Gestão integrada dos recursos hídricos : alocação otimizada com uso conjunto de água superficial e subterrânea para redução da escassez hídrica na bacia do rio Santa Maria/RS

A falta de gestão integrada das águas superficiais e subterrâneas, aliada ao seu uso intensivo, acarretou em efeitos indesejados como escassez hídrica e perdas econômicas. A partir do conhecimento sobre as disponibilidades e demandas hídricas é possível promover estratégias de alocação otimizada de água para redução da escassez e dos custos da escassez. O uso conjunto de água superficial e subterrânea consiste no desenvolvimento de estratégias de alocação que explorem as vantagens e particularidades de cada manancial, assim reduzindo o efeito das variabilidades e incertezas na disponibilidade de água. O presente trabalho apresenta um estudo de alocação otimizada utilizando água superficial e subterrânea visando à redução da escassez hídrica, a redução no custo da escassez e o aumento no atendimento das demandas agrícolas na Bacia do Rio Santa Maria, localizada no Rio Grande do Sul/Brasil. O trabalho foi estruturado em três artigos científicos. O primeiro artigo apresenta uma revisão bibliográfica sobre o conceito, benefícios e desafios na implementação de estratégias de uso conjunto; a partir da análise das informações levantadas na revisão bibliográfica foi possível delinear estratégias que podem ser aplicadas no contexto brasileiro, embasadas nos instrumentos de gestão previstos na Política Nacional de Recursos Hídricos. O segundo artigo apresenta a obtenção das funções de benefício marginal dos usuários de água para irrigação na área estudada; estas funções são conhecidas como "curvas de demanda" e avaliam a disponibilidade de um usuário a pagar pelo recurso, de maneira que, quanto mais escasso o recurso, maior será seu valor marginal; estas funções são necessárias para a aplicação do modelo hidroeconômico Neste artigo também foi realizado um estudo do caso dos eventos de estiagem de 2006 e 2011 na Bacia do Rio Santa Maria, sendo analisados os prejuízos econômicos advindos da escassez. O terceiro artigo apresenta a aplicação do modelo hidroeconômico de alocação da água no sistema da Bacia do Rio Santa Maria; a função objetivo do modelo é minimizar o custo da escassez. Os resultados apontaram a alocação de água otimizada economicamente e os benefícios advindos da utilização de água subterrânea no atendimento das demandas, evidenciando a importância da gestão eficiente da água para flexibilizar e tornar o sistema hídrico mais resiliente.The lack of integrated management of surface and groundwater, coupled with its intensive use, has led to undesirable effects such as water shortages and economic losses. The knowledge about water availabilities and demands makes it possible to promote optimized water allocation strategies to reduce scarcity and scarcity costs. Conjunctive use of surface water and groundwater consists of the development of allocation strategies that explore the advantages and peculiarities of each source, thus reducing the effect of variability and uncertainties on water availability. This work presents an optimized allocation study using surface and groundwater to reduce water scarcity, reduce scarcity cost, and increase agricultural demand attendance in the Santa Maria River Basin, located in Rio Grande do Sul/Brazil. This work was structured in three scientific articles. The first article presents a bibliographic review about the concept, benefits and challenges in the implementation of conjunctive use strategies; from the analysis of the information collected in the bibliographic review it was possible to outline strategies that can be applied in the Brazilian context, based on the management instruments provided in the National Water Resources Policy The second article presents the obtaining of the marginal benefit curves of water used in irrigation in the studied area; these functions are known as "demand curves" and evaluate the user’s willingness to pay for the resource, so that the scarcer the resource, greater is its marginal value; these functions are input data for the hydroeconomic model. In this paper it was also studied the droughts of 2006 and 2011 in the Santa Maria River Basin, analyzing the economic losses due to the scarcity. The third article presents the application of the hydroeconomic model to solve the problem of water allocation in the Santa Maria River basin system; the objective function of the model is to minimize scarcity cost. The results showed the economically optimized water allocation and the benefits derived from the use of groundwater in meeting the demands, showing the importance of efficient water management to make water systems more flexible and resilient

Reassessing water allocation strategies and conjunctive use to reduce water scarcity and scarcity costs for irrigated agriculture in Southern Brazil

The lack of adequate management programs alongside water resources overexploitation have led to undesirable efects such as water shortages and economic losses in several regions. Optimized water allocation strategies using groundwater and surface water resources could reduce water scarcity and scarcity costs by exploring the advantages and peculiarities of each source, thus reducing the efect of variability and uncertainties on water availability. The aim of this study is to assess economic water allocation and the potential of conjunctive use of surface water and groundwater operations using a hydro-economic model to evaluate scarcity and scarcity cost at an irrigated agricultural region in Southern Brazil. Results indicated the possibility to reduce but not entirely eliminate, water scarcity and scarcity cost based solely on the reallocation of water among users and crops, without generating water deficit to users downstream. Results also pointed to the elevated potential of groundwater use as a component to reduce scarcity and its costs, mainly through economic optimized strategies integrated with surface water

