Gestão Sustentável da Bacia Hidrográfica sob Mudança e ... · Livro: Gestão Sustentável de Bacias Hidrográficas. Organizador: Prof. A. Philippi Jr. Gestão sustentável da

Livro: Gestão Sustentável de Bacias Hidrográficas. Organizador: Prof. A. Philippi Jr. Gestão sustentável da bacia hidrográfica sob mudanças e riscos: soluções resilientes com serviços ambientais para segurança hídrica

(Taffarello e Mendiondo, 2018)

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Figura 1. Relações interdisciplinares de três metodologias que avaliam mudanças, impactos e

medidas de adaptação usando serviços ambientais em escala de bacia hidrográfica: Adaptação

baseada em Ecossistemas (CBD, 2010), adaptação e mitigação de riscos (IPCC, 2014) e pegada

hídrica (Hoekstra et al, 2011). Legendas: (1) vetores de mudanças: crescimento populacional,

hábitos de consumo, mudança de uso do solo, mudança de clima, evolução institucional e de

governança hídrica, (2) monitoramento ecohidrológico, (3) análise da realidade sócio-

hidrológico, p.ex. trabalhos de campo e levantamentos de demandas hidro-sociais, (4) métodos

tradicionais, p.ex. de testes de hipóteses, modelos, calibração, validação, análise de incertezas, e

métodos sócio-hidrológicos: aprendizados, jogos, padrões, paradoxos, retroalimentações e co-

evoluções hidro-sociais. Novos padrões, co-evoluções dinâmicas sociedade-bacia hidrográfica,

e até paradoxos podem aparecer destas relações, sobretudo em levantamentos históricos e em

cenários futuros, sujeitos às mudanças e aos riscos de desastres em escala de bacia hidrográfica.

Como alternativas de ação são escolhidos novos meios de comunicação sócio-hidrológica, na

forma de infográficos, tabuleiros e placares de análise, como apresentados nos exemplos das

figuras 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 deste Capítulo. Fonte: adaptado de Taffarello (2016).



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Figura 3. Exemplo de padrão sócio-hidrológico para gerenciar o desafio da sustentabilidade de

bacias hidrográficas frente a riscos de desastres usando os serviços ecossistêmicos. Como

integrar o grau de exposição humana em mais de 40.000 locais de risco, oficialmente mapeados

no Brasil, com suas respectivas 40.000 bacias hidrográficas afluentes, avaliando os serviços

ambientais exercidos pelas encostas e fundos de vale (eixo vertical, superfícies de áreas de risco

de desastres), e com a vulnerabilidade humana potencial (número de habitantes de municípios

brasileiros, no eixo horizontal), que poderiam usufruir destes serviços ambientais? Como buscar

a gestão sustentável em micro-bacias afluentes às áreas de riscos em municípios tão diferentes

em extensão sócio-territorial como, p.ex. Lajedinho-BA, Lapão-BA ou Salvador-BA, todos

impactados com desastres históricos e em curso, com graus diferenciados de resiliência

comunitária a desastres de origem hidrometeorológica e com áreas de riscos com serviços

ambientais bem conhecidos? Fonte: adaptado CEMADEN-MCTIC, www.cemaden.gov.br

1,E+02'

1,E+03'

1,E+04'

1,E+05'

1,E+06'

1,E+07'

1,E+08'

1,E+09'

1,E+10'

1000' 10000' 100000' 1000000' 10000000'

de'inundação'(risco'hidrológico,'Atotal=2315km2)'

de'mov.massa'(risco'geológico,'Atotal=1160km2)'

SmallTown,i.e.Lajedinho-BA

Medium-sizeMunicipality,i.e.Lapão-BA

MetropolitanRegion,i.e.Salvador-BA

http://www.cemaden.gov.br/



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Figura 4, Superior: Co-evolução socio-hidrólogica da dualidade clima -sociedade. Como propor

exemplos e soluções dos serviços ambientais hidrológicos sob variabilidade climática e interferência

antrópica em bacia hidrográfica que vise à gestão sustentável e participativa? O equilíbrio dinâmico dual,

entre o regime fluvial, apresentada aqui pela permanência do escoamento na forma de probabilidades

