Avaliação dos Impactos de Ações Integradas de Saneamento … · 2012-10-11 · As sub-bacias hidrográficas dos reservatórios ... de água no continente sul-americano e 12% do

VI Encontro Nacional da Anppas 18 a 21 de setembro de 2012 Belém – PA – Brasil ______________________________________________________

Avaliação dos Impactos de Ações Integradas de

Saneamento Ambiental sobre a Qualidade das Águas dos Mananciais de Abastecimento Público da Região

Metropolitana de São Paulo, Brasil

Carolina Harue Nakamura (COBRAPE) Engenheira Química

[email protected]

Luis Eduardo Gregolin Grisotto (COBRAPE) Ecólogo e Engenheiro Ambiental

[email protected]

José Antônio Oliveira de Jesus (COBRAPE) Engenheiro Civil

[email protected]

Carlos Eduardo Cury Gallego (COBRAPE) Engenheiro Civil

[email protected]

Carlos Alberto Amaral de Oliveira Pereira (COBRAPE) Engenheiro Civil

[email protected]

Alceu Guérios Bittencourt (COBRAPE) Engenheiro Civil

[email protected]

Edgard Jordão Tonso (COBRAPE) Engenheiro Civil

[email protected]

Resumo

Nas últimas duas décadas, a Região Metropolitana de São Paulo – RMSP apresentou um

crescimento populacional vertiginoso e desordenado, resultando em ocupações irregulares e na

degradação das áreas de proteção dos mananciais. As sub-bacias hidrográficas dos reservatórios

Guarapiranga e Billings são as que mais têm sofrido os efeitos da expansão urbana. Com o

objetivo de avaliar os efeitos provocados pelo uso e ocupação do solo na geração de cargas

poluidoras e na qualidade da água para abastecimento público, o presente estudo utilizou como

ferramenta o Modelo Matemático de Correlação Uso do Solo e Qualidade da Água – MQUAL, um

instrumento técnico que permite o cálculo e o controle das cargas poluidoras geradas e


remanescentes aos corpos d’água, possibilitando a simulação de cenários de qualidade ambiental

a partir do planejamento de ações e investimentos em urbanização e infraestrutura sanitária.

Adotando o conjunto de ações previsto no Programa Mananciais, os resultados da aplicação do

MQUAL demonstraram que os investimentos em infraestrutura sanitária são de fundamental

importância para a produção dos efeitos significativos na redução da poluição, ou seja, houve

decréscimo do aporte de cargas de fósforo total de 33% na Guarapiranga e de 65% na Billings

entre os anos de 2006 e 2021. Estes valores indicam que a modelação matemática utilizada é

uma ferramenta importante para o planejamento e a gestão dos mananciais metropolitanos, sendo

recomendado a sua disseminação entre os órgãos públicos e demais atores envolvidos no

monitoramento, fiscalização e gestão do uso e ocupação do solo em áreas ambientalmente

sensíveis da RMSP.

1. Introdução

O Brasil concentra uma das maiores reservas de água doce do mundo, produzindo cerca de 53%

de água no continente sul-americano e 12% do total mundial, que, aliada à sua biodiversidade e à

beleza dos seus rios e lagos, representa um importante patrimônio natural do país. (PORTO,

2003; REBOUÇAS, 2006).

Com o acentuado crescimento econômico e populacional no Brasil, a demanda por água torna-se

cada vez maior e, seguindo a tendência das últimas décadas, é de excepcional incremento. Com

isso, poderá ocorrer a exaustão das reservas de água de boa qualidade, inviabilizando-a para

usos nobres, como o abastecimento de água para consumo humano. (FIGUEROA, 2007).

No estado de São Paulo, a maior problemática no que concerne aos recursos hídricos encontra-se

na Região Metropolitana de São Paulo – RMSP, por sofrer forte pressão da urbanização, gerando

um impacto negativo sobre a qualidade das águas de rios e mananciais da região.

A RMSP, cujos limites coincidem praticamente com a Bacia Hidrográfica do Alto Tietê, é composta

por 39 municípios e abrange uma área total de 7.953,85 km2 (EMPLASA, 2012), dos quais 54%

são Áreas de Proteção e Recuperação dos Mananciais – APRMs. Considerada o maior polo de

riqueza nacional, centraliza as sedes dos mais importantes complexos industriais, comerciais e

financeiros do país, e responde atualmente por 18,9% do Produto Interno Bruto – PIB brasileiro

(IBGE, 2011a).


