UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE ......Santana, Sidney Carlos de Jesus. Avaliação das...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE QUÍMICA Programa de Pós-Graduação em Química SIDNEY CARLOS DE JESUS SANTANA AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DA QUALIDADE DA ÁGUA EM FUNÇÃO DAS VARIAÇÕES DE VAZÕES NO BAIXO CURSO DO RIO SÃO FRANCISCO Orientadora: Profa. Dra. Vânia Palmeira Campos Salvador - BA 2012

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE QUÍMICA

    Programa de Pós-Graduação em Química

    SIDNEY CARLOS DE JESUS SANTANA

    AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DA QUALIDADE DA ÁGUA EM

    FUNÇÃO DAS VARIAÇÕES DE VAZÕES NO BAIXO CURSO DO RIO

    SÃO FRANCISCO

    Orientadora: Profa. Dra. Vânia Palmeira Campos

    Salvador - BA 2012

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE QUÍMICA

    Programa de Pós-Graduação em Química

    AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DA QUALIDADE DA ÁGUA EM

    FUNÇÃO DAS VARIAÇÕES DE VAZÕES NO BAIXO CURSO DO RIO

    SÃO FRANCISCO

    DOUTORANDO: Sidney Carlos de Jesus Santana

    ORIENTADORA: Profa. Dra. Vânia Palmeira Campos

    Tese submetida ao corpo docente do Programa de Pós-Graduação em Química apresentado à Universidade Federal da Bahia, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Química.

    Salvador - BA 2012

  • Sistema de Bibliotecas – IQ/UFBA

    Santana, Sidney Carlos de Jesus. Avaliação das alterações da qualidade da água em função das variações de vazões

    no baixo curso do rio São Francisco / Sidney Carlos de Jesus Santana. - 2013. 204 f. : il. Orientadora: Profª. Drª. Vânia Palmeira Campos. Tese (doutorado) - Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Salvador, 2012. 1. Controle de qualidade da água. 2. Modelagem geológica. 3 Medidores de fluxo. 4. São Francisco, Rio. 5. Ecologia aquática - Vazão. I. Campos, Vânia Palmeira. II. Universidade Federal da Bahia. Instituto de Química. III. Título. CDD - 628.168 CDU - 543.3:504.453

  • SIDNEY CARLOS DE JESUS SANTANA

    AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DA QUALIDADE DA ÁGUA EM FUNÇÃO DAS VARIAÇÕES DE VAZÕES NO BAIXO CURSO DO RIO

    SÃO FRANCISCO

    Tese submetida ao corpo docente do Programa de Pós-Graduação em Química da Universidade Federal da Bahia como parte dos requisitos necessários para obtenção do grau de doutor em Química.

    Aprovada em 21 de junho de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:

    ______________________________________________________

    Profa. Dra. Vânia Palmeira Campos

    Orientadora/Presidente

    ______________________________________________________

    Profa. Dra. Yvonilde Dantas Pinto Medeiros

    ______________________________________________________

    Profa. Dra. Magda Bereta

    ______________________________________________________

    Prof. Dr. Sérgio Luís Costa Ferreira

    _____________________________________________________

    Profa. Dra. Lícia Passos Santos Cruz

    Salvador – BA, 21 de junho de 2012.

  • A minha mãe que sempre esteve ao meu lado nos momentos mais difíceis da minha vida e aos meus amigos pelo carinho, atenção e compreensão indispensáveis.

  • AGRADECIMENTOS

    Á Deus, por existir plenamente em minha vida e por ter me dado mais essa oportunidade de crescer como pessoa e como profissional, e por todas as dádivas que tem me dado, colocando em meu caminho pessoas motivadas e incentivadoras que tiveram uma parcela importantíssima nesse crescimento mencionado. Aos meus pais pelo direcionamento e educação, por serem à base da minha vida. Ao Instituto de Química e ao Programa de Pós-Graduação por aceitar um Biólogo-Químico em seu programa. A minha orientadora professora Dra. Vânia Campos Palmeira pela paciência e confiança na execução do trabalho. A todos os verdadeiros professores do Programa de Pós-Graduação pelos sábios ensinamentos, em especial aos professores Yvonilde Dantas Pinto Medeiros, Lícia Passos Santos Cruz, Maria de Lourdes Trino e Sérgio Luís Costa Ferreira. Ao meu grande amigo Tiago Mattos (Engenheiro Sanitário), um verdadeiro professor na arte da transmissão de conhecimentos. Ao meu amigo pernambucano Thiago Vieira de Aragão, da Divisão de Meio Ambiente de Geração da CHESF, pelo grande auxílio e presteza nas informações sobre qualidade de água. A todos os amigos do Laboratório de Química Analítica (LAQUAM) por dividir as alegrias e as angústias, em especial a Milena Lago, Adriana, Jorge Bispo, Tadeu Campos, Sara Amoedo, Ângela, Joilma Menezes, Jacqueline Peixoto. Aos meus grandes amigos da Politécnica Rafael Freire Rodrigues e Lucia Ceccato pela excelente companhia na viagem ao baixo curso do Rio São Francisco, e a melhor secretária da UFBA Luci Meireles, pela convivência, descontração e pelo apoio dado ao longo do desenvolvimento do trabalho. Ao quarteto inseparável Claudia Cruz, Márcia Rodrigues, Hamilton Nascimento e os agregados Rosilda Cruz, Ana Andreza pelos momentos inesquecíveis. Ao meu grande amigo e irmão Francisco Julião Xavier, que mesmo distante me apoiou todo tempo. Aos grandes companheiros Alessandro Santos, Ana Paula Jambeiro e Syrla Carneiro, pela amizade, atenção e carinho desprendido quando mais precisava. Aos inesquecíveis amigos de graduação Maria de Deus, José Roberto, Valdira dos Santos, Sérgio Araújo, Patrícia Araújo, que jamais me separarei de vocês. A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a execução deste trabalho.

    A TODOS, MUITÍSSIMO OBRIGADO!

  • “Navegar por águas desconhecidas. Conhecer pessoas novas e maravilhosas. Começar por onde nem se sabe direito. Esse sim é o verdadeiro desafio da vida.”

  • RESUMO

    A maioria dos métodos para determinar vazão ecológica são focados na quantidade de água, ficando a qualidade negligenciada, a despeito da sua óbvia importância. A legislação vigente no Brasil é voltada para as demandas humanas, não existindo abordagens para determinar fluxos ecológicos objetivando a qualidade da água para o ecossistema aquático. Modelos matemáticos são cada vez mais empregados na proposição de vazões ecológicas, uma vez que correlacionam a vazão do corpo hídrico com a qualidade da água, podendo, portanto ser reconhecidos como instrumentos úteis para aparar processos de gestão das águas. Tais modelos são constantemente refinados e atualizados, atrelados aos avanços tecnológicos computacionais. Poucos, porém são os exemplos de modelos com enfoque na avaliação da qualidade de água. Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto da rede Ecovazão, financiado pelo CT-HIDRO (Edital MCT/CNPq/CT-Hidro no 045/2006), e tem como objetivo principal analisar as condições físicas e químicas da qualidade da água no baixo curso do rio São Francisco, associadas aos cenários de vazões propostas para este ecossistema aquático: vazões ecológicas, propostas pela Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo Comitê da Bacia do São Francisco (CBHSF). Para tal, foi utilizado o modelo QUAL-UFMG, que simula a qualidade da água de rios e córregos, com base nos parâmetros OD, DBO, Namoniacal, Nitrito, Nitrato e Pinorgânico. A vazão ecológica proposta para o Ano Seco/período de estiagem (2090 m³ s-1) favoreceu a condição do OD, mas também aumentou a concentração de nutrientes, interferindo negativamente na qualidade da água com relação a esses parâmetros. O mesmo ocorreu no Ano Normal/Período de estiagem, quando a vazão ecológica proposta foi a mais alta entre todas (3170 m³ s-1). Comparando-se todos os cenários estabelecidos em função das vazões, observou-se que a qualidade da água no período de estiagem não foi tão influenciada pelas vazões aplicadas no Ano Seco, quanto no período chuvoso, onde apresentaram vazões mais baixas. No entanto, vazões mais altas propostas para o Ano Normal, mostraram qualidade inferior da água. Dentre os diversos parâmetros de qualidade de água monitorados e que são legislados, apenas a turbidez e o Ptotal apresentaram valores acima do estabelecido pela Resolução CONAMA 357/05 para rio classe 2. A aplicação de alguns métodos quimiométricos de análise de dados permitiu descrever como tais parâmetros se correlacionaram positiva ou negativamente ao longo dos anos em estudo. A partir dos resultados da pesquisa, ficou evidenciado a importância do monitoramento da qualidade da água em função do controle de vazão de um rio, uma vez que a condição da qualidade desejada para a água pode ser prejudicada, mesmo com o uso de uma vazão ecológica proposta dentro dos melhores padrões metodológicos. Palavras-chave: Qualidade. Água. Modelagem. Rio São Francisco. Vazão Ecológica.