(abscissas), com a produção de água em bacias hidrográficas (vazão específica, eixo vertical à esquerda,

linha contínua), e a qualidade de água (produção de cargas poluidoras, eixo vertical à direita, linha de

traços). Centro: Exemplo de novo cenário de variabilidade climática que afeta a produção de água (linha

de traços, em negrito, ΔQ* = Q*2 - Q*1) e que repercute na produção de novas cargas poluidoras (ΔY = Y2

-Y1). Inferior: Exemplo de cenário de mudança de uso do solo da bacia hidrográfica que afeta uma nova

produção de cargas poluidoras (+ΔY, linha de traços, em negrito) e a respectiva nova produção de água na

bacia hidrográfica (+ΔQ*). Fonte: Taffarello e Mendiondo (2013); Mendiondo & Rocha (2016).



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Figura 5. Paradoxo sócio-hidrológico entre quantidade e qualidade de água produzida em uma

bacia hidrográfica. Como a gestão sustentável de bacias hidrográficas sob mudanças pode se

beneficiar de abordagens de serviços ambientais, quando há paradoxos entre qualidade e

quantidade da água de drenagem? A figura mostra que para uma única função de produção de

água em uma bacia hidrográfica, a partir de sua curva de permanência em probabilidades (linha

contínua, em negrito, eixo vertical da esquerda) podem co-existir possíveis, porém diferentes,

cenários de serviços ecossistêmicos (linhas de traços, eixo vertical da direita). Os serviços

ambientais estão aqui representados com cargas de concentração de clorofila-a, com distintos

comportamentos, representados por curvas diferentes, que mostram distintos quocientes entre de

produção primária bruta e consumo (fração P/R), que são afetadas (i) pela ordem da bacia na

rede de drenagem, e (ii) pelas diferentes cargas poluidoras que recebem na mesma rede de

drenagem, devido à urbanização crescente. Fonte: adaptado de Mendiondo (2008).

Figura 6. Infograma de jogo sócio-hidrológico de indicadores de resiliência hídrica

participativa. Como ajudar tomadores de decisão para identificar o grau de resiliência a riscos

de desastres de inundações urbanas em políticas públicas futuras, incluindo variabilidade de uso

do solo, do clima e dos serviços ambientais? As figuras mostram cores diferentes para períodos

de planejamento urbano, desde o ano 1960 até o ano 2100, para a uma bacia urbana na cidade de

São Carlos-SP. A áreas dentro dos polígonos são proporcionais à falta de resiliência

comunitária aos riscos de desastres por enchentes urbanas, analisando o preparo comunitário

0.00#

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para ações de prevenção e preparo (“antes”), atendimento durante as emergências (“durante”) e

de mitigação e recuperação (“após”) de desastres. O gráfico da esquerda trata de políticas

reativas, sem planejamento nem prevenção, nem usufruto de serviços ambientais; a figura da

direita são políticas pró-ativas, com adaptação planejada, monitoramento, alertas, prevenção e

mitigação de desastres e adaptação baseada em ecossistemas. As diferenças de áreas entre

ambas políticas representam o custo de oportunidade e benefícios de escolher uma ou outra

política (ver Figura 7). A vantagem desta metodologia reside em poder traduzir estes gráficos

em valores monetários e custos de investimentos, operação e manutenção destas políticas de

longo prazo. Ou seja, permite apreciar, de forma relativa, o grau de financiamento necessário

para migrar de uma urbanização sem controle para uma urbanização controlada, resiliente e

mais sustentável (ver Figura 7). Fonte: adaptado de Mendiondo et al (2013), Rotava (2014) e

Camara et al (2015).



