A dinâmica dos fluxos dos canais artificiais e a qualidade das águas no baixo curso do rio...

http://6cieta.org São Paulo, 8 a 12 de setembro de 2014.

A DINÂMICA DOS FLUXOS DOSCANAIS ARTIFICIAIS E A

QUALIDADE DAS ÁGUAS NOBAIXO CURSO DO RIO PARAÍBA

DO SUL

José Maria Ribeiro Miro

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense

[email protected]

Leidiana Alonso Alves

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense

[email protected]

Victor dos Santos Souza

Universidade Federal Fluminense

[email protected]

APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAA rede hidrográfica brasileira é relativamente conhecida e estudada em diferentes

aspectos e escalas. A bibliografia encontrada sobre o tema é ampla, porém escassa quando se

referem a canais artificiais. Dentre os autores que discutem o tema, podem-se destacar as

contribuições de Sandra Baptista da Cunha e Carlos Eduardo Morelli Tucci.

Cunha (2009) propõe que a discussão é abrangente sobre a dinâmica das águas no

território brasileiro. Ela nos conta que as águas superficiais constituem parte da riqueza dos

recursos naturais e, por tratar-se de um país com grande extensão continental, a rede fluvial

possui relevante importância ambiental, econômica e social.

Os principais rios brasileiros resultam de três grandes centros dispersores de águas:

o Planalto das Guianas, a Cordilheira dos Andes e o Planalto Brasileiro. Estes rios possuem

diferentes regimes hidrológicos, muitos deles barrados para produzir energia, abastecer as

populações ou outros corpos hídricos e irrigar terras; como acontece no baixo curso do rio

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Paraíba dos Sul, conforme descrito por Miro et al. (2013), quando discutem os conflitos e os usos

da água na região Norte Fluminense.

A primeira classificação de bacias hidrográficas brasileira foi realizada por Eduardo

José de Morais em 1894 e baseou-se em critérios específicos como a navegabilidade e a

situação geográfica. Já a mais difundida foi a que dividiu o país em quatro bacias hidrográficas:

Amazonas, São Francisco, Platina (Paraná, Paraguai e Uruguai) e um grupo de bacias de porte

menor chamado de Bacias Orientais (CUNHA, 2009).

Sobre este tema, Ab’Sáber (1956 apud CUNHA, 2009) considerou as linhas mestras

do relevo, ou seja, os divisores de água, para apresentar uma classificação na qual propôs cinco

bacias autônomas para o território brasileiro, que são: Amazonas, São Francisco, Paraná,

Paraguai e Uruguai.

Atualmente, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2014) têm como

critérios a posição geográfica e extensão territorial para estabelecer as grandes bacias e sub-

bacias brasileiras, diferenciando-as das menores, que são as costeiras. Assim, muitas bacias

não tem seu comportamento totalmente conhecido, pois a sistematização dos dados

fluviométricos coletados é relativamente recente, datados da década de 1930, a partir da criação

da Divisão de Águas, do Ministério da Agricultura (CUNHA, 2009).

Quando a autora discute gestão de bacias hidrográficas, leva em conta os múltiplos

usos da água e sua distribuição no território. Ela ainda relata que:

A gestão de bacias hidrográficas é realizada através da criação de comitês de

bacias, peça chave do sistema de gestão de recursos hídricos que tem como

objetivo integrar institucionalmente os diferentes interesses existentes na bacia,

servindo como órgão mediador de conflitos, arbitrando em primeira instância e

gerando acordos que permitam explorar os recursos hídricos de forma harmônica

(CUNHA, 2009).

Nesse sentido, trabalhos estão sendo realizados com o intuito de propor uma gestão

participativa dos recursos hídricos no baixo curso do rio Paraíba do Sul, tais como os estudos de

Alves et al. (2013) e Souza et al. (2014). Vale ressaltar que um diagnóstico dos ambientes

encontrados nas bacias, levando em consideração a preservação e conservação dos recursos

hídricos regionais, torna-se importante para a gestão de bacias hidrográficas.

