Coqueiro 647,6 Ribeirão Marimbondo 945,1 Médio São José dos Dourados 1273,7 Alto São José dos Dourados 1380,7 Total 6825,5 Fonte: Elaborado pela autora. 52 Figura 7 – Mapa de delimitação da UGRHI-18 e sub-bacias. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Hidrografia – IBGE, 2021 Municípios – IBGE, 2021 Área Inundada – MapBiomas, 2020. 53 A delimitação das sub-bacias foi necessária para análise de parâmetros sociais e hidrológicos por sub-regiões. Os resultados dos parâmetros físicos, analisados para a área total da UGRHI-18, são apresentados no Quadro 7. Quadro 7: Parâmetros de caracterização geométrica. Origem Parâmetros Unidade Valor Medido Área km² 6825,5 Perímetro km 634,9 Comprimento km 203,5 Extensão da drenagem km 3502,3 Calculado Coeficiente de compacidade km/km 2,2 Coeficiente de forma km²/km² 0,16 Densidade de drenagem km/km² 0,51 Fonte: Elaborado pela autora. Foi verificado que o coeficiente de compacidade se distancia da unidade, indicando a desconformidade do perímetro da bacia com a forma circular. Tal condição é compatível com o resultado do coeficiente de forma, que também se distancia da unidade, indicando a característica alongada da bacia. Já a densidade de drenagem indica uma situação de drenagem baixa na UGRHI-18 (VILLELA e MATTOS, 1975). Assim, resultados de compacidade e forma apontaram uma característica de escoamento gradual, importante na contenção de enchentes. Já a característica de baixa drenagem foi confrontada com dados de uso e ocupação do solo, para uma análise mais abrangente. Na análise da altimetria foi verificada uma amplitude variando da cota de 606 metros, na cabeceira, até a cota de 270, no encontro do limite da UGRHI-18 com o rio Paraná. A variação observada é gradual, sem indicações de singularidades no relevo (Figura 8). 54 Figura 8 – Mapa altimétrico da UGRHI-18. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Imagem espacial – ASF DAAC, 2022 55 A mesma situação foi observada na distribuição de declividades, onde as maiores ocorrências se restringiram de 2% a 15%, como apresentado em resumo no Quadro 8. Portanto, conforme a classificação estabelecida por LEPSCH (1991), trata- se de um terreno ondulado, de forma, majoritariamente, moderada. A variabilidade encontrada entre as faixas de ondulação suave, moderada e normal, aparece de forma uniforme no relevo (Figura 9), sem indicações de acidentes consideráveis no terreno. Quadro 8: Ocorrência de declividades na UGRHI-18. Classificação de declividades (Lepsch) Declividades [%] Área de ocorrência [km²] Plano 0-2 409,83 Suavemente ondulado 2-5 1682,52 Moderadamente ondulado 5-10 2875,38 Ondulado 10-15 1350,63 Forte ondulado 15-45 506,60 Montanhoso 45-70 0,56 Escarpado 70-100 0,01 Fonte: Elaborado pela autora. Se constata, então, que as condições do relevo colaboram para escoamentos graduais, de velocidade moderada. Portanto, assim como a forma, o relevo também contribui para a contenção de enchentes. 56 Figura 9 – Mapa de declividades da UGRHI-18. Fonte: Elaborado pela autora. Declividades [%] Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Imagem espacial – ASF DAAC, 2022 57 5.2. CARACTERIZAÇÃO SOCIAL DA UGRHI-18 Na verificação da população da UGRHI-18, foram consideradas as estimativas populacionais (IBGE, 2021) para municípios inseridos totalmente ou parcialmente em seu perímetro. O Quadro 9 apresenta a lista dos municípios, em ordem decrescente de população e a Figura 10, apresenta a distribuição das divisões políticas na UGRHI- 18. Quadro 9: População dos municípios totalmente e parcialmente inseridos na UGRHI-18. Município População [habitantes] Município População [habitantes] Votuporanga 96.106 Três Fronteiras 5.856 Fernandópolis 69.680 Guzolândia 5.346 Mirassol 60.768 