  • ABSTRACT

    In order to determine an ecological flow, nearly all methods are focused on the quantity of the water, neglecting its quality. Current Brazilian legislation is responding to the demands of the society; there are no or very few parameters to define ecological flows and determine water quality of aquatic eco-systems. Mathematical models are recognized to be valid instruments to simulate processes in the management of the aquatic systems once they distinguish the relation between the quantity of the flow and the quality of the water. Those models are constantly refined and updated and linked to new IT programs. Only few models are focused on the evaluation of the water quality. This work was developed within the network Ecovazão, funded by the CT-HYDRO (Edict MCT/CNPq /CT-Hidro in 045/2006). The aim of this study is to analyze the physical and chemical conditions of the water near the basin of the São Francisco River. Those conditions are always associated to the following flows for this aquatic eco-system: the ecological flow proposed by the network ‘EcoVazão’ and the temporary flow adopted by the Commission of the Basin of the São Francisco River (‘CBHSF). Therefore, the model QUAL-UFMG was used, which simulates the hydrodynamic behaviour and the water quality of rivers and streams based on the parameters OD, DBO, Nammoniac, Nitrite, Nitrate e Pinorganic. The ecological flow calculated for dry years in drought period (2090 m³ s-1) favoured the conditions of OD, but also increased the concentration of nutrients which had a negative impact on the water quality. The same happened in normal years in drought periods, when the ecological flow was highest (3170 m³ s-1). Comparing the different pre-established scenarios, one could observe the following: the water quality in drought periods was not as much influenced by the fact being in a dry year than being in a wet year, when flows were lower. However, the calculated strongest flows in normal years showed low water quality. Observing the behaviour of the legally controlled monitored parameters, only the turbidity and Ptotal showed higher values than those pre-established from CONAMA 357/05 which are specific for second class. The application of some chemometrics methods of dada analysis can be used to describe how these parameters are correlated both positive or negatively during this study. Our study proves the importance of the water quality monitoring which is used to control the river flow, since the water itself can decrease the water quality, even though being applied within the best established methodologies. Keywords: Quality. Water. Modeling. São Francisco River. Ecological Flow.

  • LISTA DE ILUSTRAÇÕES

    Figura 1 - Divisão da Bacia do Rio São Francisco....................................................29

    Figura 2 - Áreas definidas para o estudo no baixo curso do rio São Francisco........61

    Figura 3 - Localização das estações de amostragem...............................................68

    Figura 4 - Fluxograma das etapas de desenvolvimento de um modelo

    matemático.................................................................................................................74

    Figura 5 - Diagrama Unifilar do trecho do rio em estudo...........................................82

    Figura 6 - Perfil de vazão do trecho em estudo ao longo do baixo curso do rio São

    Francisco em janeiro de 2008....................................................................................92

    Figura 7 – Representação do resultado da calibração do modelo de qualidade de

    água em relação ao parâmetro OD. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e)

    Jul/09; f) Out/09..........................................................................................................96

    Figura 8 – Resultados da calibração do modelo de qualidade de água em relação ao

    parâmetro DBO. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e) Jul/09; f)

    Out/09.........................................................................................................................97

    Figura 9 – Resultados da calibração do modelo de qualidade de água em relação ao

    parâmetro Namoniacal. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e) Jul/09; f)

    Out/09.........................................................................................................................98

    Figura 10 – Resultados da calibração do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Nitrito. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e) Jul/09; f)

    Out/09.........................................................................................................................99

    Figura 11 – Resultados da calibração do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Nitrato. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e) Jul/09; f)

    Out/09.......................................................................................................................100

    Figura 12 – Dependência de pH das espécies de fosfato.......................................101

    Figura 13 – Resultados da calibração do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Pinorgânico. a) Jan/08; b) Jul/08; c) Out/08; d) Jan/09; e) Jul/09; f)

    Out/09.......................................................................................................................102

    Figura 14 – Resultados da validação do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro OD. a) Jan/10; b) Jul/10.....................................................................104

    Figura 15 – Resultados da validação do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro DBO. a) Jan/10; b) Jul/10...................................................................104

  • Figura 16 – Resultados da validação do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Namoniacal. a) Jan/10; b) Jul/10.............................................................105

    Figura 17 – Resultados da validação do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Nitrito. a) Jan/10; b) Jul/10.................................................................105

    Figura 18 – Resultados da validação do modelo de qualidade de água em relação

    ao parâmetro Nitrato. a) Jan/10; b) Jul/10................................................................106

    Figura 19 – Resultados dos Cenários 2 e 3: Qualidade da água vazões ecológicas

    em relação ao OD: a) Ano Seco/período de estiagem e chuvoso; b) Ano

    Normal/período de estiagem e chuvoso...................................................................109

    Figura 20 – Resultados dos Cenários 2 e 3: Qualidade da água vazões ecológicas

    em relação a DBO: a) Ano Seco/período de estiagem e chuvoso; b) Ano

    Normal/período de estiagem e chuvoso...................................................................109

    Figura 21 – Resultados dos Cenários 2 e 3: Qualidade da água vazões ecológicas

    em relação ao Namoniacal: a) Ano Seco/período de estiagem e chuvoso; b) Ano

    Normal/período de estiagem e chuvoso...................................................................109

    Figura 22 – Resultados dos Cenários 2 e 3: Qualidade da água vazões ecológicas

    em relação ao Nitrato a) Ano Seco/período de estiagem e chuvoso; b) Ano

    Normal/período de estiagem e chuvoso...................................................................110

    Figura 23 – Resultados dos Cenários 2 e 3: Qualidade da água vazões ecológicas

    em relação ao Nitrito: a) Ano Seco/período de estiagem e chuvoso; b) Ano

    Normal/período de estiagem e chuvoso...................................................................110

    Figura 24 – Concentrações médias de OD no baixo São Francisco simuladas em

    função das diferentes vazões aplicadas: a) e b) Ano Seco, período de estiagem e

    chuvoso, respectivamente; c) e d) Ano Normal, período de estiagem e chuvoso,

    respectivamente.......................................................................................................113

    Figura 25 – Concentrações médias de DBO no baixo São Francisco simuladas em

    função das diferentes vazões aplicadas: a) e b) Ano Seco, período de estiagem e

    chuvoso, respectivamente; c) e d) Ano Normal, período de estiagem e chuvoso,

    respectivamente.......................................................................................................114

    Figura 26 – Concentrações médias de Namon no baixo São Francisco simuladas em

    função das diferentes vazões aplicadas: a) e b) Ano Seco, período de estiagem e

    chuvoso, respectivamente; c) e d) Ano Normal, período de estiagem e chuvoso,

    respectivamente.......................................................................................................114

  • Figura 27 – Concentrações médias de Nitrito no baixo São Francisco simuladas em

    função das diferentes vazões aplicadas: a) e b) Ano Seco, período de estiagem e

    chuvoso, respectivamente; c) e d) Ano Normal, período de estiagem e chuvoso,

    respectivamente.......................................................................................................115

    Figura 28 – Concentrações médias de Nitrato no baixo São Francisco simuladas em

    função das diferentes vazões aplicadas: a) e b) Ano Seco, período de estiagem e

    chuvoso, respectivamente; c) e d) Ano Normal, período de estiagem e chuvoso,

    respectivamente.......................................................................................................115

    Figura 29 – Valores médios de pH na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................118

    Figura 30 - Valores médios de temperatura na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................119

    Figura 31 - Valores médios de OD na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................120

    Figura 32 - Valores médios de DQO na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................121

    Figura 33 - Valores médios de DBO na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................122

    Figura 34 - Valores médios de condutividade elétrica na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......124

    Figura 35 - Valores médios de STD na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................125

    Figura 36 - Valores médios de turbidez na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................126

    Figura 37 - Valores médios de dureza na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................127

    Figura 38 - Valores médios de salinidade na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................128

    Figura 39 - Valores médios de cloreto na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................129

    Figura 40 - Valores médios de sílica na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................130

  • Figura 41 - Valores médios de alcalinidade total na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......131

    Figura 42 - Valores médios de Namoniacal na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................133

    Figura 43 - Valores médios de nitrito na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................134

    Figura 44 - Valores médios de nitrato na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................135

    Figura 45 - Valores médios de Ptotal na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................136

    Figura 46 - Valores médios de PO3-4inorgânico na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................137

    Figura 47 - Valores médios de clorofila-a na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................139

    Figura 48 - Valores médios de feofitina na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................140

    Figura 49 - Loadings da PC1 versus PC2 dos dados das variáveis químicas e

    biológicas analisadas para o ano de 2008...............................................................144

    Figura 50 - Escores da PC1 versus PC2 e sua relação entre a concentração das

    variáveis químicas e biológicas e suas respectivas concentrações na superfície e no

    fundo para o ano de 2008. ......................................................................................145

    Figura 51 - Loadings da PC1 versus PC3 dos dados das variáveis químicas e

    biológicas analisadas para o ano de 2008...............................................................146

    Figura 52 - Escores da PC1 versus PC3 e sua relação entre a concentração das

    variáveis químicas e biológicas e suas respectivas concentrações na superfície e no

    fundo para o ano de 2008........................................................................................147