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Figura 7. Placar de jogo sociohidrológico de custo de oportunidade. Simulação de custos

acumulados futuros (entre ano 2000 e ano 2050) de aplicação de políticas públicas em bacia

urbana de Sao Carlos-SP (ver Figura 6), entre políticas reativas (curva superior, cenário “Order

from Strength”, Fig.8) e pró-ativas (curva inferior, “Technogarden”, Fig.8). Fonte: Mendiondo

(2010)

Water Resilience Opportunity



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Figura 8. Tabuleiro de jogo sócio-hidrológico para tomadores de decisões usando cenários de

políticas públicas, para o período 2010-2100, para redução de riscos de desastres de inundações

urbanas a partir de quatro políticas públicas: (a) “Technogarden-TG”, pró-ativo, com

globalização de alta tecnologia, via “smart-cities”, ecotecnologias e serviços ecossistêmicos

(EbA máximo), (b) “Order from strength-OS”, reativo, de “favelas” com forte desigualdade

social e econômica e com isolamento regional, sem planejamento da urbanização, e sem EbA;

(c) “Adapting Mosaic-AM”, pró-ativo, com urbanização via “ecovilas” em centros urbanos e

“agropolos em regiões peri-urbanas, fortalecendo comunidades locais, com EbA incipiente; (d)

“Global Orchestration”, reativo, de globalização de serviços e bens através de mercado, porém

com falhas de planejamento local, e sem EbA. Os fatores de riscos são: exposição de áreas de

riscos de inundações (primeira linha), ameaças naturais, em frequência, severidade e magnitude

(segunda linha), e resiliência social e comunitária para enfrentar riscos de inundações. As setas

indicam trajetórias subjetivas dos fatores, com um grau de incerteza sócio-hidrológico. Os

vetores apresentam intensidades de sinais de mudança entre o período 2010-2100, i.e. “++”:

aumento expressivo, “+”: aumento, “0”: sem mudanças, “-“: diminuição, e “ - - “: diminuição

expressiva. Fonte: adaptado de Mendiondo (2005).



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Figura 9: Placar do jogo “Pacto Sócio-hidrológico entre Atores pela Governança Hídrica da

Região Metropolitana de Sao Paulo”, visando gestão de demanda sobre as bacias hidrográficas

do Sistema Cantareira até o ano 2050. Superior: valores absolutos (m3/s) de poupança hídrica,

em valores equivalentes de redução de demandas de vazões retiradas do Sistema Cantareira.

Inferior: custos relativos da poupança hídrica em fração (%) do produto interno bruto da

Região Metropolitana de Sao Paulo e custos absolutos de investimento, operação e manutenção

(equivalentes de US$ para ano 2016). As ações de gestão de demanda são atribuídas aos atores:

“consumidores finais”, com uso racional dentro das unidades (investimento de equipamentos de

micro-medição setorizada e vazão controlada dentro de residências, comércios e indústrias);

“companhias de abastecimento, tratamento e distribuição” (redução de perdas na rede de

distribuição e re-investimento em prevenção, seguros hídricos e tecnologia), e “políticas

públicas” (com adaptação baseada em ecossistemas, EbA, pagamentos por serviços ambientais,

conservação e restauração de áreas estratégicas de mananciais). Observação: se somarmos todas

as poupanças (dos usuários, das companhias privadas de abastecimento e do estado) chegamos

um módulo da mesma ordem da vazão total (m3/s) retirada do Sistema Cantareira antes da crise

hídrica 2013-2014; ao mesmo tempo, o custo para alcançar esta poupança hídrica seria um

pouco mais do que 1% de todo o Produto Bruto Interno da Região Metropolitana de Sao Paulo,

a maior afetada pela insegurança hídrica. Este 1% do PIB para poupar 1 Sistema Cantareira

pode ser visto como a disponibilidade a pagar inicial para um modelo segurança hídrica

regional. Maiores informações sobre modelos de seguros: ver Mohor & Mendiondo (2017).



