Modelagem da qualidade da água e socio-hidrologia: uma abordagem integrada na bacia hidrográfica dos rios Tietê/Jacaré, Estado de São Paulo, em base ottocodificada - Nakamura, Carolina Harue [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
Os modelos de qualidade da água são ferramentas de apoio amplamente empregados na gestão dos recursos hídricos por serem capazes de fornecer uma visão ampla do sistema hídrico estudado. O Aplicativo Plano Estadual de Recursos Hídricos (APERH) é uma das ferramentas de apoio existentes para o suporte à tomada de decisões e planejamento, e foi adotado no Plano Estadual de Recursos Hídricos (PERH) de São Paulo 2020-2023. O APERH realiza o cálculo de balanço hídrico quantitativo e qualitativo nas 22 Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHI) do estado de São Paulo, por meio de modelagem em fluxo e base georreferenciada ottocodificada, permitindo avaliar simultaneamente e/ou individualmente as relações hídricas internas às 22 UGRHIs, sendo este o único modelo matemático em que há o estabelecimento de todas as UGRHIs do estado de São Paulo. Desta maneira, o presente trabalho apresenta como objetivo principal avaliar a qualidade da água dos corpos hídricos superficiais da Bacia Hidrográfica dos Rios Tietê/Jacaré (BH-TJ), localizada na região Sudeste do Brasil, mais precisamente na porção central do estado de São Paulo, utilizando o APERH como ferramenta. O emprego de um modelo de qualidade da água especificamente para esta área de estudo é inédito e permitiu ter uma visão holística da bacia como um todo. Além disso, a carência de estudos relativos ao tema proposto foi um motivador para a elaboração deste trabalho, uma vez que a bacia vem apresentando problemas relativos à disponibilidade hídrica per capita e que, futuramente, podem comprometer a qualidade da água de seus corpos hídricos. Para a execução da calibração do modelo, o Rio Jacaré-Pepira foi o corpo hídrico selecionado por ser um dos corpos hídricos que apresenta um maior quantitativo de pontos monitorados pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e com boa situação qualitativa no ano de 2022. O resultado da calibração mostrou que os coeficientes de desoxigenação devido à DBO carbonácea (kDBO,d), de redução da DBO carbonácea devido à sedimentação (kDBO,f) e de decaimento de fósforo orgânico para inorgânico (kP,oi) estiveram no intervalo de valores típicos descritos na literatura, enquanto o coeficiente de sedimentação de fósforo orgânico (kp,f) foi superior à faixa típica. Quando da avaliação dos ajustes das curvas estimadas pelo APERH com os dados de monitoramento da CETESB, a análise visual mostrou que a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e oxigênio dissolvido (OD) apresentaram ajustes satisfatórios entre os dados estimados e os do monitoramento, enquanto o fósforo total esteve adequado em dois dos três pontos de monitoramento. Já por meio do método estatístico, observou-se que tanto DBO e OD tiveram um coeficiente de determinação (CD) positivo, indicando confiabilidade entre os dados estimados e os de monitoramento. O fósforo total apresentou CD negativo, ou seja, não houve ajuste entre os dados estimados e de monitoramento. Com os coeficientes calibrados, realizou-se uma simulação de qualidade da água para a situação do ano de 2023, aplicando-os aos demais cursos d’água da BH-TJ, cujos resultados mostraram que a qualidade da água esteve majoritariamente boa, com atendimento às respectivas classes de enquadramento. Por fim, os resultados da simulação da qualidade da água foram integrados aos aspectos sociais e institucionais da BH-TJ de modo a aplicar o conceito de socio-hidrologia para um primeiro entendimento da relação conjunta entre sociedade-água, cuja conclusão inicial foi a necessidade de aprimoramento nas articulações entre municípios e sociedade civil, além da ampliação da estrutura institucional do Comitê de Bacia Hidrográfica (CBH) visando a melhoria na gestão dos recursos hídricos da região e, consequentemente, da qualidade da água.

Mathematical water quality modeling is a support tool widely used in the management of water resources, due to their ability to provide a comprehensive view of the studied hydrological system. The State Water Resources Plan Application (APERH) is one such support tool designed to aid decision-making and planning, and was adopted in the São Paulo State Water Resources Plan (PERH) for the 2020–2023 period. APERH performs quantitative and qualitative water balance calculations across the 22 Water Resources Management Units (UGRHIs) of the state of São Paulo, using flow modeling and an ottocoded georeferenced base. This allows for the simultaneous and/or individual assessment of internal hydrological relationships within the 22 UGRHIs, making it the only mathematical model that encompasses all UGRHIs in the state. In this way, the main objective of this study is to evaluate the water quality of surface water bodies in the Tietê/Jacaré River Basin (BH-TJ), located in the Southeast region of Brazil, specifically in the central portion of the state of São Paulo, using APERH as a tool. The application of a water quality model specifically for this study area is unprecedented and enabled a holistic view of the basin as a whole. Furthermore, the lack of studies on the proposed topic served as a motivation for this research, given that the basin has been experiencing issues related to per capita water availability, which may compromise the quality of its water bodies in the future. For model calibration, the Jacaré-Pepira River was selected due to its relatively high number of monitoring points established by the Environmental Company of the State of São Paulo (CETESB) and its favorable qualitative status in 2022. The calibration results showed that the coefficients carbonaceous deoxygeneration rate constant (kBOD,d), rate of loss of BOD due to settling (kBDO,f) and rate constant for the decay of organic phosphorus to dissolved phosphorus (kP,oi) were in the range of typical values described in the literature, while organic phosphorus settling rate (kp,f ) was higher than the typical range. When comparing the estimated curves generated by APERH with CETESB’s monitoring data, visual analysis showed satisfactory alignment for biochemical oxygen demand (BOD) and dissolved oxygen (DO), while total phosphorus was adequately represented at two of the three monitoring points. Statistical analysis revealed that both BOD and DO had positive coefficient of determination (CD), indicating reliability between estimated and monitored data. In contrast, total phosphorus exhibited a negative CD, suggesting a lack of fit between estimated and monitored values. With the calibrated coefficients, a water quality simulation was conducted for the year 2023, applying the model to other watercourses within the BH-TJ. The results indicated that water quality was predominantly good, meeting the respective classification standards. Finally, the water quality simulation results were integrated with the social and institutional aspects of the BH-TJ to apply the concept of socio-hydrology, aiming for an initial understanding of the society-water relationship. The preliminary conclusion highlighted the need to improve coordination among municipalities and civil society, as well as to strengthen the institutional framework of the River Basin Committee (CBH), in order to enhance water resources management and, consequently, water quality in the region.
Water quality modeling and socio-hydrology: an integrated approach in the Tietê/Jacaré river basin, State of São Paulo, on ottocoded georeferenced base
Keywords: Calibração; Qualidade da água; Modelo matemático; Rios Tietê e Jacaré; Socio-hidrologia; Calibration; Water quality; Mathematical model; Rivers Tietê and Jacaré; Socio-hydrology