Botelho e Silva (2012) indicam elementos de análise para a discussão sobre a

qualidade desses ambientes, sugerindo que eles devem ser entendidos como células básicas de

reflexão e que “[...] permite conhecer e avaliar seus diversos componentes e os processos e

interações que neles ocorrem”. Sendo assim, admitem uma visão sistêmica e integrada das

Regiões Hidrográficas. De acordo com os autores, ao identificar-se as condições dos elementos

que compõem o sistema hidrológico, tais como solo, água, ar, vegetação e os processos

relacionados a eles (infiltração, escoamento, erosão, assoreamento, inundação, contaminação) é

possível fazer uma avaliação do equilíbrio do sistema ou bacia, e até mesmo dimensionar sua

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qualidade ambiental.

O estado do ar, da água, do solo, e dos ecossistemas, relaciona-se aos efeitos da

ação humana, com reflexo no espaço geográfico. Vale ressaltar que a qualidade do ambiente

deve ser observada não só como o somatório das qualidades de cada componente do meio,

mas como condição necessária à vida das populações. Eles revelam, ainda, que os estudos

sobre erosão, manejo e conservação do solo, da água e planejamento ambiental, são os temas

mais utilizados no recorte espacial de bacias hidrográficas como unidade de análise (BOTELHO

& SILVA, 2012).

A bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul, contém 39 municípios no estado de São

Paulo, 88 em Minas Gerais e 53 no Rio de Janeiro. Em 1996 foi criado um comitê visando

integrar a região devido às demandas existentes, onde vivem mais de 5 milhões de pessoas. O

rio abastece mais de 13 milhões de pessoas, das quais 9 milhões estão na Região Metropolitana

do Rio de Janeiro. Vale ressaltar que a área de estudo está contida no baixo curso do rio,

composta pelos municípios de Campos dos Goytacazes (463.731 habitantes), São Francisco do

Itabapoana (41.354 habitantes) e São João da Barra (32.747 habitantes) (IBGE, 2014). A Figura

1 apresenta a demarcação da bacia hidrográfica junto aos três estados onde ela se encontra.

Figura 1: Bacia do Rio Paraíba do Sul

Fonte: CIDADE et al. 2014.

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Para Santos, estudar uma região significa aprofundar-se num mar de relações,

formas, funções, organizações, estruturas etc., com seus mais distintos níveis de interação. Ele

ainda revela que: “[...] a região torna-se uma importante categoria de análise, para que possa

captar a maneira como uma mesma forma de produzir se realiza em pontos específicos do

planeta ou dentro de um país, associando a nova dinâmica às condições preexistentes”

(SANTOS, 1994).

Outro conceito importante para a compreensão da Baixada Campista é o de canais,

já que ela dispõe de mais de 1.300 km construídos, em sua maior parte pelo extinto

Departamento Nacional de Obras e Saneamento (DNOS).

A ideia da criação de canais não é recente, no Egito antigo já existia essa prática. Na

Europa eles apresentam-se como solução para dominar as paisagens naturais pantanosas,

inóspitas a ocupação humana. Os holandeses desenvolveram um sistema eficiente de

drenagem, fazendo parte de um plano urbanístico e de saneamento, no qual servem também

como vias de circulação fluvial (CEZARIO & SOUZA, 2012).

Para Guerra e Guerra (2008) canais “São locais por onde escoam as águas fluviais

e apresentam-se em diferentes formas na superfície da terra”. Quanto a sua classificação, eles

podem ser dos seguintes tipos:

Tabela 1: Classificação de canais fluviaisTipo de canal Características

MeandrantesFrequentemente são encontrados nas áreas úmidas cobertas por vegetação ciliar, composto de curvas sinuosas e semelhantes entre si.

Anastomosados

Apresenta grande volume de carga de fundo que, junto às flutuações das descargas, ocasionam inúmeras ramificações, ou múltiplos canais que se subdividem e se reencontram separados por ilhas assimétricas e barras arenosas como se vê no Rio Paraíba do Sul.