Itapura 4.994 Jales 49.291 Pontalinda 4.719 Santa Fé do Sul 32.796 Aparecida d’Oeste 4.122 Ilha Solteira 26.886 Suzanápolis 4.063 Tanabi 26.231 Meridiano 3.813 Pereira Barreto 25.685 Sebastianópolis do Sul 3.595 Monte Aprazível 25.651 Rubinéia 3.191 Auriflama 15.316 Magda 3.086 Dirce Reis 15.316 Floreal 2.884 Valentim Gentil 13.732 São Francisco 2.813 Nhandeara 11.575 São João das Duas Pontes 2.555 General Salgado 10.855 Santa Rita d'Oeste 2.476 Bálsamo 9.209 Santa Clara d’Oeste 2.111 Palmeira d’Oeste 9.173 Marinópolis 2.101 Urânia 9.125 São João de Iracema 1.942 Neves Paulista 8.917 Nova Canaã Paulista 1.824 Estrela d’Oeste 8.420 Aspásia 1.815 Sud Mennucci 7.738 Santa Salete 1.558 Cosmorama 7.289 Santana da Ponte Pensa 1.448 Poloni 6.166 Santana da Ponte Pensa 1.448 Fonte: IBGE, 2021. 58 Figura 10 – Mapa da divisão política dos municípios da UGRHI-18. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Rio SJD – IBGE, 2021 Área Inundada – MapBiomas, 2020. 59 À priori, foram verificadas maiores populações nas cidades de Votuporanga, Fernandópolis e Mirassol. Porém, ao analisar as áreas efetivamente urbanizadas dos municípios, constata-se que o adensamento urbano dessas três cidades ocorre fora do perímetro da UGRHI-18 (Figura 11). Dessa forma, internamente, as maiores populações se concentram no Médio e Baixo São José dos Dourados, nas cidades de Jales, Santa Fé do Sul e Ilha Solteira. Além disso, ainda na Figura 11, se apresenta a discrepância entre a abrangência das divisões políticas e as áreas efetivamente urbanizadas, ocupando apenas uma pequena parcela da primeira. Assim, se reafirma o caráter rural da bacia, em visão geral. Porém, é importante considerar os espaços urbanizados como um fator de influência no meio. Além disso, cabe analisar especificamente, cada sub-bacia, para que se verifique a distribuição das tendências observadas ao longo da UGRHI-18. 60 Figura 11 – Distribuição das áreas urbanizadas na região da UGRHI-18 em 2020. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Rio SJD – IBGE, 2021 Área Inundada – MapBiomas, 2020. Área urbanizada – MapBiomas, 2020 61 A tendência de ocupação foi comprovada no estudo de uso das terras (Figura 12). O Apêndice B apresenta a relação das classes detalhadas de uso e ocupação na bacia. De forma mais objetiva, o Quadro 10 apresenta o levantamento condensado em classificações gerais do Projeto MapBiomas (2020). Quadro 10: Uso e ocupação do solo na UGRHI-18 em categorias condensadas. Geral UGRHI 18 Alto SJD Médio SJD RM SJD RC SJD RPP SJD Baixo SJD Floresta 9,72% 14,01% 15,17% 8,09% 7,27% 6,99% 5,02% Formação natural não florestal 2,47% 1,97% 2,51% 1,99% 3,59% 3,40% 2,33% Agropecuária 81,32% 82,80% 81,73% 70,22% 88,30% 88,77% 75,25% Área não vegetada 1,00% 1,16% 0,47% 19,64% 0,46% 0,75% 1,10% Corpo d'água 5,50% 0,07% 0,12% 0,07% 0,38% 0,10% 16,30% Fonte: Elaborado pela autora. É importante ressaltar que a análise por sub-regiões, nesse caso, determinadas pelas sub-bacias, proporcionam maior clareza na interpretação dos dados. Por exemplo, em análise geral, a área não vegetada não é significante, proporcionalmente à área da UGRHI-18. Porém, na região do Ribeirão Marimbondo, se constata uma influência considerável dessa categoria. Para maior clareza, esses dados foram representados graficamente, por sub-bacia, na Figura 13. 62 Figura 12 – Uso e ocupação do solo da UGRHI-18 no ano de 2020. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Uso e ocupação – MapBiomas, 2020 63 Figura 13 – Distribuição das categorias principais de uso e ocupação por sub-bacia da UGRHI-18. Fonte: Elaborado pela autora. 