    Figura 53 - Loadings da PC1 versus PC2 dos dados das variáveis químicas e

    biológicas analisadas para o ano de 2009...............................................................149

    Figura 54 - Escores da PC1 versus PC2 e sua relação entre a concentração das

    variáveis químicas e biológicas e suas respectivas concentrações na superfície e no

    fundo para o ano de 2009........................................................................................150

    Figura 55 - Loadings da PC1 versus PC3 dos dados das variáveis químicas e

    biológicas analisadas para o ano de 2008...............................................................151

  • Figura 56 - Escores da PC1 versus PC3 e sua relação entre a concentração das

    variáveis químicas e biológicas e suas respectivas concentrações na superfície e no

    fundo para o ano de 2009........................................................................................152

    Figura AN-C1 – Taxa de pluviosidade das localidades onde estão os pontos de

    amostragem no baixo curso do rio São Francisco para os anos de 2008 e 2009. a)

    Pão de Açúcar; b) Traipu; c) Propriá........................................................................186

  • LISTA DE QUADROS

    Quadro 1 - Dados de entrada para o Modelo QUAL-UFMG.....................................88

    Quadro 2 - Coeficientes do modelo ajustados após cálculos e calibração...............90

    Quadro 3 - Vazão incremental distribuída ao longo do trecho do rio em estudo......91

    Quadro 4 - Distribuição espacial do OD nas estações monitoradas no baixo curso do

    rio São Francisco em janeiro de 2008........................................................................93

    Quadro 5 - Resultado final dos parâmetros simulados após a calibração do modelo

    nas estações amostradas para o mês de janeiro de 2008. .....................................103

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 – Áreas em estudo com coordenadas geográficas e código da ANA.........61

    Tabela 2 - Estações de monitoramento e pontos de referência de coleta.................69

    Tabela 3 - Relação de parâmetros físicos, químicos e biológicos monitorados na

    água e suas metodologias e técnicas analíticas utilizadas........................................72

    Tabela 4 - Valores usuais dos coeficientes de desoxigenação, nitrogênio e fósforo

    para modelagem em rios............................................................................................89

    Tabela 5 - Resultados da minimização da função de erro calculados para cada

    parâmetro de qualidade de água simulado................................................................94

    Tabela 6 - Valores dos CD’s calculados para cada parâmetro de qualidade de água

    simulado.....................................................................................................................94

    Tabela 7 - Concentrações médias de parâmetros medidos e estimados no baixo

    curso do Rio São Francisco, considerando as condições de qualidade da água nas

    vazões medidas e simuladas com a vazão provisória adotada pelo

    CBHSF.....................................................................................................................107

    Tabela 8 – Vazões Ecológicas propostas pela Rede EcoVazão para os anos normal

    e seco durante os períodos de estiagem e chuvoso................................................108

    Tabela 9 – Concentrações médias de parâmetros estimados pelo modelo por

    localidade do baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas

    estabelecidas pela Rede EcoVazão para os anos Seco e normal durante os períodos

    de estiagem e chuvoso.............................................................................................112

    Tabela 10 – Correlação de Pearson entre as vazões do período em estudo e os

    parâmetros de qualidade de água analisados com suas respectivas concentrações

    envolvidas em Variáveis do Sistema........................................................................123

    Tabela 11 – Correlação de Pearson entre as vazões do período em estudo e os

    parâmetros de qualidade de água analisados com suas respectivas concentrações

    envolvidas em Constituintes Não-tóxicos.................................................................132

    Tabela 12 – Correlação de Pearson entre as vazões do período em estudo e os

    parâmetros de qualidade de água analisados com suas respectivas concentrações

    envolvidas em nutrientes..........................................................................................138

  • Tabela 13 – Correlação de Pearson entre as vazões do período em estudo e os

    parâmetros de qualidade de água analisados com suas respectivas concentrações

    envolvidas nos constituintes biológicos....................................................................141

    Tabela 14 – Variância explicada ao longo das componentes principais para o ano de

    2008..........................................................................................................................142

    Tabela 15 – Valores dos escores das três primeiras componentes principais (PC)

    gerados pela concentração das variáveis analisadas..............................................143

    Tabela 16 – Variância explicada ao longo das componentes principais para o ano de

    2009..........................................................................................................................148

    Tabela 17 – Valores dos escores das três primeiras componentes principais (PC)

    gerados pela concentração dos parâmetros analisados..........................................148

    Tabela AN-A1- Vazões médias diárias medidas na localidade de Pão de Açúcar no

    baixo curso do Rio São Francisco em 2008.............................................................169

    Tabela AN-A2 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Pão de Açúcar no

    baixo curso do Rio São Francisco em 2009.............................................................170

    Tabela AN-A3 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Pão de Açúcar no

    baixo curso do Rio São Francisco em 2010.............................................................171

    Tabela AN-A4 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Traipu no baixo

    curso do Rio São Francisco em 2008......................................................................172

    Tabela AN-A5 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Traipu no baixo

    curso do Rio São Francisco em 2009......................................................................173

    Tabela AN-A6 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Propriá no baixo

    curso do Rio São Francisco em 2008......................................................................174

    Tabela AN-A7 - Vazões médias diárias medidas na localidade de Propriá no baixo

    curso do Rio São Francisco em 2009......................................................................175

    Tabela AN-B1 - Valores médios de temperatura na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......176

    Tabela AN-B2 - Valores médios de pH na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................176

    Tabela AN-B3 - Valores médios de OD na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco em 2008, 2009 e 2010.......................................177

    Tabela AN-B4 - Valores médios de DQO na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................177

  • Tabela AN-B5 - Valores médios de DBO na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco em 2008, 2009 e 2010..................................178

    Tabela AN-B6 - Valores médios de condutividade elétrica na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......178

    Tabela AN-B7 - Valores médios de STD na água das estações de monitoramento do

    baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.....................................179

    Tabela AN-B8 - Valores médios de turbidez na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......179

    Tabela AN-B9 - Valores médios de dureza na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................180

    Tabela AN-B10 - Valores médios de salinidade na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......180

    Tabela AN-B11 - Valores médios de cloreto na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......181

    Tabela AN-B12 - Valores médios de sílica na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................181

    Tabela AN-B13 - Valores médios de alcalinidade total na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......182

    Tabela AN-B14 - Valores médios de Namoniacal na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco em 2008, 2009 e 2010.........182

    Tabela AN-B15 - Valores médios de nitrito na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco em 2008, 2009 e 2010..................................183

    Tabela AN-B16 - Valores médios de nitrato na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco em 2008, 2009 e 2010..................................183

    Tabela AN-B17 - Valores médios de PO3-4inorgânico na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......184

    Tabela AN-B18 - Valores médios de Ptotal na água das estações de monitoramento

    do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009................................184

    Tabela AN-B19 - Valores médios de clorofila-a na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......185

    Tabela AN-B20 - Valores médios de feofitina na água das estações de

    monitoramento do baixo curso do Rio São Francisco de jan-2008 a out-2009.......185

  • Tabela AN-C1 - Taxa de pluviosidade das localidades de Pão de Açúcar, Traipu e

    Propriá para os anos de 2008 e 2009......................................................................186

    Tabela AP-A1 - Comparação entre as concentrações de OD estimado pelo modelo

    QUAL-UFMG e medido em laboratório....................................................................188

    Tabela AP-A2 - Comparação entre as concentrações de DBO estimado pelo modelo

    QUAL-UFMG e medido em laboratório....................................................................189

    Tabela AP-A3 - Comparação entre as concentrações de Namoniacal estimado pelo

    modelo QUAL-UFMG e medido em laboratório.......................................................190

    Tabela AP-A4 - Comparação entre as concentrações de Nitrito estimado pelo

    modelo QUAL-UFMG e medido em laboratório.......................................................191

    Tabela AP-A5 - Comparação entre as concentrações de Nitrato simulado pelo

    modelo QUAL-UFMG e medido em laboratório.......................................................192

    Tabela AP-A6 - Comparação entre as concentrações de Pinorgânico simulado pelo

    modelo QUAL-UFMG e medido em laboratório.......................................................193

    Tabela AP-B1 – Validação do OD e DBO para os períodos de estiagem e

    chuvoso....................................................................................................................194

    Tabela AP-B2 - Validação do Namoniacal, Nitrito e Nitrato para os períodos de estiagem

    e chuvoso.................................................................................................................195

    Tabela AP-C1 - Concentrações médias de OD estimadas pelo modelo QUAL-UFMG

    para o baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas da

    Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo CBHSF para os anos seco e

    normal durante os períodos de estiagem e chuvoso...............................................196

    Tabela AP-C2- Concentrações médias de DBO estimadas pelo modelo QUAL-

    UFMG para o baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas

    da Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo CBHSF para os anos seco e

    normal durante os períodos de estiagem e chuvoso...............................................196

    Tabela AP-C3 - Concentrações médias de Namoniacal estimadas pelo modelo QUAL-

    UFMG para o baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas

    da Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo CBHSF para os anos seco e

    normal durante os períodos de estiagem e chuvoso...............................................197