RetilíneosSão canais naturais retos, pouco frequentes, que são controlados pelos cordões arenosos ou em planícies deltaicas.

ArtificiaisConstruídos pelo homem para atender os mais diversos objetivos, tais como: drenagem de áreas, prevenção de enchentes e inundações, irrigação, dessedentação humanas e de animais e laser.

Fonte: Adaptado de Cunha, 2009.

Observa-se ainda, que os primeiros canais da Baixada Campista foram construídos

no início do século XIX, que tinham como função inicial o escoamento da produção agrícola e de

madeira de lei, que eram extraídas dos Tabuleiros Terciários para abastecer as cidades de

Campos e do Rio de Janeiro (LAMEGO, 1946).

Outra função atribuída aos canais da Baixada Campista, é a de drenagem urbana.

Mas para que eles atingissem esse objetivo, deveriam obedecer a critérios determinados por

estudos sistemáticos de toda à área, realizados em diferentes escalas e o estabelecimento de

projetos urbanísticos para o seu entorno, tais como: determinação de gabarito para pontes e

tubulações; identificação de Áreas de Preservação Permanentes (APPs) na sua planície de

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inundação; e a articulação do plano de drenagem com outros projetos municipais, como o de

transporte público, abastecimento de águas, entre outros. Além disso, para o sucesso do projeto

é necessário garantir transparência das decisões atuais e futuras, observar critérios técnicos e

políticos na execução de obras, e privilegiar as ações preventivas, que são mais baratas e de

maior alcance (TUCCI et al. 2007).

Um sistema de drenagem deve atender a esses princípios para possibilitar a

melhoria da qualidade de vida no meio urbano, o que preserva a planície de inundações, pois

além de favorecer o escoamento e armazenamento de águas, preserva ecossistemas, cria áreas

verdes e oportunidades de recreação para a população. Para Tucci et al. (2007), “Todo problema

de drenagem é um problema de alocação de espaço, quantidade e qualidade da água”. Ele

ainda nos conta que

[...] Em áreas onde a qualidade da água está deteriorada, as consequências das

inundações são mais graves e medidas como, por exemplo, a construção de

reservatórios de amortecimento podem-se tornar inviáveis. Ao contrário, águas

pluviais de boa qualidade constituem recursos potencialmente utilizáveis para a

irrigação, abastecimento industrial, recarga de aquíferos, reservatórios de recreação,

combate a incêndios, etc. (TUCCI et al. 2007).

Para isso, ele sugere que um projeto eficiente de drenagem urbana deve ter peso

político, por exemplo, atribuir força de lei ao planejamento e buscar apoio da comunidade, obtida

através de campanhas de Comunicação Social e projetos de Educação Ambiental.

Pode-se definir hidrologia urbana como o estudo dos processos hidrológicos

afetados pela urbanização. Definição que permite correlacionar às dinâmicas gerais que afetam

os canais urbanos, incluindo o canal Coqueiros, com o crescimento das cidades (GETIRANA,

2005).

A região do baixo curso do rio Paraíba do Sul (Região Hidrográfica IX), tem área de

aproximadamente 14.000 km² e população estimada de 960.262 habitantes (INEA, 2011), e o

canal Coqueiros uma “área de influência drenada” de 290 km², abrangendo espaços urbanos e

rurais no município de Campos dos Goytacazes (GETIRANA, 2005).

Cabe ressaltar, ainda, que o canal tem cota de adução de 4,42 metros de altitude e

uma declividade média de 0,11 m/km. Ele é o principal canal de drenagem da área urbana da

cidade de Campos dos Goytacazes, que pelo Censo 2010 do IBGE, estimou que 41% da

população não têm acesso à rede de esgoto ou fossa séptica, conduzindo esses resíduos a

canais de drenagem, lagoas, fossas negras, lançamento em valas a céu aberto, rios ou direto no

mar (CEZARIO & SOUZA, 2012).