Integrated water resources management : assessment of the benefits from conjunctive use of surface water and groundwater in southern Brazil

O uso de água subterrânea vem crescendo como alternativa para o atendimento das demandas hídricas, porém muitas vezes sem o manejo adequado. Este trabalho apresenta o conceito do uso conjunto dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos enquanto ferramenta para criar o elo de conexão entre o conhecimento sobre o meio físico e as decisões no âmbito da gestão da água. São identificadas possíveis estratégias de uso conjunto para uma região no sul do Brasil a partir do cálculo do potencial de benefícios econômicos com uso de ferramenta matemática de simulação e otimização hidroeconômica. Os resultados apontam redução da escassez hídrica e aumento no atendimento das demandas com o uso do manancial subterrâneo, sendo também analisada a integração das estratégias frente à legislação brasileira de recursos hídricos.Groundwater use has been increasing as an alternative to meet water demands, but often without proper management. This paper presents the concept of conjunctive use of surface and groundwater resources as a tool to create the link between knowledge about the physical environment and water management decisions. Conjunctive use strategies for a region in southern Brazil are identified from the potential economic benefits calculation with the use of mathematical simulation tool of hydroeconomic optimization. The results show a reduction in water scarcity and increase in meeting the demands with groundwater use, and also the integration of the strategies with the Brazilian legislation of water resources

Estimating recharge rates with baseflow separation in the Ibicuí watershed (south America)

Este estudo se propõe a estimar as taxas de recarga subterrânea na Bacia Hidrográfica do Rio Ibicuí, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, a partir da utilização do método de separação do escoamento de base. O principal aquífero da Bacia é o Sistema Aquífero Guarani (SAG), nas suas áreas de confinamento (Oeste) e afloramento (Central). A separação do escoamento de base foi realizada por meio do filtro numérico de Eckhardt (2005) com dados de séries históricas de vazão disponibilizados pela Agência Nacional das Águas. As estimativas de recarga foram comparadas com as características geológicas, hidrogeológicas e pedológicas encontradas na área de estudo. As taxas de recarga variaram de 88 mm/ano a 378,7 mm/ano (13% a 47%, respectivamente da precipitação efetiva nas sub-bacias, e 6% a 21% da precipitação total). Os resultados mostraram que as maiores taxas de recargaocorreram nas unidades geológicas com transmissividades mais elevadas e solos mais permeáveis, e também com precipitações médias mais elevadas. Por outro lado, as sub-bacias com baixas taxas de recarga apresentaram unidades geológicas permeáveis e unidades cristalinas impermeáveis, solos com altos teores de argila e precipitações médias reduzidas.This study aims to estimate the groundwater recharge rates in the Ibicuí Watershed, in the state of Rio Grande do Sul, using baseflow separation method. The watershed’s main aquifer is the Guarani Aquifer System, in its confined areas (West) and outcrop (Central). The baseflow separation was made with the Eckhardt (2005) numerical filter, with historical streamflow data released by the National Water Agency. The recharge estimates were compared with the geological, hydrogeological and soil found in the study area. Recharge rates ranged from 88 mm/year to 378.7 mm/year (13% and 47% respectively of the effective precipitation in the sub-watersheds, and 6% to 21% of total precipitation). The results showed that the higher recharge rates were found in the geological units with higher transmissivity and more permeable soils, and with higher average precipitation. On the other hand, sub-watersheds with low recharge rates showed permeable geologic units and crystal units, soils with high clay content and low average precipitation

Strategic payment plan for environmental services in Itaquarinchim Arroyo Basin, RS : integrating responsibilities

O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um Plano Estratégico de Pagamento por Serviços Ambientais (PEPSA) para a manutenção da qualidade da água e do solo na bacia hidrográfica do arroio Itaquarinchim, em Santo Ângelo (RS). Com base em um diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica, das ações propostas no Plano Municipal de Saneamento Básico e do Plano da Bacia Hidrográfica do Rio Ijuí, foram levantados os principais problemas ambientais existentes na bacia, definidos possíveis serviços ambientais e apontados seus benefícios. O PEPSA propõe uma análise integrada das políticas relacionadas aos recursos hídricos, relacionando-as com as metas e os objetivos dos planos analisados. Com o intuito de efetivar as ações propostas, o PEPSA sugere, após identificar possíveis fontes de recursos, a formatação de um fundo para pagamento de serviços ambientais. O PEPSA organizado de forma sistêmica pode ser compreendido como ferramenta base para a concretização de ações e metas propostas em diferentes planos e programas e, dessa forma, para a efetivação de políticas públicas.This paper aims to develop a Strategic Payment Plan for Environmental Services (SPPES), for the maintenance of water and soil quality in the watershed of Arroyo Itaquarinchim, in St. Angelo/RS. Based on an environmental assessment of the river basin, of the actions proposed in the Municipal Sanitation Plan and the Plan of Ijuí River Basin, major environmental problems in the basin were raised, also defining services and indicating possible environmental benefits. PEPSA proposes an integrated analysis of policies related to water resources, linking them with the goals and objectives of the plans analyzed. In order to accomplish the proposed actions, PEPSA suggests, after identifying possible funding sources, putting together a fund to pay for environmental services. The sistematically organized PEPSA can be understood as a base tool for effective actions and goals proposed in different plans and programs, and thus, for the implementation of public policies

