Post on 02-Aug-2020
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).
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 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
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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).
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
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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#
0.20#
0.40#
0.60#
0.80#
1.00#
hazard(risk)#
vulner.(risk)#
exposure#(risk)#
ac<ons#before#
disaster#
ac<ons#during#disaster#
ac<ons#aAer#
disaster#
1960C1990#
2010C2040#
2040C2070#
2070C2099#
0.00#
0.20#
0.40#
0.60#
0.80#
1.00#
hazard(risk)#
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disaster#
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disaster#
ac<ons#aAer#
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1960C1990#
2010C2040#
2040C2070#
2070C2099#
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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).
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
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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
Áre
as ir
riga
das
(h
a)
Ano
WAVES_Max
WAVES_Min
PISF_Max
PISF_Min
NLTA_Max
NLTA_Min
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40
50
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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
climatechangeéurbandrainageéwastewateryieldé