Atualmente, para falar sobre as condições ambientais da área urbana do canal

Coqueiros é preciso observar que ao deixar a cidade, ele drena áreas agricultáveis, conectando

a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul ao sistema Lagoa Feia e que as intervenções

realizadas pelo DNOS resultaram numa complexa rede hídrica (Figura 2), que com a extinção

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desse órgão (1989), favoreceu a desordem na gestão dos recursos hídricos regionais

(SOFIATTI, 1998; CARNEIRO, 2003; SOUZA et al. 2014).

Figura 2: Canais da Baixada Campista

Elaborado pelos autores.

A Política Nacional dos Recursos Hídricos (PNRH) propõe a gestão compartilhada

das águas, promovendo o ordenamento territorial a partir da articulação dos usuários, que na

região seria efetivada a partir de um Sistema de Gerenciamento de Comportas dos Canais.

Instrumentalizar esse processo favoreceria todos os atores sociais, pois o modelo se caracteriza

por suas dimensões: física, cultural, política, ecológica, econômica e social, podendo ser

aplicado para diferentes escalas geográficas, refletindo as facetas do “viver” no espaço físico

(MINISTÉRIO DA INTEGRAÇÃO NACIONAL, 2005).

OBJETIVOSO objetivo geral desta pesquisa é compreender a dinâmica hídrica superficial dos

canais da Baixada Campista e seu reflexo no rio Paraíba do Sul. Nesta etapa, teve como

objetivo específico à caracterização morfométrica e análise do uso e ocupação da terra no

entorno do canal Coqueiros em seu perímetro urbano.

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METODOLOGIA EMPREGADAUtilizou-se o método indutivo para as análises da vazão e direção do fluxo do canal

Coqueiros, como proposto por Cunha (2006). O que significa dizer que a partir do conhecimento

do caso particular observado, pode-se chegar ao entendimento do universo de comportamento

dos demais canais da Baixada Campista. Além disso, realizou-se levantamento bibliográfico e

entrevistas com representantes dos produtores rurais, pescadores, moradores da área urbana

do canal e do Instituto Estadual do Ambiente. A região apresenta recursos hídricos significativos

na forma de corpos lóticos e lênticos, observados numa extensa malha de rios, canais artificiais

e lagoas. Os canais foram planejados para a drenagem do excedente hídrico do rio Paraíba do

Sul, em direção ao Sistema lagoa Feia, para posterior descarga no oceano. Sua qualidade

ambiental muitas vezes apresenta-se com baixos níveis de conservação devido ao despejo de

efluentes domésticos, industriais e agrícolas in natura nos corpos d’água, o que acelera os

processos de eutrofização e assoreamento (CEZARIO & SOUZA, 2012).

Para avaliar a morfologia do canal buscaram-se medições da Seção Transversal e

cálculo de Vazão por meio de 5 Trabalhos de Campo, onde foram realizados registros

fotográficos em quatro pontos coordenados: 1º: 21°45'41.59" S e 41°18'7.68" O, 2º: 21°46'10.64"

S e 41°18'8.43" O; 3º: 21°46'45.41" S e 41°18'7.13" O; 4º: 21°47'32.47" S e 41°17'39.62" O.

Para determinar a Vazão do Canal foi necessário obter-se dados de largura,

profundidade e velocidade do fluxo nos diferentes pontos, utilizando-se das técnicas propostas

por Cunha (2013), e descritas pela fórmula Q = L x P x V, onde Q: (descarga); L: (Largura); P:

(Profundidade Média); V: (Velocidade Média). Para construção do gráfico os dados foram

plotados no software Excel como se vê na Figura 3.

Figura 3: Perfil morfométrico do canal Coqueiros


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Para a elaboração dos três mapas, com escalas de 1:400.000, 1:250.000 e

1:50.000, utilizou-se o Software ArcGIS 10.2. Os dados vetoriais foram organizados após a

criação de um projeto no SIG já citado. Ele foi composto pelos seguintes dados: o Plano de

Informação (PI) de Geomorfologia e adquirido de forma gratuita no site do Instituto Estadual do

Ambiente (INEA/RJ), no formato shapefile (shp) em escala 1:100.000, possibilitando inserir

dados nos mapas elaborados. Já os shapefiles das lagoas e canais, foram criados a partir de

Ortofotos de escala de 1:25.000 do Projeto RJ-25, disponibilizadas no site do Instituto Brasileiro

de Geografia e Estatística (IBGE, 2008), com resolução final de 1 metro. Em seguida foram

adicioandos os layers relacionados à Hidrografia, Geomorfologia e Área Urbana. Eles foram

categorizados tematicamente na aba Simbology.