Em função da deterioração da qualidade das águas desses mananciais e dos recorrentes blooms

de algas, que causavam gosto e odor nas águas para abastecimento público, foi viabilizado, entre

os anos de 1992 e 2001, o Programa de Saneamento Ambiental da Bacia do Guarapiranga, cujos

objetivos eram garantir a tratabilidade da água, reduzindo o aporte de cargas poluidoras por meio

de um conjunto bastante heterogêneo de ações preventivas e corretivas de infraestrutura,

desenvolvimento institucional e gestão do território da sub-bacia Guarapiranga, envolvendo US$

336 milhões em investimentos (SSE, 2009a).

Ainda que os resultados tenham sido promissores, o Programa não foi suficiente para exaurir os

problemas ambientais observados, motivando o poder público a dar continuidade ao esforço

realizado e a estender tal estratégia para todos os mananciais da RMSP, através da preparação

do Programa de Saneamento Ambiental dos Mananciais do Alto Tietê – Programa Mananciais,

sob a coordenação da Secretaria de Saneamento e Recursos Hídricos do Estado de São Paulo

(SSRH) e com o financiamento do Banco Mundial.

O Programa Mananciais visa a realização de ações voltadas à proteção e recuperação dos

mananciais utilizados para abastecimento público, ao desenvolvimento urbano e à promoção

social, tendo como áreas de intervenção além das sub-bacias Guarapiranga e Billings, objetos de

análise do presente estudo, as sub-bacias Alto Tietê-Cabeceiras, Cantareira e Baixo Cotia, com

investimento total de R$ 1,3 bilhões (SSRH, 2012).

De forma paralela ao Programa Mananciais, uma série de outras medidas e intervenções,

denominado Programa Metropolitano de Mananciais, que engloba o Programa Córrego Limpo,

Programa Pró-Billings, Operação Defesa das Águas, Programa Guarapiranga e Billings, Projeto

Orla Guarapiranga, vem sendo viabilizadas nas sub-bacias Guarapiranga e Billings pelos

Governos Federal, Estadual e Municipais, somando mais de US$ 1,5 bilhão em recursos, cujos

objetivos convergem para a redução da poluição das águas e melhorias das condições

ambientais.

Neste sentido, a finalidade central do presente estudo é apresentar a quantificação dos impactos

deste conjunto de intervenções sobre a qualidade das águas dos reservatórios Guarapiranga e

Billings, considerando os horizontes de planejamento do Programa Mananciais (2006, 2011, 2016

e 2021), mediante o emprego de ferramentas integradas de análise, visando contribuir com o

planejamento e a gestão territorial, ambiental e dos recursos hídricos.


2. Caracterização Geral das Sub-Bacias Hidrográfica s

2.1. Sub-Bacia Hidrográfica do Reservatório Guarapi ranga

A sub-bacia hidrográfica do reservatório Guarapiranga está inserida na Bacia Hidrográfica do Alto

Tietê e encontra-se na porção sudoeste da RMSP. Abrange parcelas territoriais dos municípios de

Cotia, Embu, Juquitiba, Itapecerica da Serra, São Lourenço da Serra e São Paulo e a área total do

município de Embu-Guaçu. Sua área de drenagem corresponde a 638 km2, e a vazão natural

média do reservatório é estimada em 9 m3/s.

No que concerne aos recursos hídricos, a sub-bacia Guarapiranga tem como principal corpo

d’água, o reservatório formado pelo represamento do rio Guarapiranga, sendo os rios Embu-

Mirim, Embu-Guaçu e Parelheiros seus principais contribuintes. Além disso, aproximadamente

1 m3/s das águas do rio Capivari, pertencente à Bacia Hidrográfica da Baixada Santista, são

revertidos para o rio Embu-Guaçu e, desde 2000, o rio Parelheiros recebe entre 2 e 4 m3/s das

águas do braço Taquacetuba do reservatório Billings (SMA, 2007).

A população residente é de aproximadamente 755 mil habitantes, sendo que somente o município

de São Paulo representa 67% da população total, seguido por Itapecerica da Serra com 17% da

população total da sub-bacia (SMA, 2007).

Com relação ao uso e ocupação do solo, 63% da área do Guarapiranga é coberto por mata e

capoeira, além de fragmentos de vegetação nativa e áreas de reflorestamento. Os usos rurais

(atividade agrícola, chácaras e movimento de terra) correspondem a 23% do seu território,

enquanto que os usos urbanos (ocupação urbana de padrão superior e inferior e área industrial e

comercial) representam 15% do total da sub-bacia (SMA, 2006).

