água para irrigação agricola caso americano steve

Steven Deverel, Ph.D

HydroFocus

Davis, Califórnia, EUA

[email protected]

Oferecer lições da experiência americana

ContextoDesafios asustentabilidade

Soluções

Relevância


Contexto

127 á 635 mm

>760 mm

área irrigada

161

km

1 ponto = 40.5 km2

total229,049 km2

Total ~19 milhões há irrigadas17 % da área total

Porcentagem por estado

Nebraska

Texas

Área irrigada, 52% in 5 estados

Arkansas

Idaho

Época crescimento agressivoépoca de conflitodesenvolvimento local

Contexto históricolinha de tempo

Projeto Vale Central Califórnia

Leis ambientais

1930 1970

1919606

0

1990

Anos 1930 a 1960crescimento agressivo

Construir projeto de água empregou muitas pessoas:

em 1933 USBR empregava 3,000, em 1944 empregava 20,000

Construção de

várias represas em

muitas bacias hídricas.

Califórnia; projeto

vale central, represa Shasta

completada em 1936

Na Califórnia Perfuração de milhares de poços para irrigação

Abaixou nível do lençol freático até mais de cem metros

Seca no meio oeste dos EUA

migração para Califórnia

Grandes sucessos

econômicos

0

2

4

6

8

10

12

20031998199319881983197819731968196319581953194819431938193319281923191819131908190318981893

Grandes Projetos Completados na Califórnia

1890 – 1910: 6

1911 – 1930: 19

1931 – 1950: 30

1971 – 1990: 17

1951 – 1970: 64

1991 – 2003: 5

Inicio da época de conflito nos anos 1950 Inicio do movimento de proteção ao meio ambiente

nos 1950.

Mais de 28 leis federais aprovadas de 1955 - 1987

Proteção de meio ambiente, espécies ameaçados

Proteção de qualidade de água

Criação da Agencia Proteção do Ambiente (EPA, 1970)

Porcentagem da renda agrícola no PDB diminuiu

1940: 14% do PNB

2000: 2% do PNB

numero de fazendas

0

20

40

60

80

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120

140

160

0

20,000,000

40,000,000

60,000,000

80,000,000

100,000,000

120,000,000

140,000,000

160,000,000

1855 1875 1895 1915 1935 1955 1975 1995 2015

Nú

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fazen

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rea

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Land in farms (1,000 acres) No. of Farms (1,000)

Forca politica agrícola começou a diminuir

Regulamento e oposição por pessoas desconectadas da vida rural aumentou

Movimento do meio ambiente contra projetos de irrigação aumentou

Projetos propostos em lugares de mais risco geológico e com menos justificação econômica

Califórnia – Reservação e transposição de água

Califórnia: geografia e topografia

Área estadual = 404,000 km2

Vale central = 58,000 km2

Precipitação Media Anual (cm), Califórnia1961 – 1990

Precipitação mensal 1982 – 2009

Po

rcen

tage

m d

o a

nu

al

75 % da precipitação

70 % da demanda

Sistema atual armazenamento e

transporte na Califórnia

Volume de represa (milhões de m3)Estadual

Estadual e federal

Federal

Local

Delta

Mais de 1400 represas emilhares de km de aquedutos e canais…

Harvey O. BanksPumping Plant

California Aqueduct

Warne Power Plant

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

Método de irrigação

Gravity Sprinkler Drip

Orang, M. et al, 2005. Survey of Irrigation Methods in California. California Water Plan Update, Department of Water Resources, CA

gravidade

aspersão

localizada

Origem e transporte de água

Agricultura na Califórnia 2,9 milhões de hectares irrigada

U$34,8 bilhões renda bruta agrícola

Primeiro nos EUA em renda agrícola

USDA, NASS, California Field Office. California Agricultural Statistics, 2009

Califórnia produz metade dos frutos, hortaliças e nozes dos EUA.

Cereais, feno, grãos

3.5910%

Frutos11.7934%

Hortaliças7.8523%

Bovinos, suinos e aves

7.8122%

estufa3.7811%

Renda agricola

Valor em bilhões de dolares, USD

United States Department of Agriculture, California Field Office, California Agricultural Statistics, 2009

Transição para área urbana

Água para indústria eletrônica

Desafios principais á agricultura irrigada Efeitos ambientais

Regulamentos e oposição

Limites de infraestrutura

Inabilidade de entregar água contratada para agricultura

Mudanças climáticas

Conflitos entre usuários

Efeitos no meio ambiente e aumento de regulamento estadual

Delta

Qualidade de água

Volume de represa (milhões de m3)Estadual

Estadual e federal

Federal

Local

Delta

DELTA

• Efeitos no meio ambiente

• simbólico dos• conflitos

Foi área extensiva de pântano

O delta é um ecossistema rico e diverso com mais de 750 espécies de plantas e animais…

E algumas espécies ameaçadas

Green Sturgeon

Delta smelt(Endangered)

winter run Chinook salmon

SalmõesFederalEstadual

Vo

lum

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Índ

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= 1

00

Causas de declinação (exemplo de ciência combativa) Mudança da corrente de água

Afeta reprodução e movimento

Mortalidade nas bombas

Diminuição de tempo de

residência afeta zooplancto, fitoplâncton

Fertilizantes

Amônia em água de esgoto

Pesticidas

Espécies invasoras

Agricultura no delta em solos orgânicos

agricultura no delta

Oxidation of organic

deposits, loss of CO2

Subsidência

Increasing

Lençol

freático

Solos orgânicos formado

durante sete mil anos

Taboa e

outras

espécies

Acumulo natural de sedimento

Falha de diqueCondições normais

Exportação

Sumario - deltaExportação e deterioração de infraestrutura ameaça sustentabilidade

Exportação ameaça a viabilidade populações de peixes

Subsidência de organossolos ameaça diques

Falta de coordenação e ciência combativa impede desenvolvimento de soluções.