Todos os dados foram ajustados para a projeção Transversa de Mercator (UTM),

Datum WGS 84 e Fuso 24 S. Após a organização de todas as informações, o projeto foi

exportado para o formato JPEG.

PRINCIPAIS RESULTADOSA velocidade das águas em canais apresenta sempre um caráter dinâmico, em

função da posição ao longo do canal, seu perfil longitudinal. Espera-se que no alto curso ela seja

maior, o que proporciona processos erosivos mais intensos, diminuindo no médio curso,

facilitando o transporte de materiais, e que decline no baixo curso até a foz, onde predominam

os processos deposicionais. Segundo Cunha (2009), obras de engenharia como canalização,

barramentos, diques artificiais podem causar a degradação de canais fluviais, mudando sua

dinâmica. Como observado na Figura 4 o canal Coqueiros, assim como os outros grandes

canais da Baixada Campista, foram construídos para drenar a Planície Fluvial do rio Paraíba do

Sul em direção ao canal da Flecha e depois ao oceano Atlântico.

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Figura 4: Localização geomorfológica dos canais da Baixada Campista


A análise da paisagem do canal Coqueiros observaram-se diversos níveis de

estabilidades do referido canal em função de seus usos. Encontraram seguimentos de margens

pavimentadas, com solo exposto, vegetação rasteira e até trechos com árvores de dez metros de

altura, como se vê na Figura 5. Em relação à qualidade da água verificaram o despejo de esgoto

doméstico e industrial in natura, descarte de lixo doméstico pela população, e recepção de

águas pluviais e de defluentes de canais secundários que drenam outras áreas da cidade.

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Figura 5: Alterações observadas às margens do canal Coqueiros

Organizado pelos autores. Foto: Arquivo Sala Verde IFF Campos.

Considerando que a descarga líquida do rio Paraíba do Sul, nas proximidades de

sua desembocadura, varia sazonalmente entre 300 e 1.650 m³s-1, com descarga mínima nos

meses de inverno (Figura 6) e máxima no verão. Observou-se e mediu-se experimentalmente

que nos períodos de estiagem prolongada, há mudança na direção do fluxo superficial do canal

Coqueiros na direção inversa projetada. Esta intervenção é realizada pela Prefeitura de Campos

sempre que o rio fica com o nível abaixo da cota de adução para levar água ao canal Coqueiros.

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Figura 6: Abertura de canal no rio Paraíba do Sul para adução do canal Coqueiros

Foto: Arquivo Sala Verde IFF.

Este fenômeno provoca a descarga de águas servidas da área urbana da cidade de

Campos dos Goytacazes no rio, o que compromete a qualidade de suas águas e o

abastecimento dos municípios à jusante, fenômeno que pode ocorrer em outros canais. O mapa

abaixo (Figura 7) ilustra esse fenômeno.

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Figura 7: Inversão de fluxo do canal Coqueiros na área urbana de Campos


Figura 8: Comportas da Baixada Campista

a) Comportas do canal Coqueiros b) Comportas do canal coqueiros

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c) Comportas do canal da Flecha d) Comportas do canal do Vigário

e) Comportas do canal do Vigário f) Comportas do canal Cataia

Para o manejo das águas dos canais da Baixada Campista, instalou-se um sistema

de comportas que inicialmente era gerenciado pelo DNOS (Figura 8). Com sua extinção ele

passou a ser manejado pelos próprios usuários, gerando conflitos relacionados ao uso da água,

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prejudicando a população urbana por conviver em ambientes insalubres e a população rural com

seus múltiplos usos. Atualmente, sua gerência está sob o encargo do Instituto Estadual do

Ambiente (INEA), que pela falta de um Comitê Gestor das Comportas da Baixada Campista é

sempre questionado quanto à sazonalidade ideal para o seu manejo.