    Tabela AP-C4 - Concentrações médias de Nitrito estimadas pelo modelo QUAL-

    UFMG para o baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas

  • da Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo CBHSF para os anos seco e

    normal durante os períodos de estiagem e chuvoso...............................................197

    Tabela AP-C5 - Concentrações médias de Nitrato estimadas pelo modelo QUAL-

    UFMG para o baixo curso do rio São Francisco, considerando as vazões ecológicas

    da Rede EcoVazão e a vazão provisória adotada pelo CBHSF para os anos seco e

    normal durante os períodos de estiagem e chuvoso...............................................198

    Tabela AP-D1 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água durante os

    diferentes períodos em estudo no baixo curso do rio São Francisco......................199

    Tabela AP-D2 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água e as

    respectivas profundidades de amostragem durante os anos de 2008 e 2009 no baixo

    curso do rio São Francisco.......................................................................................200

    Tabela AP-D3 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água e as

    respectivas localidades de amostragem durante os anos de 2008 e 2009 no baixo

    curso do rio São Francisco.......................................................................................201

    Tabela AP-D4 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água e as

    respectivas localidades de amostragem durante o ano de 2008 no baixo curso do rio

    São Francisco...........................................................................................................202

    Tabela AP-D5 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água e as

    respectivas localidades de amostragem durante o ano de 2009 no baixo curso do rio

    São Francisco...........................................................................................................203

    Tabela AP-D6 - Comparação entre parâmetros de qualidade de água durante os

    diferentes períodos (meses) do estudo no baixo curso do rio São Francisco.........204

  • LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    ALcT – ALCALINIDADE TOTAL

    ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS

    BBM - BUILDING BLOCK METHODOLOGY

    BR – RODOVIA FEDERAL BRASILEIRA

    BSF – BACIA DO SÃO FRANCISCO

    CBHSF – COMITÊ DA BACIA HIDROGARFICA DO SÃO FRANCISCO

    CEPIS – CENTRO PANAMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

    CE – CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

    CD - COEFICIENTE DE DERTEMINAÇÃO

    CHESF – COMPANHIA HIDROELÉTRICA DO SÃO FRANCISCO

    CNPQ – CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E

    TECNOLÓGICO

    CNRH – CONSELHO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS

    CODEVASF - COMPANHIA DE DESENVOLVIMENTO DO VALE DO SÃO

    FRANCISCO E DO PARNAÍBA

    CONAMA – CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE

    COPPE – INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E

    PESQUISA DE ENGENHARIA

    CL – CLOROFILA-A

    CPRM – SERVIÇO GEOLÓGICO DO BRASIL

    CT HIDRO – FUNDO SETORIAL DE RECURSOS HÍDRICOS

    CQM – CONCENTRAÇÃO NA VAZÃO DE MEDIDA

    DEMG – DIVISÃO DE MEIO AMBIENTE DE GERAÇÂO

    DBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO

    DQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO

    DQA – DIRETIVA QUADRO DA ÁGUA

    EAWAG - INSTITUTO FEDERAL SUÍÇO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AQUÁTICA

    EMBRAPA - EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA

    EMC – ECOLOGICAL MANAGEMENT CLASS

    EPA – ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY

    EP/UFBA - ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

    ESE – LESTE-SUDESTE

  • est - ESTIMADO

    FADURPE - FUNDAÇÃO APOLÔNIO SALLES

    GEF - FUNDO MUNDIAL PARA O MEIO AMBIENTE

    GRH – GRUPO DE RECURSOS HÍDRICOS

    HEC-RAS – HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER–RIVER ANALYSIS

    HSPF – PROGRAMA DE SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA EM FORTRAN SYSTEM

    IBGE – INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA

    ICWE - CONFERENCE AND THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON WATER

    AND THE ENVIRONMENTAL DEVELOPMENT

    IDH – ÍNDICE DE DESENVOLVIMENTO HUMANO

    IFC- INSTREAM FLOW COUNCIL

    IGAM – INSTITUTO DE GESTÃO DAS ÀGUAS

    IN – INSTRUÇÃO NORMATIVA

    INMET – INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA

    INMETRO - INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E

    QUALIDADE INDUSTRIAL

    ln - LOGARITMO NATURAL

    Med - medidos

    MCT – MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA

    N - NITROGÊNIO

    nm – NANÔMETRO

    NMP – NÚMERO MAIS PROVÁVEL

    obs - OBSERVADO

    OD – OXIGÊNIO DISSOLVIDO

    OEA – ORGANIZAÇÂO DOS ESTADOS AMERICANO

    OIML - ORGANIZAÇÃO INTERNACIONAL DE METROLOGIA LEGAL

    PBHSF - PLANO DECENAL DE RECURSOS HÍDRICOS DA BACIA

    HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO FRANCISCO

    PE – PERNAMBUCO

    pH – POTENCIAL HIDROGÊNIÔNICO

    Pinorg – FÓSFORO INORGÂNICO

    PNMA – PROGRAMA NACIONAL DO MEIO AMBIENTE

    PNUMA – PROGRAMA DAS NAÇÕES UNIDAS PARA O MEIO AMBIENTE

  • PSH – PROJETO DE SUSTENTABILIDADE HÍDRICA

    Ptotal – FÓSFORO TOTAL

    QUAL2E – WATER QUALITY MODEL (MODELO DE SIMULAÇÃO DE QUALIDADE

    DA ÁGUA VERSÃO 2E)

    QUAL-UFMG – MODELO DE QUALIDADE DA ÁGUA DE RIOS (VERSÃO

    ADAPTADA DO QUAL2E)

    RMR – REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE

    RSF – RIO SÃO FRANCISCO

    SE – SERGIPE

    SEMARH – SECRETARIA DE ESTADO DO MEIO AMBIENTE E DOS RECURSOS

    SEPLAN – SECRETARIA DO PLANEJAMENTO E MEIO AMBIENTE

    SIG - SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

    SIMOX - DISSOLVED OXYGEN SIMULATION MODEL

    SISBAHIA – SISTEMA DE BASE HIDRODINÂMICO AMBIENTAL

    SPSS – STATISTICAL PACKAGE FOR THE SOCIAL SCIENCES

    SST – SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS

    STD - SÓLIDOS TOTAIS DISSOLVIDOS

    TTG – TONALITO-THRONDJEMITO-GRANODIORITO

    UFBA – UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

    UFMG – UNIVERSIDADES FEDERAL DE MINAS GERAIS

    UFPE – UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

    UFRJ – UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

    UFS – UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

    UGRH - UNIDADES DE GERENCIAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS

    UHE – USINA HIDRELÉTRICA

    UNT – UNIDADE NEFELOMÉTRICA DE TURBIDEZ

    UPS – PRATICAL SALINITY UNITS

    US – UNITED STATES

    VMP – VALOR MAIS PROVÁVEL

    WASP - WATER ANALYSIS SIMULATION PROGRAM

    WQRG - WATER QUALITY RESEARCH GROUP

    WNW – OESTE-NOROESTE

  • LISTA DE SÍMBOLOS

    ha = hectare

    H= Altura da lamina d’água corespondente a profundidade média no trecho (m);

    A = Altitude (metros)

    Qr = Vazão de Referência

    Q7,10 = vazão mínima com um período de retorno de 10 anos e período de duração

    de 7 dias consecutivos

    Qmlp= vazão média de longo período

    %= porcentagem

    ‰= por mil ou permilagem

    qi= qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva

    “curva média de variação de qualidade”, em função de sua concentração ou medida;

    Wi= peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído

    em função da sua importância para a conformação global da qualidade da água

    K1 Coeficiente de desoxigenação na temperatura de 20o C (d-1)

    Kd= Coeficiente de decomposição de DBO na temperatura de 20 oC

    Ks= Coeficiente de sedimentação de DBO na temperatura de 20 oC (d-1)

    Kso= Coeficiente de sedimentação (Norg)

    Koa= Coeficiente de conversão Norg-Namon

    Kan= Coeficiente de conversão Namon-Nnitrito

    Knn= Coeficiente de conversão Nnitrito-Nnitrato

    K2= Coeficiente de reaeração na temperatura de 20 oC

    Knitr= Coeficiente de Inibição da nitriticação

    Kspo= Coeficiente de Sedimentação (Porg)

    Koi= Coeficiente de Conversão Porg-Pinorg

    Snamon= Coeficiente de liberação Namon pelo sedimento de fundo (20 oC) (g m-2 d)

    Spinorg= Coeficiente de liberação Pinorg pelo sedimento de fundo (20 oC) (g m-2 d)

    O2Namon= O2 equiv. Conversão Namon-Nnitrito

    O2Nitri= O2 equiv. Conversão Nnitrito-Nnitrato

    Pinorg= Concentração de fósforo inorgânico (mg L-1)

    Porg= Concentração de fósforo orgânico (mg L-1)

  • SPinorg= Coeficiente de Liberação de fósforo inorgânico pelo sedimento de fundo (g

    m-2d-1)

    fnitr= Fator de correção do coef. de nitrificação em função do OD (adimensional)

    SNamon= Coeficiente de liberação de amônia pelo sedimento de fundo (gO2 m2d-1)