Qualidade de água subterrânea e superficial

Deterioração da qualidade de água

Excesso de nitrato na água subterrânea 1.7 milhões de pessoas (8% da população dos EUA) são

expostas a água de consumo com excesso de nitrato.

Na Califórnia, fertilizante é a causa principal

Leis instituídos para definir o problema e criar soluções na agricultura

Mudanças Climáticas

Mudanças Climáticas: Estressando os sistemas hídricos

Quais são os impactos esperados com essas mudanças?

Já estão mostrando efeitos nos recursos hídricos da Califórnia, evidenciados por: • mudanças da camada da neve, • fluxos dos rios e os níveis do mar. • futuramente essas mudanças aumentarão o stress

California Water Plan Update 2009

Mudanças Climáticas afetarão:

Operações


Inundação e Seca

Costa e DeltaEcossistema

Abastecimento

Mudanças Climáticas afetarão:

AbastecimentoRedução da camada de neve

Mudanças nos fluxos de rios


EcossistemaFlorestas –serão mais vulneráveis a pragas, doenças e fogo.

Aumentos na temperatura da água em reservatórios, poderão prejudicar a desova e o crescimento

Vazões mais baixas tendem a concentrar o escoamento urbano e agrícola

Costa e Delta

Aumento da salinidade no Delta ira degradar a qualidade da água para agricultura

Ameaça a comunidades costeiras e infraestrutura, em particular o sistema de água Sacramento –San Joaquin Delta

Temperatura mais altas farão o Delta intolerável a algumas espécies nativas e mais convidativo a invasãode plantas não nativas.


Inundação e Seca

Temperaturas mais altas e mudanças na precipitação conduzirão a secas mais frequentes.

Aumento de frequência inundações potencialmente causarão mais danos ao sistemas de diques.


Mudanças Climáticas: Operações de Água e Energia

Temperaturas mais altas afetarão a demanda.

Confiabilidade será comprometida

Hidroelétricas podem ser menos confiáveis devido ao consumo maior de energia

Operação do sistema de transposição de água se tornara mais difícil


Secas Quarto ano

(2012- 2015)

Porcentagem nas represas

Previsão de entrega paraagricultura este ano

15%

Secas serão mais frequentes no futuro

Atlas de seca norte americana

http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.LDEO/.TRL/.NADA2004/.pdsi-atlas.html

Primeiro ano

Ano chuvoso

Ano seco

Marca de fogo

Índice de seca

Cook et al. Sci. Adv. 2015;1:e1400082 12 February 2015

Consequências da seca num sistema super comprometida Entrega reduzida

Uso de água subterrânea

Compactação e afundamento

Intrusão de água salina

Compactação

Exemplo de compactação resultante de diminuição do nível de água subterrânea,Vale do San Joaquin

AquaSuperficial

Seca

Compactação recente perto da minha casa

6 cm

Potencial para compactação

Baixo

Alto

Natureza da Compactação

Areia/cas-calho

Argila

Areia/cas-calho

Superfície

Compactação

Relacionamento de água subterrânea e superficial

área de recargario

extração



Soluçõespropostas

Soluções e medidas com potencial para maior impacto Aumentar eficiência

Capturar água durante vazão alta

Utilização de água residuária

Reservação em aquíferos

Recarga de água subterrâneaBacia de infiltração

Outras Medidas Regulação de águas subterrâneas na agricultura

Regulamento de qualidade de água na agricultura

Planejamento, modelagem e dialogo

Ciência integrada e interdisciplinar

Exige desenvolvimento de soluções além da consciência que criou os problemas atuais

Limitar emissões de gases de efeito estufa e sequestro de carbono



Soluçõespropostas

Relevância

Relevância Meta principal

Aumento de produção sem provocar impactos graves que ameaçam a produção.

Presunções Haverá impactos:


Alterações hidrológicos, biológicos e na qualidade de água

Haverá potencial de escassez

Haverá oposição

Agricultura sustentável depende de um ecossistema viável

Lição principalUso de tecnologia adequada para o aumento de produtividade e transposição das águas necessita ser balanceada

com atenção aos possíveis impactos ambientais, efeitos hidrológicos, à qualidade de água e à influência de mudanças climáticas.

Lições Proatividade agrícola é essencial Quantificar as incertezas e imprevistos


Aquisição de bons dados Analise interdisciplinares Proceder com uma identificação e priorização dospotenciais impactos e implementação de medidas para minimizá-los com base em análises científicas Desenvolver politicas, planos e medidas usando dados e

analise para maximizar a conservação de água e desenvolver infraestrutura para acomodar meios de conservação

Considerações finais Considerar os impactos desde o início.

A omissão de considerá-los resultará em um preço mais alto para resolução no futuro e ameaças à sustentabilidade.

Bons dados, análise e modelagem científica, curiosidade e discussão aberta sobre as incertezas são ferramentas eficazes para se ter um diálogo significativo sobre os impactos ao meio ambiente.

Argumentos e discussões sem dados e análise adequada ou que se baseia em ciência combativa são antiprodutivos.

Obrigado

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North Coast ColoradoRiver

SacramentoRiver

San JoaquinRiver

Tulare Lake

3

11

U$

/1,0

00

m3, U

SD

High Low

Preço da água p/agricultura

Montmorillonite (Smectite), consolidating

2:1 Al-Si layersExchangeable cationsand water

Compactação de argila (águaclude) devida a extração de água subterrânea.

Molécula de água

Argila semctita Compressão pela extração de água

Extração de água subterrânea

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