64 Verificou-se que a agropecuária é o setor dominante em todas as áreas, porém quatro condições principais podem ser observadas: i) Há uma tendência de uso e ocupação relativamente parecida entre a região do Alto São José dos Dourados e Médio São José dos Dourados. Ambos concentram as maiores porções de floresta; ii) A mesma situação acontece entre as regiões Ribeirão Coqueiro e Ribeirão Ponte Pensa, porém, com menores proporções de floresta; iii) Na região Ribeirão Marimbondo há uma porção significativa de área não vegetada; iv) Na região do Baixo São José dos Dourados há uma porção significativa de área inundada, por efeito de jusante dos barramentos existentes. De forma geral, se reafirma o caráter rural da bacia, majoritariamente tomada pela agropecuária. Portanto, apesar da baixa densidade de drenagem, a bacia possui alta capacidade de infiltração, fator também favorável ao controle do escoamento. 5.3. CARACTERIZAÇÃO HIDROLÓGICA DA UGRHI-18 A apresentação de resultados dos levantamentos hidrológicos segue a subdivisão de principal entrada (chuva) e principal saída (vazões). 5.3.1. Análise das chuvas Os dados tratados dos postos selecionados foram utilizados no cálculo das médias anuais dos pontos para análise da variabilidade espacial das chuvas. Cabe ressaltar que, na distribuição geográfica dos postos pluviométricos (Figura 14) o déficit de dados deixa uma lacuna a ser estima em toda a região do Médio São José dos Dourados, evidenciando as limitações encontradas. 65 Figura 14 – Distribuição geográfica dos postos pluviométricos utilizados. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Área alagada – MapBiomas, 2020 Postos pluviométricos – DAEE, 2022 66 O Quadro 11 apresenta os resultados da análise consistência feita para cada um dos postos utilizados, expressa por seus respectivos coeficientes de determinação. Quadro 11: Coeficientes de determinação obtidos nas análises de duplas massas. Nome Coeficiente de determinação (R²) Erro [%] Bálsamo 0,9997 0,03% Cosmorama 0,9989 0,11% Fazenda Santa Rosa 0,9997 0,03% Jales 0,9994 0,06% Palmeira d'Oeste 0,9987 0,13% Pontalinda 0,9996 0,04% Santa Fé do Sul 0,9969 0,31% Santana da Ponte Pensa 0,9918 0,82% Sebastianópolis do Sul 0,9993 0,07% Urânia 0,9971 0,29% Valentim Gentil 0,9986 0,14% Fonte: Elaborado pela autora. A tolerância adotada para disparidade com a função linear foi de 0,5%. Dessa forma, foi constatada inconsistência apenas no posto Santana da Ponte Pensa, o qual foi corrigido pelo mesmo método. A relação de postos associados nas análises de duplas massas é apresentada no Apêndice C. Posteriormente, foram analisadas as médias mensais para identificação de tendência de variabilidade temporal. Os resultados obtidos, são apresentados graficamente na Figura 15. Os dados numéricos são apresentados no Apêndice D. 67 Figura 15 – Precipitações médias mensais (série histórica de 1971 a 2000). Fonte: Elaborado pela autora. Da análise das precipitações médias mensais, verificou-se a tendência de divisão do regime pluviométrico entre épocas chuvosas e períodos mais secos como observado por CAVALCANTI (apud OLIVEIRA et al, 2017). Ainda, de acordo com a CPRM (2014), o ano hidrológico é bem definido na região sudeste do país, com período chuvoso de outubro a março, e período seco de abril a setembro. Essa tendência também é compatível com as médias mensais processadas. Por esse motivo, na análise das precipitações médias anuais, para geração de isoietas, foi utilizado o ano hidrológico como determinante temporal. Assim, considerou-se, por exemplo, que o ano 1971, enquanto ano hidrológico, equivale ao período decorrido entre outubro de 1970 e setembro de 1971. As médias anuais de cada posto, calculadas para o período de estudo estabelecido, de 1971 a 2000, são apresentadas no Quadro 12 e, na Figura 16, é apresentado o mapa das isoietas, gerado pela interpolação das médias anuais. A partir do mapa de isoietas, foi possível estimar os valores de precipitação média para UGRHI-18 e sub-bacias. 