    Norg= Concentração de nitrogênio orgânico (mgN L-1)

    Nnitri= Concentração de Nitrito (mgN L-1)

    Nnitra= Concentração de Nitrato (mgN L-1)

    Q= vazão do rio

    v= Velocidade do rio (m3 s-1)

    Km,20°C= coeficiente do parâmetro “m” considerado para a temperatura de 20 ºC

    Km,T= Coeficiente do parâmetro “m” considerado para uma dada temperatura “T”;

    T = temperatura, (°C);

    θ = coeficiente de temperatura, (adimensional);

    Yobs = valor observado

    Yest = valor estimado

    Yobsméd = média dos valores observados

    T= Temperatura da água ºC

    C= Concentração (mg L-1)

    O= Concentração de oxigênio dissolvido (mg L-1)

    ODsat= Concentração de saturação do oxigênio dissolvido, nas condições locais de

    temperatura e pressão (mg L-1)

    L= Concentração da DBO carbonácea última (mg L-1)

    = Taxa de transferência de oxigênio (g O2 m3 dia-1);

    Cs= Concentração de saturação de OD (mg L-1)

    dL= Coeficiente de dispersão (L2 T-1);

    ∞ = infinito

    ΦΔ= propriedades fotoquímicas (relacionadas com a fotossíntese)

    fNH3= fração de amônia livre

    r= referência

    d= distância (km)

    dt

    dO

  • SUMÁRIO

    1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................28

    2 OBJETIVOS ..........................................................................................................35

    2.1 OBJETIVO GERAL ..............................................................................................35

    2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...............................................................................35

    3 REFERENCIAL TEÓRICO .....................................................................................36

    3.1 CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO .............................36

    3.2 ENTENDENDO OS DIFERENTES CONCEITOS DE VAZÕES NATURAIS E DE

    REFERÊNCIA............................................................................................................40

    3.2.1 Vazão de Referência (Qr) ...............................................................................40

    3.2.1.1 Regime de vazões dos rios ...........................................................................41

    3.2.2 Vazão Incremental ..........................................................................................42

    3.2.3 Vazão Ecológica .............................................................................................42

    3.2.4 Vazão de Preservação Ambiental .................................................................43

    3.3 FUNÇÃO DA VAZÃO ECOLÓGICA ....................................................................43

    3.4 METODOLOGIAS PARA ESTABELECIMENTO DE VAZÃO ECOLÓGICA........44

    3.5 MODELOS MATEMÁTICOS DE QUALIDADE DE ÁGUA ..................................45

    3.5.1 Modelos Utilizados para Avaliação da Qualidade de Corpos d’Água .......46

    3.5.2 Características do Modelo QUAL-UFMG ......................................................52

    3.5.2.1 Utilização do Programa .................................................................................52

    3.5.2.2 Calibração do Modelo....................................................................................54

    3.5.2.3 Vantagens do Modelo....................................................................................54

    3.5.2.4 Resultados Fornecidos...................................................................................55

    3.5.2.5 Simplificações e Limitações...........................................................................55

    3.5.2.6 Aplicações do Modelo....................................................................................56

    3.6 PARÂMETROS DE QUALIDADE DE ÁGUA ......................................................57

    3.7 PRINCIPAIS CAUSAS DE IMPACTOS EM AMBIENTES AQUÁTICOS.............58

    4 METODOLOGIA.....................................................................................................60

    4.1 ESCOLHA E DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO...........................................60

    4.1.1 Caracterização do Município de Pão de Açúcar .........................................62

    4.1.1.1 Localização e Acesso ....................................................................................62

    4.1.1.2 Aspectos Sócio-econômicos .........................................................................62

    4.1.1.3 Aspectos Fisiográficos ...................................................................................63

  • 4.1.1.4 Geologia ........................................................................................................63

    4.1.1.5 Recursos Hídricos: Águas Superficiais ........................................................ 63

    4.1.2 Caracterização do Município de Traipu ...................................................... 64

    4.1.2.1 Localização e Acesso ....................................................................................64

    4.1.2.2 - Aspectos Sócio-econômicos .......................................................................64

    4.1.2.3 Aspectos Fisiográficos ...................................................................................65

    4.1.2.4 Geologia ........................................................................................................65

    4.1.2.5 Recursos Hídricos: Águas Superficiais .........................................................65

    4.1.3 Caracterização do Município de Propriá ......................................................66

    4.1.3.1 Localização e Acesso ....................................................................................66

    4.1.3.2 Aspectos Sócio-econômicos .........................................................................66

    4.1.3.3 Aspectos Fisiográficos ...................................................................................66

    4.1.3.4 Geologia ........................................................................................................67

    4.1.3.5 Recursos Hídricos: Águas Superficiais .........................................................67

    4.2 LOCAIS DE AMOSTRAGEM ..............................................................................67

    4.3 METODOLOGIA DE AMOSTRAGEM..................................................................70

    4.4 AQUISIÇÃO DE DADOS DE QUALIDADE DE ÁGUA DA ÁREA DO ESTUDO..70

    4.5 METODOLOGIA ANALÍTICA...............................................................................71

    4.6 MODELAGEM DA QUALIDADE DA ÁGUA.........................................................73

    4.6.1 Seleção do Modelo de Qualidade de Água a ser Aplicado e Procedimento

    para Modelagem.......................................................................................................73

    4.6.1.1 Dados de Entrada ..........................................................................................75

    4.6.1.2 Extensão do trecho em estudo ......................................................................75

    4.6.1.3 Constituintes da modelagem .........................................................................75

    4.6.1.4 Parâmetros Cinéticos.....................................................................................79

    4.6.1.5 Cálculo da Vazão Incremental .......................................................................81

    4.6.1.6 Montagem do Diagrama Unifilar ....................................................................81

    4.6.1.7 Tributário Selecionado ...................................................................................83

    4.6.1.8 Calibração do Modelo ....................................................................................83

    4.6.1.9 Desenho dos Cenários das Vazões no Baixo Curso do Rio São

    Francisco....................................................................................................................84

    4.7 ANÁLISE ESTATÍSTICA .....................................................................................85

    5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................87

  • 5.1 MODELAGEM QUAL-UFMG ...............................................................................87

    5.1.1 Dados de Entrada ...........................................................................................87

    5.1.2 Parâmetros Cinéticos......................................................................................89

    5.1.3 Vazão Incremental ..........................................................................................90

    5.1.4 Calibração do Modelo QUAL-UFMG .............................................................93

    5.1.5 Validação do Modelo QUAL-UFMG .............................................................103

    5.1.6 Aplicação do Modelo QUAL-UFMG para os Cenários Estabelecidos......106

    5.1.6.1 Aplicação do Modelo QUAL-UFMG ao Cenário 1: Qualidade da água versus

    aplicação da Vazão Provisória de 1300 m³ s-1 adotada pelo CBHSF......................106

    5.1.6.2 Aplicação do Modelo QUAL-UFMG aos Cenários 2 e 3: Qualidade de água

    versus aplicação de Vazões Ecológicas para os anos seco e normal.....................108

    5.1.7 Comparação Espacial entre os Cenários Estabelecidos...........................113

    5.2 ESTUDO DA QUALIDADE DA ÁGUA DO BAIXO CURSO DO RIO SÃO

    FRANCISCO E DO COMPORTAMENTO DE PARÂMETROS QUE A

    REPRESENTAM .....................................................................................................117

    5.3 ANÁLISES QUIMIOMÉTRICAS.........................................................................141

    5.3.1 Análise da Componente Principal para os Parâmetros Avaliados no Ano

    de 2008....................................................................................................................141

    5.3.2 Análise da Componente Principal para os Parâmetros Avaliados no Ano

    de 2009....................................................................................................................147

    6 CONCLUSÕES.....................................................................................................153

    7 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ......................................157

    REFERÊNCIAS ......................................................................................................159

    ANEXOS..................................................................................................................168

    ANEXO A - Vazões médias diárias das localidades Pão de Açúcar, Traipu e Propriá

    em 2008, 2009 e 2010..............................................................................................169

    ANEXO B - Parâmetros de qualidade de água determinados no baixo curso do rio

    São Francisco em janeiro, abril, julho e outubro de 2008, 2009 e 2010..................176

    ANEXO C - Taxa de pluviosidade no baixo curso do rio São Francisco nos anos de

    2008 e 2009..............................................................................................................186

    APÊNDICES.............................................................................................................187

    APÊNDICE A - Resultados da calibração do modelo QUAL-UFMG, demonstrando as

    diferenças entre as concentrações medidas e simuladas referentes aos parâmetros

  • OD, DBO, Namoniacal, Nitrito, Nitrato e Pinorgânico para os meses de janeiro, julho e

    outubro dos anos de 2008 e 2009............................................................................188

    APÊNDICE B - Resultados da validação do modelo referentes aos parâmetros OD,

    DBO, Namoniacal, Nitrito e Nitrato para os meses de janeiro e julho do ano de 2010.194

    APÊNDICE C - Comparação entre as concentrações dos parâmetros OD, DBO,

    Namoniacal, Nitrito e Nitrato simulados nas vazões estabelecidas para cada

    cenário......................................................................................................................196

    APÊNDICE D - Resultados dos testes estatísticos aplicados a Variáveis do Sistema,

    Constituintes Não-tóxicos, Nutrientes e Constituintes Biológicos............................199

  • 28

    1 INTRODUÇÃO

    A água, líquido indispensável à existência da vida no planeta Terra, vem sendo

    tratada desde o século XX como um recurso finito (ICWE, 1992), sendo, portanto de

    fundamental importância o estudo da sua qualidade para gerar uma eficiente gestão

    dos recursos hídricos.