A sub-bacia Guarapiranga é protegida pela Lei de Proteção aos Mananciais (Lei Estadual

nº 1.172/76 e Lei Estadual nº 9.866/97), Áreas de Preservação Permanente, entre outras normas

jurídicas que disciplinam o uso e a ocupação do solo. Em 16 de janeiro de 2006, foi sancionada a

Lei Estadual nº 12.233 (Lei Específica do Guarapiranga), que define a Área de Proteção e

Recuperação dos Mananciais da Bacia Hidrográfica do Guarapiranga – APRM-G. Esta lei cria

condições de gestão mais efetiva e descentralizada da sub-bacia, através de diretrizes, regras e

instrumentos indispensáveis para a recuperação e manejo da área, vinculando sua gestão ao

Sistema Integrado de Gerenciamento de Recursos Hídricos – SIGRH.


2.2. Sub-Bacia Hidrográfica do Reservatório Billing s

A sub-bacia hidrográfica do reservatório Billings é parte integrante da Bacia Hidrográfica do Alto

Tietê e está localizada na porção sudeste da RMSP. É limitada, a oeste, pela sub-bacia

hidrográfica do Guarapiranga e, ao sul, pela Serra do Mar. Sua área de drenagem corresponde a

582,8 km2, sendo que a vazão natural média é estimada em 12,5 m3/s. Abrange integralmente o

município de Rio Grande da Serra e parcialmente os municípios de Diadema, Ribeirão Pires,

Santo André, São Bernardo do Campo e São Paulo.

Os principais formadores da sub-bacia hidrográfica da Billings são: Rio Grande ou Jurubatuba;

Ribeirão Pires; Rio Pequeno; Rio Pedra Branca; Rio Taquacetuba; Ribeirão Bororé; Ribeirão

Cocaia; Ribeirão Guacuri; Córrego Grota Funda e Córrego Alvarenga.

Segundo SMA (2009), residem na sub-bacia Billings cerca de 863 mil habitantes, dos quais

161.115 habitantes (18,7%) encontram-se em aglomerados subnormais, 680.327 (78,8%) em

aglomerados normais e 21.652 (2,5%) em áreas rurais.

A Billings é a sub-bacia com maior área preservada dentre os mananciais da RMSP, sendo

coberta por uma área correspondente a 257,96 km2 (44,26%) de vegetação remanescente de

Mata Atlântica. Já os usos urbanos ocupam 87,16 km2 da área da sub-bacia ou 14,96% e os usos

antrópicos ocupam 130,35 km2, correspondendo a 22,37%, da área total da sub-bacia. Vale

lembrar que o percentual de área corresponde à área total de drenagem da sub-bacia (SMA,

2004).

Assim como a sub-bacia Guarapiranga, a sub-bacia hidrográfica da Billings é protegida pelas Leis

de Proteção aos Mananciais (Lei Estadual nº 1.172/76 e Lei Estadual nº 9.866/97), Áreas de

Preservação Permanente, entre outras normas jurídicas que disciplinam o uso e a ocupação do

solo. No ano de 2009, foi sancionada, pelo Governador do Estado de São Paulo, a Lei Estadual

nº 13.579, conhecida como Lei Específica da Billings, que dispõe sobre os limites da Área de

Proteção e Recuperação dos Mananciais Billings – APRM-B, suas Áreas de Intervenção e

respectivas diretrizes e normas ambientais e urbanísticas de interesse regional para a proteção e

recuperação dos mananciais.


3. Metodologia

3.1. O Modelo Matemático Utilizado

A avaliação e a quantificação dos impactos das ações integradas de saneamento ambiental nas

sub-bacias Guarapiranga e Billings foi realizada através da utilização da ferramenta de análise

Modelo Matemático de Correlação Uso do Solo e Qualidade da Água – MQUAL. Este instrumento

foi empregado tanto na Lei Específica do Reservatório Guarapiranga (Lei Estadual nº 12.233/06),

como na Lei Específica do Reservatório Billings (Lei Estadual nº 13.579/09), com o intuito de

estabelecer cargas metas referenciais, com horizonte previsto para o ano de 2015, para a

melhoria da qualidade da água em ambos os reservatórios.

A primeira versão do MQUAL foi elaborada em 1998 durante os estudos do Plano de

Desenvolvimento e Proteção Ambiental da sub-bacia Guarapiranga, sendo concebido com a

função de explicitar as relações entre o uso, ocupação e manejo do solo na bacia, e a qualidade

das águas para fins de abastecimento público, de forma a subsidiar a tomada de decisões com o

melhor conhecimento possível das consequências de cada alternativa sobre o sistema hídrico,

oferecendo resposta à análise:

• da qualidade futura do manancial sob diversas hipóteses de ocupação da bacia, de

implantação de sistemas de saneamento e ações de controle;

• de novas políticas de uso do solo, com a identificação clara das contribuições específicas de

cada categoria de uso do solo na qualidade da água, além de áreas prioritárias para

preservação e recuperação;

• do licenciamento de grandes empreendimentos, com o uso de uma ferramenta adequada

para avaliação de impactos sobre a qualidade das águas;

• de novas medidas de controle ambiental propostas, a partir do conhecimento mais detalhado

da bacia.