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Figura 10. Tabuleiro sócio-hidrológico usando Observatório Cidadão de Segurança Hídrica em

UGRHI-13 Tieté Jacaré (11.400 km2) no Estado de Sao Paulo. Superior: cenários de balanço de

oferta e demanda hídrica superficial entre os anos 2010 e 2040, incluindo mudança climática,

para sub-bacias da UGRHI-13 Tieté-Jacaré, SP. Inferior: fluxos de água virtual até ano 2050,

com base modelo sócio-hidrológico e balanço de componentes de pegada hídrica cinza

(migração de poluição de montante para jusante), serviços e produtos industriais e produtos

agrícolas. Estes balanços hídricos representam as tendências combinadas de cenários reativos,

“Global Orchestration-GO” e “Order from Strength-OS”, sem ecotecnologias nem serviços

ecossistêmicos via EbA (ver Figuras 7, 8 e 9 para os respectivos impactos para extremos de

cheias). Fonte: adaptado de Mendiondo (2008).



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Figura 11. Infograma sócio-hidrológico de cenários para gestão de demanda futura até o ano 2100 em

bacias receptoras da transferência de águas do Rio Sao Francisco (áreas receptoras 75000 km2). Como

propor sustentabilidade dessas bacias hidrográficas sob crescimento de suas demandas hídricas via EbA e

sob mudanças climáticas até o ano 2100? Superior: Aumento das áreas irrigadas na bacia do rio

Jaguaribe-CE para o período 1980-2100 conforme diferentes fontes e incertezas. Legendas: WAVES

(Doell et al, 2005-a), PISF (Projeto de Integração de rio Sao Francisco, ANA, 2005); NLTA-Banco

Mundial. Inferior: Demandas totais, com estimativas históricas (ano 2000 a 2010) e futuras (2025 a

2050) para a bacia do Jaguaribe-CE e Piranhas-Açu/PB+RN. Ambas bacias são receptoras da

transposição do Rio Sao Francisco. Intervalos conforme banco de dados e cenários do NLTA/Banco

Mundial (Mendiondo et al, 2013). Os valores estimados para o ano 2025 incorporam os resultados

anteriores de PISF/ANA (2005) e as estimativas NLTA/Banco Mundial para 2050 incorporam valor

médio esperado entre estimativas de NLTA e as projeções de PISF/ANA até 2050. Fonte: Mendiondo et

al (2013).

0

50000

100000

150000

200000

250000

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

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Ano

WAVES_Max

WAVES_Min

PISF_Max

PISF_Min

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NLTA_Min

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2000 2010 2020 2030 2040 2050

Demanda Total

(m3/s)

Ano

Jaguaribe (+)

Jaguaribe (-)

Piranhas-Açu (+)

Piranhas-Açu (-)



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Figura 12: Infográfico do Observatório Cidadão para Segurança Hídrica Urbana com base em

gestão sustentável de bacias hidrográficas, mudanças climáticas e serviços ecossistêmicos. No

eixo horizontal aparece a pegada hídrica individual e no eixo vertical a diferença dessa pegada

hídrica entre o início e final do século XXI. Os tamanhos de círculos e cores identificam o valor

absoluto e os tipos de pegadas hídricas verde, azul e cinza. Quatro cenários são analisados;

cenários de referências [(a) diagnóstico, ou estado inicial, “sem mudanças” (ano 2000); (b)

“mudanças climáticas + aumento de urbanização + aumento de hábitos de consumo (até ano

2100)”] e cenários de intervenção [ (c ) “mudanças climáticas + aumento de urbanização, com

diminuição de consumo e menos produção de esgotos”, e (d) “idem cenário ‘c’, com inclusão de

ecotecnologias (“Technogarden-TG”, de: diminuição da urbanização, reuso de água, seguros

ambientais, e adaptação baseada em ecossistemas”)].As setas azuis indicam mudanças de

fatores que impactam positivamente e as setas vermelhas indicam mudanças de fatores que

impactam positivamente. Fonte: The WADI Lab (Water-Adaptive Design & Innovation),

EESC-USP

climatechangeé,wastewateryieldê,wastewaterreuseé,urbandrainageê,hidro-insuranceé,Ecosystem-basedAdapta on(EbA)é

climatechangeéurbandrainageé,wastewateryieldê

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