    O Brasil, com cerca de 12% do total de água doce do planeta, apresenta inúmeras

    bacias hidrográficas distribuídas desigualmente entre suas regiões. E ainda hoje,

    tem-se diversos lançamentos de efluentes, lixo e outros detritos urbanos nos rios e

    córregos, ampliando o processo de agravamento da escassez dos recursos hídricos,

    em que a indisponibilidade se dá não pela falta de água, e sim pela falta de água

    com qualidade adequada ao seu uso, principalmente ao uso humano (BRASIL,

    1992).

    Dentre as bacias hidrográficas brasileiras mais importantes, destaca-se a bacia do

    rio São Francisco. O Rio São Francisco, também conhecido como “Rio da Integração

    Nacional”, é o segundo maior do país, ocupando uma área de drenagem equivalente

    a 8% do território nacional, abrangendo sete Unidades da Federação e 503

    municípios. Este rio nasce na Serra da Canastra, em Minas Gerais, a

    aproximadamente 1.200 m de altitude, atravessa o Estado da Bahia, fazendo a

    divisa deste Estado ao norte com Pernambuco e a divisa natural dos Estados de

    Sergipe e Alagoas, antes de desaguar no Oceano Atlântico, completando uma

    extensão de 2.863 km (ANA/GEF/PNUMA/OEA, 2004).

    Essa bacia hidrográfica possui uma área de drenagem de 634.781 km2 e subdivide-

    se em quatro regiões fisiográficas: Alto, Médio, Submédio e Baixo São Francisco. As

    principais características dessas regiões são descritas a seguir (Figura 1),

    (ANA/GEF/PNUMA/OEA, 2004).

    Alto São Francisco: estende-se desde a Serra da Canastra até a cidade de

    Pirapora (MG), abrangendo a Usina Hidrelétrica de Três Marias. A topografia

    é ligeiramente acidentada, com altitudes de 1.600 a 600 m;

  • 29

    Médio São Francisco: compreende o trecho desde Pirapora (MG) até a cidade

    de Remanso (BA), nos Estados de Minas Gerais e Bahia. Os vales são

    encaixados em fraturas com desenvolvimento de profundas gargantas e

    cânions;

    Submédio São Francisco: estende-se de Remanso até a Usina Hidroelétrica

    (UHE) de Xingó (Piranhas – AL). A altitude varia de 800 a 200 m, com

    topografia ondulada e presença de vales abertos;

    Baixo São Francisco: Estende-se da UHE de Xingó à foz, no Oceano

    Atlântico. A altitude varia de 200 m até o nível do mar, com presença de

    algumas serras que atingem 500 m (ANA/GEF/PNUMA/OEA, 2003).

    Figura 1 - Divisão da Bacia do Rio São Francisco

    Fonte: CBHSF (2011)

  • 30

    O regime de vazões no Rio São Francisco está regularizado pela operação de vários

    complexos hidrelétricos existentes ao longo do seu curso. Observa-se que as usinas

    de Três Marias e Sobradinho têm os maiores reservatórios e foram construídas para,

    além de gerar energia elétrica, também para regularizar o regime de vazões e evitar

    os transtornos causados pelas grandes cheias nas regiões à jusante das mesmas.

    Juntos, os reservatórios supracitados garantem uma vazão média regularizada a

    partir de Sobradinho de 1.815 m³ s-1 (LERNER, 2006).

    O complexo de Xingó foi o último a ser instalado, e é o tipo de usina denominado fio

    d’água, na qual o volume acumulado no reservatório é totalmente (ou quase que

    totalmente) aproveitado para a geração de energia, não sendo utilizado na

    contenção de cheias. De acordo com dados da ANA (2011), as vazões de restrição

    à jusante da UHE de Xingó são: 1300 m³ s-1 (mínima) e 8000 m³ s-1 (máxima). Nessa

    hidroelétrica, além da geração de energia, o reservatório tem outras funções, como o

    de abastecimento humano e industrial, regularização de vazões, melhora da

    navegabilidade do rio, controle de cheias, irrigação, turismo, recreação,

    empreendimentos de pesca, etc.

    O regime natural do baixo curso do Rio São Francisco vem sendo alterado desde a

    década de 70, em decorrência da intensificação dos usos consuntivos da água e da

    sucessiva construção de grandes barragens ao longo do canal fluvial. Desde então,

    tem sido relatada uma série de alterações na dinâmica fluvial e costeira nos

    ecossistemas aquáticos, com consequente ampliação dos conflitos múltiplos da

    água. A discussão dessas questões tem se estendido por anos e até o momento não

    foram aplicadas medidas mitigadoras de solução. Vários planos e programas têm

    sido propostos para a bacia, entretanto, a falta de ação integrada e coordenada

    entre as instituições dificulta a obtenção de resultados satisfatórios (UFBA, 2009).

    A construção de barramentos, como a UHE Xingó, e o excesso de retirada de água,

    alteram a dinâmica natural do baixo curso do rio, permitindo a ocorrência de vazões

    diferentes dos que ocorriam naturalmente, acarretando uma série de desequilíbrios

    para esse ecossistema, atingindo principalmente a fauna e flora aquática, e

    consequentemente a população que depende diretamente do rio.

  • 31

    A Instrução Normativa nº. 04/2000 do Ministério do Meio Ambiente que aprovou os

    procedimentos de outorga de direitos de uso de água em corpos sob o domínio da

    União, define vazão ecológica como "a vazão mínima necessária para garantir a

    preservação do equilíbrio natural e a sustentabilidade dos ecossistemas aquáticos"

    (SEPLAN, 2004).

    Entraves sócio-econômicos e ambientais tem sido relatados no baixo curso do Rio

    São Francisco, como resultantes das sucessivas intervenções humanas. Por

    exemplo, verifica-se que as vazões que permanecem no leito do rio são inferiores à

    vazão necessária para manter as funções ecológicas do ecossistema aquático,

    estipulada por métodos tradicionais, fornecendo a falsa impressão que o

    ecossistema está preservado (LANNA, 1999).

    Diante disso, foram realizadas diversas ações para um aprofundamento em estudos

    de metodologias para adoção de vazões ecológicas que considerem a variabilidade

    dos fluxos e o sincronismo com ciclos de vida de espécies aquático-terrestres,

    incluindo os usos múltiplos da água, os quais se relacionam diretamente com a

    qualidade da água.

    Na última década, em decorrência da atuação do Comitê da Bacia Hidrográfica do

    Rio São Francisco (CBHSF) e das discussões do Plano de Recursos Hídricos da

    Bacia, voltou-se a atenção para as questões de alocação de água, que incluem a

    fixação de vazões ecológicas e vazões mínimas no baixo São Francisco. No Plano

    da Bacia foram fixados provisoriamente valor médio (1500 m3 s-1) e mínimo (1300 m3

    s-1) de vazão na foz do Rio São Francisco, com a preocupação em atender às

    demandas ambientais e sócio-econômicas do baixo curso e de sua zona costeira,

    que incluem a possibilidade de praticar um regime de vazões compatíveis que as

    necessidades ambientais, diferente da prática atual de vazões regularizadas, apenas

    em função do uso para a geração de energia elétrica (CBHSF, 2007). Entretanto, o

    valor de vazão mínima utilizado no Plano não foi embasado em estudos e critérios

    científicos, mas baseado na vazão mínima fixada para a operação da UHE Xingó.

    Por esta razão, o Plano da Bacia apontou como prioridade maior a necessidade da

    realização de estudos sobre um regime de vazões ecológicas nesse rio, até sua foz

    e envolvendo também seus afluentes.

  • 32

    Com o lançamento do Edital MCT/CNPQ/CT-HIDRO 045/2006, foi construída a

    Rede EcoVazão, iniciativa do Grupo de Recursos Hídricos (GRH), do Departamento

    de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA, com o objetivo de estudar

    a região do baixo São Francisco.

    O objetivo dessa rede é a articulação de iniciativas, no campo da produção do

    conhecimento, no sentido da construção de um saber mais próximo das múltiplas e

    complexas determinações naturais e sociais que envolvem o baixo curso do Rio São

    Francisco.

    A rede EcoVazão determinou vazões ecológicas ao longo do ano hidrológico, para

    os anos Normal, Seco e Úmido. Porém, assim como a maioria dos métodos para

    determinar vazão ecológica, eles também foram focados inteiramente na quantidade

    de água, ficando a qualidade negligenciada.

    Os dois principais atributos de um rio que afetam sua estrutura e o funcionamento

    desse ecossistema são qualidade e quantidade da água (FADURPE, 2008).