O MQUAL é constituído por três módulos, que representam o fenômeno de geração e

autodepuração das cargas poluidoras dos mananciais em três ambientes distintos: a superfície do

terreno, os rios principais e seus afluentes, e o reservatório.

O Módulo 1 – Geração de Cargas calcula a estimativa das cargas poluidoras geradas

provenientes de fontes pontuais e difusas, que estão baseadas em coeficientes de exportação de

cargas associados a diferentes categorias de uso e ocupação do solo nas diferentes porções das


sub-bacias, bem como na população urbana residente e na disponibilidade e condições de

funcionamento da infraestrutura sanitária. A equação básica deste módulo consiste em:

( ) ( )[ ]∑ ∑ ∑+×+××= kkjjjiiitm BePcAfW

onde:

Wm = carga média estimada de cada parâmetro de qualidade em cada sub-bacia, em kg/dia;

ft = coeficiente de transporte da sub-bacia;

Ai = área ocupada pelas diferentes categorias de uso do solo na sub-bacia, em km2;

ci = coeficientes de exportação de cargas difusas das diferentes categorias de uso do solo, em

kg/km2.dia;

Pj = população urbana residente na sub-bacia, em diferentes condições de disponibilidade de

infraestrutura sanitária;

ej = coeficientes de exportação de esgotos gerados por população em diferentes condições de

disponibilidade de infraestrutura sanitária, em kg/hab.dia;

Bk = outras cargas pontuais na sub-bacia, em kg/dia.

O termo ( )iiit cAf ××∑ representa a estimativa de cargas difusas, enquanto que o termo

( )jjjt ePf ××∑ representa a estimativa de cargas de esgotos domésticos.

Já o Módulo 2 – Simulação dos Tributários estima a qualidade da água dos rios e tributários com o

auxílio do modelo matemático SIMOX-III, quantificando a depuração das cargas ao longo dos

principais tributários que afluem ao reservatório.

E, finalmente, o Módulo 3 – Simulação do Reservatório estima a qualidade da água no

reservatório, com a aplicação do modelo matemático HAR03, desenvolvido para este fim.

O mais usual, em termos de uso do MQUAL, é mencionar o termo cargas geradas, isto é, a

quantidade da carga gerada na bacia de contribuição (Módulo 1). Admitindo-se que os rios e os

reservatórios das sub-bacias têm uma capacidade de suporte definida, o conhecimento da carga


gerada na bacia permite o posicionamento da situação de geração de cargas frente às condições

almejadas.

O presente estudo considerou os resultados gerados pelos Módulos 1 e 2 para a sub-bacia

Guarapiranga, sendo que o segundo módulo simulou a qualidade da água dos tributários afluentes

ao reservatório Guarapiranga. Já na sub-bacia Billings, os resultados apresentados são

concernentes somente ao Módulo 1.

3.1.1. A Estruturação do Modelo

Devido a grande diversidade de situações e peculiaridades locais encontradas ao longo das sub-

bacias Guarapiranga e Billings, estudos técnicos anteriores subdividiram a área da Guarapiranga

em 130 microbacias e a da Billings em 153 microbacias. A Figura 2 mostra as microbacias das

duas sub-bacias em questão.

Figura 2: Microbacias das sub-bacias Guarapiranga e Billings


A delimitação foi feita a partir da base cartográfica montada no Sistema de Informações

Geográficas – SIG, na escala 1:25.000. Estas divisões possibilitaram o georreferenciamento em

plataforma ArcGIS, a filtragem e a organização dos resultados por região hidrográfica, por

município e por natureza de intervenção, devidamente espacializados.

3.1.2. Dados de Entrada para a Aplicação do MQUAL

Os dados de entrada do Modelo são relativos ao uso e ocupação do solo; às projeções

populacionais para horizontes quinquenais (2006, 2011, 2016 e 2021); aos índices de

atendimento, exportação e tratamento de esgotos; à urbanização de favelas; e às remoções e

reassentamentos de famílias nas duas sub-bacias analisadas.