INVENTÁRIO DAS EMISSÕES ATMOSFÉRICAS DAS FONTES MÓVEIS DA REGIÃO METROPOLITANA DE PORTO ALEGRE - RMPA: FROTA DIESEL/BIODIESEL

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Recharge estimation from base flow separation on the hydrographic basin of Ibicuí/RS

Este estudo se propõe a estimar as taxas de recarga aquífera na Bacia Hidrográfica do Rio Ibicuí, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, a partir da utilização do método de separação de escoamento de base, utilizando o filtro numérico de Eckhardt (2005) com dados de medição de vazão disponibilizados pela Agência Nacional de Águas. A partir dos resultados obtidos foi realizada uma comparação entre as taxas de recarga com as características geológicas, hidrogeológicas e tipologias de solo encontradas na Bacia do Rio Ibicuí. As taxas de recarga variaram entre 13% e 47%. A partir desta análise foram apontados diversos fatores que podem explicar as variações nas taxas de recarga nas sub-bacias da Bacia do Rio Ibicuí, como variações nas precipitações nas sub-bacias, heterogeneidade geológica e hidrogeológica, e composições distintas dos solos da região. Além disso, foi realizada uma comparação das medições de níveis d’água em piezômetros localizados na Bacia do Rio Ibicuí que apontou uma correlação entre os valores de precipitação, vazão e nível d’água medidos com os valores de vazão de base obtidos no presente estudo.This study aims to estimate the rates of aquifer recharge in Ibicuí Basin, located in the state of Rio Grande do Sul, from the use of the method of base flow separation using the numeric filter of Eckhardt (2005 ) with flow measurement data available from the National Water Agency. The results obtained of recharge rates were compared with the geological, hydrogeological and soil types found in the River Basin Ibicuí characteristics. The recharge rates varied between 13% and 47%. From this analysis were pointed out several factors that might explain variations in recharge rates in the sub-basins of the Ibicuí Basin, as variations in rainfall in the sub-basins, geological and hydrogeological heterogeneity and different compositions of soils in the region. Furthermore, a comparison of measurements of water levels in piezometers located in Ibicuí Basin pointed out that a correlation between the amounts of precipitation, flow and water level measured values with the base flow values obtained in the present study

Recharge estimation from base flow separation on the hydrographic basin of Ibicuí/RS

Este estudo se propõe a estimar as taxas de recarga aquífera na Bacia Hidrográfica do Rio Ibicuí, localizada no Estado do Rio Grande do Sul, a partir da utilização do método de separação de escoamento de base, utilizando o filtro numérico de Eckhardt (2005) com dados de medição de vazão disponibilizados pela Agência Nacional de Águas. A partir dos resultados obtidos foi realizada uma comparação entre as taxas de recarga com as características geológicas, hidrogeológicas e tipologias de solo encontradas na Bacia do Rio Ibicuí. As taxas de recarga variaram entre 13% e 47%. A partir desta análise foram apontados diversos fatores que podem explicar as variações nas taxas de recarga nas sub-bacias da Bacia do Rio Ibicuí, como variações nas precipitações nas sub-bacias, heterogeneidade geológica e hidrogeológica, e composições distintas dos solos da região. Além disso, foi realizada uma comparação das medições de níveis d’água em piezômetros localizados na Bacia do Rio Ibicuí que apontou uma correlação entre os valores de precipitação, vazão e nível d’água medidos com os valores de vazão de base obtidos no presente estudo.This study aims to estimate the rates of aquifer recharge in Ibicuí Basin, located in the state of Rio Grande do Sul, from the use of the method of base flow separation using the numeric filter of Eckhardt (2005 ) with flow measurement data available from the National Water Agency. The results obtained of recharge rates were compared with the geological, hydrogeological and soil types found in the River Basin Ibicuí characteristics. The recharge rates varied between 13% and 47%. From this analysis were pointed out several factors that might explain variations in recharge rates in the sub-basins of the Ibicuí Basin, as variations in rainfall in the sub-basins, geological and hydrogeological heterogeneity and different compositions of soils in the region. Furthermore, a comparison of measurements of water levels in piezometers located in Ibicuí Basin pointed out that a correlation between the amounts of precipitation, flow and water level measured values with the base flow values obtained in the present study