    Segundo King et al. (2000), a quantidade se refere as questões de fluxo, velocidade,

    profundidade e outros parâmetros hidráulicos. Os organismos aquáticos, no entanto,

    também respondem à qualidade da água e exibem faixas de tolerância específicas e

    preferências para os diferentes constituintes químicos (BRASIL, 2005). Assim, o

    funcionamento de ecossistemas de rios necessita não somente de um regime

    hidrológico adequado, mas também de uma qualidade de água adequada.

    Praticamente não existem abordagens usadas para determinar fluxos ecológicos

    objetivando a qualidade da água. Além disso, poucos são os exemplos de modelos

    de qualidade de água com enfoque na avaliação de fluxo ambiental.

    Adicionalmente, devido a sua grande extensão, a bacia do Rio São Francisco é

    subdividida em trechos, podendo-se observar, a partir da pesquisa bibliográfica em

    órgãos ambientais, que a região do baixo curso desse rio é a que dispõe de menor

    número de dados levantados, se fazendo, portanto, necessário conhecer melhor a

    qualidade da água nesse trecho.

  • 33

    É importante ainda citar, as principais causas de impactos ambientais na região do

    baixo curso do rio São Francisco. Por não apresentar indústrias químicas e

    petroquímicas na região do baixo curso do Rio São Francisco, a poluição das águas

    está relacionada diretamente ao tipo de uso e ocupação do solo, onde a população

    não possui sistema público de esgotamento sanitário, utilizando-se de fossas

    sépticas, muitas das quais do tipo rudimentar, com destinação final dos seus

    esgotos, lançados também a céu aberto (lançamentos in natura) em terrenos baldios

    ou talvegues, além de cargas difusas urbanas, oriundas principalmente de atividades

    agrícolas que vão desaguar quase sempre nesse corpo hídrico (CBHSF, 2007).

    Um exemplo do exposto pode ser relatado sobre a bacia do Rio Jacaré, um dos

    principais afluentes do baixo curso do São Francisco, que recebe uma grande

    quantidade de esgoto doméstico in natura. Além disso, existe em sua margem um

    lixão que provoca a contaminação de suas águas por chorume.

    Ainda no aspecto de uso e ocupação do solo, a região do baixo curso do Rio São

    Francisco apresenta um Pólo HortiFruti de grande relevância econômica para a

    região Nordeste e para o país, causando de forma direta ou indireta o

    enriquecimento das águas usadas com os nutrientes (N2 e P) provenientes

    principalmente de atividades de agricultura irrigada e pecuária. Esse pólo reúne os

    perímetros de Betume, Cotinguiba–Pindoba, Propriá, Boacica e Itiúba, nos estados

    de Alagoas e Sergipe, operando em 10,5 mil ha. Inclui também o perímetro de

    Marituba, em implantação, com mais de 3 mil ha, e o Sistema Xingó, em fase de

    estudos de viabilidade, com 33 mil ha e perspectiva de geração de 99 mil empregos

    diretos e indiretos. Os projetos Platô de Neópolis e Pindorama também fazem parte

    do Baixo São Francisco. Cultiva-se arroz por inundação, frutas, cana-de-açúcar,

    feijão, milho e algodão. Também há produção de suínos e laticínios, além de

    mineração de calcário. A região conta com unidades de transferência de embriões

    em Batalha e em Glória, e com estações de piscicultura em Betume e Itiúba. Esta

    última está sendo reestruturada para abrigar o Centro de Referência em Aquicultura

    do São Francisco (CBHSF, 2007).

    Além do pólo de hortifruti, a região apresenta um grande potencial em piscicultura,

    Com mais de 14 mil ha aptos a receber investimentos nesse negócio. A região vem

  • 34

    sendo reconhecida por técnicos e empresários como a de maior potencial para o

    desenvolvimento da piscicultura em águas interiores da América Latina. Existem

    atualmente nove estações produtoras de alevinos, com capacidade total de

    produção de 42 milhões de alevinos por ano. Em parceria com o Ministério da

    Integração Nacional e com os distritos de irrigação de Betume, Propriá, Contiguiba-

    Pindoba e Boacica, a Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco e

    Parnaíba (CODEVASF) está desenvolvendo projetos-piloto de criação de peixes

    para capacitação de pequenos produtores e de pescadores artesanais. Trata-se de

    uma alternativa de produção de pescado e geração de emprego para mais de 4.600

    pescadores, ligados a nove colônias de pescadores de Alagoas e Sergipe (CBHSF,

    2007).

  • 35

    2 OBJETIVOS

    2.1 OBJETIVO GERAL

    Analisar as alterações dos parâmetros de qualidade da água no baixo curso do Rio

    São Francisco, associadas aos diversos cenários de vazões propostas para

    este ecossistema aquático.

    2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    Avaliar a qualidade de água no baixo curso do Rio São Francisco no trecho

    que compreende Pão de Açúcar, Traipu e Propriá, em função da variação de

    vazão;

    Descrever o comportamento dos parâmetros envolvidos em Variáveis do

    Sistema, Constituintes Não-tóxicos, Nutrientes e Constituintes Biológicos, e

    sua relação com a qualidade da água no trecho em estudo.

    Aplicar a quimiometria nos dados levantados para auxiliar na análise e

    interpretação dos resultados, obtendo informações sobre o estado dos

    sistemas estudados através da aplicação de métodos estatísticos.

  • 36

    3 REFERENCIAL TEÓRICO

    3.1 CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO

    A precipitação média anual na Bacia é de 1.036 mm, espacialmente, a chuva anual

    pode variar desde menos de 600 mm, no Semi-árido nordestino, entre Sobradinho

    (BA) e Xingó, até mais de 1.400 mm, nas nascentes localizadas no Alto São

    Francisco, em Minas Gerais. Sendo que a montante de Xingó (no Alto, Médio e

    Submédio), o trimestre mais chuvoso é de novembro a janeiro, contribuindo com

    53% da precipitação anual, enquanto o período mais seco é de junho a agosto.

    Porém, existe uma diferença marcante na ocorrência do período chuvoso no Baixo

    São Francisco, que se estende de maio/junho a agosto/setembro

    (ANA/GEF/PNUMA/OEA, 2004).

    Os tipos climáticos que predominam na região do baixo curso são: clima semiárido

    quente, com temperatura média anual acima de 18 °C, com maior parte do ano

    seco; e clima tropical semi-úmido, com precipitações de outono e inverno, estação

    seca do verão até outono, precipitações médias anuais entre 350 e 1500 mm,

    evapotranspiração média anual em 1500 mm e insolação média anual em 2800 h,

    tendo um total de 10% de área irrigada (VIANELLO & ALVES, 1991; ANA, 2009).

    O relevo apresenta duas unidades morfológicas bem definidas: os combros e as

    várzeas. Os combros abrangem toda a faixa de terra que margeia o Rio São

    Francisco, possuindo uma extensão de aproximadamente 13 km, com largura média

    de 10 m, e apresentam topografia plana ou quase ondulada, com cota variando de 5

    a 10 m.

    Atualmente, a bacia do Rio São Francisco apresenta todos os tipos de usos da

    água, o que representa um grande desafio e exige uma análise do conjunto para que

    se possa planejar adequadamente sua gestão.

    O presente trabalho foi concentrado no baixo curso do Rio São Francisco. As

    características sócio-econômicas dessa região, que corresponde a 4% da área da

    bacia, segundo IBGE (2010), são: a população de 1.373 milhões de habitantes, com

  • 37

    densidade demográfica de 68,7 hab m-2, e IDH de 0,364 a 0,534, dependendo da

    região, cerca de 50% de urbanização, num total de 51 municípios.

    Em certas áreas, principalmente junto aos inúmeros talvegues1 naturais que cortam

    a área, observa-se um microrelevo movimentado e com declividade acentuada

    (CODEVASF, 2004). Segundo Rocha (2006), na região do baixo São Francisco a

    altitude varia de 200 m até o nível do mar, embora, na periferia, aparecem algumas

    serras que atingem 500 m.

    Entre Piranhas e Pão de Açúcar (AL) o Rio São Francisco apresenta leito

    caracteristicamente rochoso. A partir de Pão de Açúcar até a foz o leito assume

    características bem diferenciadas; as margens apresentam-se mais alargadas, com

    vegetação e maior presença de bancos de areia e ilhas. De Piranhas até a foz o vale

    do rio atravessa três unidades geomorfológicas com características bem distintas:

    Pediplano Sertanejo, Tabuleiros Costeiros e Planície Costeira (FONTES et al.,

    2003).

    O fenômeno da seca ocorre em toda a Bacia em épocas e regiões diferentes, devido

    ao atraso do início da estação chuvosa ou aos longos períodos de estiagens, muitas

    vezes superiores a 15 dias, denominados veranicos. Esta última ocorrência é mais

    comum no Alto e Médio São Francisco, no domínio do bioma cerrado. No Semi-

    Árido, a seca provoca sérios danos, por conta da vulnerabilidade da região, sendo

    este um fato considerado normal e cíclico.