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez P re ci pi ta çã o m éd ia m en sa l [ m m ] Sebastianópolis do sul Urânia Valentim Gentil Santana da Ponte Pensa Santa Fé do Sul Pontalinda Palmeira d'Oeste Fazenda Santa Rosa Jales Cosmorama Bálsamo 68 Quadro 12: Precipitações médias anuais dos postos utilizados (1971 a 2000). Posto Código DAEE Precipitação Média [mm] Fazenda santa rosa B8-016 1345,30 Palmeira d'oeste B7-042 1383,66 Pontalinda B7-038 1337,57 Santa fé do sul B7-024 1348,08 Santana da ponte pensa B7-016 1604,01 Sebastianópolis do sul B6-048 1398,23 Urânia B7-006 1336,07 Valentim Gentil B7-011 1393,46 Cosmorama B6-023 1572,02 Bálsamo B6-022 1420,28 Jales B7-008 1313,58 Fonte: Elaborado pela autora. O Quadro 13 apresenta uma síntese das precipitações médias de cada sub- bacia e da UGRHI-18, obtidas pela associação dos dados de chuva e geoprocessamento. 69 Figura 16 – Variabilidade espacial do regime pluviométrico pelo método das isoietas. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Dados pluviométricos – DAEE, 2022 70 Quadro 13: Precipitações médias na UGRHI-18 e sub-bacias. Sub-Bacia Precipitação média [mm] Alto SJD 1436 Médio SJD 1378 RM-SJD 1361 RC-SJD 1379 RPP-SJD 1430 Baixo SJD 1382 Total Precipitação média [mm] UGRHI-18 1386 Fonte: Elaborado pela autora. O principal padrão identificado foi o de precipitações mais baixas nas zonas mais urbanizadas, especificamente, nas regiões dos municípios de Jales, Santa Fé do Sul e Ilha Solteira. De forma análoga, foram constatadas maiores alturas de chuva para regiões em que a urbanização é inexistente ou muito baixa. Na análise por sub-bacias, considerando uma tolerância de 1% com relação a precipitação média total, verifica-se que as regiões do Médio SJD, RC-SJD e Baixo SJD apresentam precipitações anuais próximas da média geral. A região do RM-SJD é a única a apresentar precipitação anual abaixo da média. Já as regiões do Alto SJD e RPP-SJD, apresentam precipitação anual acima da média. 5.3.2. Análise das vazões A verificação dos padrões de vazão foi consideravelmente prejudicada pela limitação na disponibilidade de dados. O número e posicionamento dos postos não favoreceram a análise dos dados (Figura 17). Ainda, foi verificado que o último posto em operação na UGRHI-18 (7B-006), após um longo período de dados falhos (1982- 2020), não teve nenhum dado registrado para o ano de 2021. A título de comparação, foram analisadas as médias mensais dos postos Cabrito e Nhandeara/Votuporanga para o curto histórico de dados disponível. Porém, se ressalva que esses dados não representam a contribuição total da bacia. Apenas se buscou identificar tendências de variações temporais nas vazões. 71 Figura 17 – Localização dos postos fluviométricos com dados em acervo no sistema estadual (DAEE). Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Hidrografia – IBGE, 2021 Área alagada – MapBiomas, 2020 Postos fluviométricos – DAEE, 2022 72 Para ambos os postos analisados (Figura 18 e Figura 19), foi verificado uma variação proporcional ao volume de chuvas. Porém, a relação temporal entre chuva e vazão não pode ser estabelecida, considerando a limitação dos dados. Figura 18 – Vazões médias mensais do posto Cabrito (2001-2016). Fonte: Elaborado pela autora. Figura 19 – Vazões médias mensais do posto Nhandeara/Votuporanga (1976-7981). Fonte: Elaborado pela autora. Ao passo que a disponibilidade de dados cai, conforme observado no relatório de situação da UGRHI-18 de 2020 (CBH, 2021), há um progressivo aumento da demanda de recursos hídricos. A Figura 20 apresenta a relação outorgas ativas para uso consuntivo de recursos hídricos, no ano de 2017. 