Para operação do MQUAL, foram definidos dois cenários principais:

• Cenário Sem Intervenções: não considera as intervenções do Programa Mananciais e

qualquer investimento em infraestrutura sanitária; e

• Cenário Com Intervenções: considera as intervenções propostas no âmbito do Programa

Mananciais e outras ações previstas em programas e projetos públicos (Projeto Tietê,

Programa Córrego Limpo, Programa Pró-Billings e a redução no teor de fósforo nos

detergentes utilizados nos domicílios).

As intervenções previstas pelo Programa Mananciais nas sub-bacias Guarapiranga e Billings são

ilustradas na Figura 3.


Figura 3: Intervenções Previstas pelo Programa Mananciais nas sub-bacias Guarapiranga e Billings Fonte: SSE, 2009b

As simulações dos cenários foram efetuadas para cada uma das 130 microbacias do

Guarapiranga e das 153 microbacias da Billings. Destaca-se que os estudos elaborados pelo

Programa Mananciais realizou a estimativa de população para o ano de 2006. Esta data foi

mantida como referência.

Dentre os parâmetros calculados pelo MQUAL, o fósforo total foi eleito para quantificação do

impacto na qualidade da água por possuir a melhor correlação com o crescimento e floração de

algas, principal causa de comprometimento do uso da água para abastecimento público.

4. Resultados e Conclusões

A análise dos resultados das simulações com o modelo MQUAL, conforme apresentado na

Tabela 1 a seguir, indica o aumento da carga de fósforo total gerada no Cenário Sem

Intervenções, acusando um acréscimo médio de 25% da carga entre os anos de 2006 e 2021 nas

duas sub-bacias, com o agravamento dos problemas ambientais e de produção de água em


ambos os mananciais de abastecimento público. No caso do Cenário Com Intervenções,

ponderando-se que o conjunto das obras começou a ser concluído a partir de 2009/10, projeta-se

uma redução significativa das cargas geradas de fósforo total, declinando 33% entre os anos de

2006 e 2021 na sub-bacia Guarapiranga e 65% na sub-bacia Billings no mesmo período.

Tabela 1: Resultados das Simulações do Modelo de Co rrelação Uso do Solo – Qualidade da Água (MQUAL)

Guarapiranga Billings Guarapiranga Billings

2006 587 1.205 587 1.205

2011 631 1.326 335 351

2016 683 1.420 365 388

2021 729 1.515 392 423

Ano

Fósforo Total (kg/dia)

Cenário Sem Intervenções

Fósforo Total (kg/dia)

Cenário Com Intervenções

Ao comparar o ano de 2021 nos dois cenários avaliados, conclui-se que o conjunto de

intervenções é responsável por 46% da redução das cargas de fósforo geradas na sub-bacia

Guarapiranga e por 72% na sub-bacia Billings. Estas reduções podem ser confirmadas pelas

Figuras 4 e 5, apresentadas adiante.

Na Figura 4, onde há ausência de melhoria e implantação da infraestrutura sanitária, observa-se

que as cargas geradas medidas em fósforo total em 2006 são mais concentradas e evidentes,

ilustradas pela maior quantidade de manchas escuras nas sub-bacias Guarapiranga e Billings.

Já na Figura 5, com a execução das intervenções referentes às urbanizações dos núcleos

irregulares e de baixo padrão, com implantação dos sistemas de coleta, exportação e tratamento

de esgoto, as manchas passam a apresentar coloração mais clara, denotando a redução das

cargas efetivas de fósforo total geradas nas sub-bacias em questão.


Figura 4: Cargas Geradas de Fósforo - Cenário Sem Intervençõe s (2006) – Sub-bacias

Guarapiranga e Billings

Figura 5: Cargas Geradas de Fósforo - Cenário Com Intervençõe s (2021) – Sub-bacias

Guarapiranga e Billings


Os resultados obtidos pelos cenários simulados confirmam a importância estratégica das

intervenções previstas, não somente pelo Programa Mananciais, como por outras ações

integradas, na melhoria da qualidade das águas e no alcance dos objetivos de controle e

sustentabilidade ambiental do abastecimento público da RMSP.

De modo geral, os cenários simulados, com o decréscimo nas cargas de fósforo total

apresentados anteriormente, indicam que a modelação matemática utilizada para o

desenvolvimento deste estudo é um instrumento técnico relevante ao processo de tomada de

decisão sobre o planejamento de ocupação das sub-bacias dos mananciais e gestão sustentável

destas áreas, fornecendo um melhor conhecimento possível das consequências das diferentes

condições de investimentos em recuperação urbana e ampliação da infraestrutura sanitária sobre

os sistemas hídricos em questão.

5. Referências Bibliográficas

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