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A DINÂMICA DOS FLUXOS DOS CANAIS ARTIFICIAIS E AQUALIDADE DAS ÁGUAS NO BAIXO CURSO DO RIO

PARAÍBA DO SULEIXO 4 – Problemas socioambientais no espaço urbano e regional

RESUMO

No baixo curso do rio Paraíba do Sul há ambientes fluviais artificiais que foram construídos

principalmente a partir da década de 1940 pelo extinto Departamento Nacional de Obras e

Saneamento (DNOS). Eles permitiram a drenagem de áreas agricultáveis, conectando a bacia

hidrográfica do rio Paraíba do Sul ao sistema Lagoa Feia. Essas intervenções resultaram numa

complexa rede hídrica, que com o fim do DNOS (1989), favoreceu a desordem na gestão dos

recursos hídricos regional. Para o manejo desses canais, instalou-se um sistema de comportas

gerenciado pelo órgão, que com sua extinção passou a ser manejado pelos seus usuários,

gerando conflitos relacionados ao uso da água, prejudicando a população urbana por conviver

em ambientes insalubres e a população rural com seus múltiplos usos. A Política Nacional dos

Recursos Hídricos (PNRH) propõe a gestão compartilhada das águas, promovendo o

ordenamento territorial a partir da articulação dos usuários, que na região seria efetivada a partir

de um Sistema de Gerenciamento de Comportas dos Canais. Instrumentalizar esse processo

favoreceria todos os atores sociais, pois o modelo se caracteriza por suas dimensões: física,

cultural, política, ecológica, econômica e social, podendo ser aplicado para diferentes escalas

geográficas, refletindo as facetas do “viver” no espaço físico. Este trabalho teve como objetivo

compreender a dinâmica hídrica superficial dos canais da Baixada Campista e seu reflexo no rio

Paraíba do Sul, medido a partir da inversão de fluxo que ocorre sazonalmente, tendo como

exemplo o canal Coqueiros. Utilizou-se o método indutivo para as análises da vazão e direção

do fluxo do canal Coqueiros, como proposto por Cunha (2006). O que significa dizer que a partir

do conhecimento do caso particular observado, pode-se chegar ao entendimento do universo de

comportamento dos demais canais da Baixada Campista. Além disso, realizou-se levantamento

bibliográfico e entrevistas com representantes dos produtores rurais, pescadores, moradores da

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área urbana do canal e do Instituto Estadual do Ambiente. A região apresenta recursos hídricos

significativos na forma de corpos lóticos e lênticos, observados numa extensa malha de rios,

canais artificiais e lagoas. Os canais foram planejados para a drenagem do excedente hídrico do

rio Paraíba do Sul, em direção ao Sistema lagoa Feia, para posterior descarga no oceano. Sua

qualidade ambiental muitas vezes apresenta-se com baixos níveis de conservação devido ao

despejo de efluentes domésticos, industriais e agrícolas in natura nos corpos d’água, o que

acelera os processos de eutrofização e assoreamento. Considerando que a descarga líquida do

rio Paraíba do Sul, nas proximidades de sua desembocadura, varia sazonalmente entre 300 e

1.650 m³s-1, com descarga mínima nos meses de inverno e máxima no verão. Observou-se e

mediu-se experimentalmente que nos períodos de estiagem prolongada, há mudança na direção

do fluxo superficial do canal Coqueiros na direção inversa projetada. Este fenômeno provoca a

descarga de águas servidas da área urbana da cidade de Campos dos Goytacazes no rio, o que

compromete a qualidade de suas águas e o abastecimento dos municípios à jusante, fenômeno

que pode ocorrer em outros canais.

Palavras-chave: ordenamento territorial; recursos hídricos; gerenciamento de comportas.

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