73 Figura 20 – Pontos de outorgas de uso consuntivo da água emitidas pelas unidades da federação na UGRHI-18, ativos em 2017, para captações superficiais e subterrâneas. Fonte: Elaborado pela autora. Fonte: Municípios – IBGE, 2021 Aquíferos – IBGE, 2021 Pontos outorgados – SNIRH, 2022 74 Nas Figuras 21 e 22 são apresentadas as evoluções de conceção de outorgas, pelas unidades da federação, para uso consuntivo, por sub-bacia, no período de 2011 a 2017, em águas superficiais e subterrâneas, respectivamente. Foi verificado um aumento substancial na conceção de outorgas para uso de águas superficiais nas regiões do Ribeirão Coqueiro e Ribeirão Ponte Pensa. Demais regiões apresentaram progressão mais expressiva na conceção de outorga para exploração águas subterrâneas. A Figura 23 apresenta um resumo das finalidades associadas às outorgas concedidas em cada região, detalhadas no Apêndice E. Novamente, um padrão principal foi verificado. Para as regiões onde se predomina a requisição por águas superficiais (Ribeirão Coqueiro e Ribeirão Ponte Pensa), o uso majoritário é a irrigação. Nas demais regiões, onde se predomina a requisição por águas subterrâneas, o uso preponderante é o abastecimento. Considerando as estimativas de crescimento da agricultura irrigada na UGRHI- 18 (OLIVEIRA e VEIGA, 2006; NOGARINI, 2019) e a crise hídrica do sudeste brasileiro (ANA, 2021) que afeta, inclusive, o abastecimento humano, se reforça a necessidade de se estabelecer histórico de dados para avaliar as mudanças progressivas de disponibilidade e demanda. A possibilidade de se estimar a relação disponibilidade/demanda, utilizando-se de uma rede de monitoramento bem estabelecida e um acervo confiável de dados, é a base para a construção de um sistema de apoio à tomada de decisão, na gestão de recursos hídricos (WMO, 2008). 75 Figura 21 – Gráfico da evolução acumulada do número de outorgas concedidas ao longo dos anos para uso consuntivo de águas superficiais. Fonte: SNIRH, 2022. Figura 22 – Gráfico da evolução acumulada do número de outorgas concedidas ao longo dos anos para uso consuntivo de águas subterrâneas. Fonte: SNIRH, 2022. 0 10 20 30 40 50 60 70 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Q ua nt id ad e de o ut or ga s Anos Superficial Alto SJD Médio SJD RM-SJD RC-SJD RPP-SJD Baixo SJD 0 10 20 30 40 50 60 70 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Q ua nt id ad e de o ut or ga s Anos Subterrânea Alto SJD Médio SJD RM-SJD RC-SJD RPP-SJD Baixo SJD 76 Figura 23 – Usos da água outorgados pelas unidades da federação, até 2017, por sub-bacia da UGRHI-18. Fonte: Elaborado pela autora. 77 5.4. CENÁRIO ATUAL DA HIDROMETRIA DA UGRHI-18 Atualmente, o a UGRHI-18 conta com oito postos pluviométricos e nenhum posto fluviométrico em operação (Figura 24). Considerando a característica ondulada do terreno, segundo os critérios da WMO (2008), é recomendado que se tenha uma densidade mínima de uma estação pluviométrica manual a cada 575 km² e uma estação fluviométrica a cada 1875 km². Devido à inexistência de monitoramento fluviométrico, o último critério, automaticamente, não é atendido. O cálculo da densidade das estações pluviométricas é apresentado no Quadro 14. Quadro 14: Densidade das estações pluviométricas da UGRHI-18 [km²/estação]. Sub-Bacia Área [km²] N° de estações Densidade de estações Alto São José dos Dourados 1380,7 3,00 460,24 Médio São José dos Dourados 1273,7 2,00 636,86 Ribeirão Marimbondo 945,1 2,00 472,57 Ribeirão Coqueiro 647,6 1,00 647,59 Baixo São José dos Dourados 2269,7 0,00 --- Ribeirão da Ponte Pensa 308,6 0,00 --- Total 6825,5 8,00 853,19 Fonte: Elaborado pela autora. Foi constatado que a bacia, como um todo, não atinge os critéri