    Na bacia do São Francisco, partes do Médio e Baixo e todo o Submédio estão no

    Semi-Árido, que é uma área de limitada disponibilidade hídrica, com rios

    intermitentes, e suscetíveis às secas. A principal característica da região semiárida

    da bacia é o baixo volume precipitado médio (< 800 mm ano-1). Ocorre também uma

    grande variabilidade espacial e temporal das chuvas, onde no quadrimestre chuvoso

    (de outubro a janeiro), acontece a maior parte da precipitação, ficando o restante do

    ano praticamente sem chuva. Além da variabilidade dentro do ano, também há

    1Talvegue: é a linha formada pela intersecção das duas superfícies formadoras das vertentes de um

    vale. É o local mais profundo do vale, onde correm as águas de chuva, dos rios e riachos.

  • 38

    grandes diferenças de precipitações de um ano para outro, ocorrendo chuvas, acima

    da média, seguidos de anos com pouco volume precipitado, ocasionando as secas

    prolongadas. Assim, o problema comum de secas na bacia do São Francisco está

    mais relacionado com a distribuição irregular das chuvas do que propriamente com a

    falta das mesmas.

    O período de dezembro a março é o mais crítico em relação à ocorrência de

    enchentes na bacia do São Francisco. É nesta época que se intensificam os

    procedimentos para controle de cheias, em particular a operação dos reservatórios e

    os sistemas de alerta. Dentre as principais cheias ocorridas na bacia do Rio São

    Francisco estão as do ano de 1919, 1925, 1943, 1946, 1949, 1979, 1983, 1992 e

    2004 (CBHSF, 2004).

    Quanto à classificação, de modo semelhante a diversos reservatórios brasileiros e

    seus rios formadores, o Rio São Francisco e o reservatório de Xingó, ainda não

    foram devidamente enquadrados. Portanto, os mesmos foram classificados como

    pertencentes à classe 2, conforme o Artigo 42 da Resolução CONAMA no. 357/05, o

    qual cita textualmente que, “enquanto não aprovados os respectivos

    enquadramentos, as águas doces serão consideradas classe 2, as salinas e

    salobras classe 1, exceto se as condições de qualidade atuais forem melhores, o

    que determinará a aplicação da classe mais rigorosa correspondente”. No Capítulo

    II, Seção I, Artigo 4, a classe 2 da mesma resolução contempla águas destinadas

    ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional, à proteção

    das comunidades aquáticas, à recreação de contato primário, à irrigação de

    hortaliças, plantas frutíferas e à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de

    espécies destinadas à alimentação humana e à pesca.

    Quanto aos principais tributários presentes no baixo curso do Rio São Francisco,

    destacam-se os rios Jacaré, Ipanema, Capivara e Traipu.

    A bacia do rio Jacaré está inserida totalmente em território alagoano, na região semi-

    árida do Estado, situada, ao norte, entre a latitudes de 9º 30’ e 10º 00’ sul e a oeste,

    entre as longitudes de 37º 30’ e 37º 00’, abrangendo quatro municípios parcialmente,

    Olho D’água das Flores, Monteirópolis, Jacaré dos Homens e Belo Monte. A bacia

  • 39

    do Rio Jacaré integra a região hidrográfica do Riacho Grande com 1.765 km2 de

    área (SEMARH-PE, 2011). A bacia possui uma área de drenagem de 413,20 km2, e

    integra a bacia hidrográfica do Rio São Francisco, sendo sua contribuição para o

    regime deste rio insignificante, em função do clima, associado às condições

    geológicas (LACERDA, 2003).

    O rio Capivara é um dos principais afluentes do São Francisco em terras sergipanas.

    Classifica-se como um rio intermitente devido à ausência d’água em alguns pontos

    de seu curso durante a estiagem. Por isso, normalmente, só é possível observar

    normalidade, abundância de água, em seu leito, na circunscrição da sede municipal,

    se suas cheias naturais ocorrerem à montante e à jusante. As cheias oriundas do

    último sentido do rio restringem–se às caudalosas cheias do São Francisco, isto é,

    quando esse fenômeno ocorria ou enquanto existir, ainda que acíclico. Conforme

    Santos e Andrade (1992) o Capivara nasce entre o pediplano2 sertanejo e o planalto

    do Sudoeste da Serra Negra, a qual faz divisa natural de Sergipe com a Bahia. O rio

    Capivara segue à jusante até sua confluência com o riacho da Mão Esquerda, donde

    faz divisa natural entre os municípios de Gararu e Porto da Folha, em Sergipe,

    até seus cursos tomarem rumos distintos. Após atingir as planícies das várzeas

    porto-folhenses, o Capivara deságua no Rio São Francisco.

    Já a bacia hidrográfica do rio Ipanema está localizada em sua maior parte no estado

    de Pernambuco, com sua porção sul no Estado de Alagoas, onde se estende até o

    Rio São Francisco. Situa-se entre 08º 18’ 04” e 09º 23’ 24” de latitude sul, e 36º 36’

    28” e 37º 27’ 54” de longitude oeste. A bacia hidrográfica do rio Ipanema é a maior

    bacia inserida no estado de Alagoas, e se mostra como uma região de grande valor

    ambiental para este. A nascente do rio Ipanema se situa no município de Pesqueira.

    Seu curso percorre parte dos estados de Pernambuco (aproximadamente 139 km) e

    Alagoas, na direção norte-sul, até desaguar no Rio São Francisco. Apresenta uma

    área de 6.209,67 km², que corresponde a 6,32% da área do estado (SEMARH-PE,

    2011; FILHO, 2011).

    2Pediplano: é a superfície que apresenta topografia plana a suavemente inclinada e dissecada,

    truncando o substrato rochoso, pavimentado por conluvião.

  • 40

    E, o último tributário do baixo curso do Rio São Francisco, o rio Traipu está incluído

    em uma bacia hidrográfica de 2741 Km2, tendo sua nascente no estado de

    Pernambuco com apenas pequena extensão de 232 Km2 nesse estado, e 2509 Km2

    o estado de Alagoas, onde corta o município de Traipu até desaguar no Rio São

    Francisco (CPRM, 2005b).

    Além das dimensões geográficas, a Bacia do Rio São Francisco destaca-se também

    pela grande biodiversidade, apresentando a maior biomassa e diversidade de peixes

    de água doce da região Nordeste. Porém, a pesca artesanal, considerada fonte de

    alimento e sustento para as populações de pescadores dessa bacia, tem sofrido

    intenso declínio nas últimas décadas. A atividade da pesca esta em franca

    decadência por várias razões, entre estas destacam-se: os barramentos, a poluição

    oriunda de esgotos domésticos e de atividades agrícolas, a incompatibilidade entre a

    operação das barragens e as necessidades ecológicas, além da intensa degradação

    das matas ciliares da região, que são ambientes propícios à reprodução das

    comunidades aquáticas (CBHSF, 2004).

    Dentre os contrastes sócio-econômicos, podem ser citados os conflitos relacionados

    ao uso da água em vários trechos da bacia, com especial atenção ao baixo curso,

    localizado nos estados de Sergipe e Alagoas, uma região qualificada como de “alto

    conflito” (UFBA, 2009).

    3.2 ENTENDENDO OS DIFERENTES CONCEITOS DE VAZÕES NATURAIS E DE

    REFERÊNCIA

    3.2.1 Vazão de Referência (Qr)

    A vazão de referência é um valor de vazão que representa o limite superior de

    utilização da água em um curso d’água (CÂMARA, 2003). É a vazão do corpo

    hídrico utilizada como base para o processo de gestão (VON SPERLING, 2007). A

    aplicação do critério de vazão de referência, segundo Harris et al. (2000), constitui-

    se em procedimento adequado para a proteção dos rios, pois as alocações para

    derivações são feitas, geralmente, a partir de uma vazão de base no conceito de

    pequeno risco.

  • 41

    Na antiga Resolução CONAMA 20/86, adotava-se o conceito da vazão na avaliação

    de alguns parâmetros. O Q7,10 é a vazão mínima com um período de retorno de 10

    anos e duração de 7 dias consecutivos. Já na Resolução CONAMA 357/05 não foi

    especificada, devendo ser definida segundo critérios a serem estabelecidos pelos

    órgãos competentes. Além do Q7,10, a vazão de referência também pode ser

    calculada utilizando o Q90 ou Q95, que é definido como a vazão em que 90% ou 95%

    dos dados diários de vazão da série são iguais ou superiores a ela, ou seja, 10% ou

    5% das vazões diárias são inferiores (VON SPERLING, 2007).

    E, segundo a Resolução CONAMA 357/05, em seu Artigo 10º, diz que “os valores

    máximos estabelecidos para os parâmetros relacionados em cada uma das classes

    de enquadramento deverão ser obedecidos nas condições de vazão de referência”,

    demonstrando assim, a sua importância.

    3.2.1.1 Regime de vazões dos rios

    É utilizada quando se deseja calibrar o modelo, isto é, ajustar os coeficientes do

    modelo, para que os dados simulados sejam os mais próximos possíveis dos dados

    observados (medidos) no curso d’água no período de análise (VON SPERLING,

    2007).

    a) Vazão Média

    É