Influência da estrutura espacial dos geossistemas na regionalização dos parâmetros de qualidade da água: um estudo de caso na Alta Bacia do Piracicaba-Jaguari, sudeste do Brasil

Autor(es)

Danilo Francisco Trovo Garofalo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Geociências
• Data de defesa: 2017-12-07

Membros da banca

Marcos César Ferreira; Sueli Yoshinaga Pereira; Veraldo Liesenberg; Archimedes Perez Filho; Andréia Medinilha Pancher

• Orientador: Marcos César Ferreira

Resumo

A composição físico-química e microbiológica das águas de um determinado curso d¿água é condicionada pelas características geomorfológicas, geológicas, pedológicas, climáticas, vegetação natural e pelos padrões de uso e ocupação da terra da bacia hidrográfica correspondente. A qualidade da água pode ser analisada checando-se diferentes parâmetros. Todavia, em virtude do alto custo, análises periódicas de parâmetros de qualidade das águas (PQA) são realizadas apenas para uma pequena parcela dos corpos d¿água brasileiros. Portanto, a busca por técnicas e métodos alternativos à análise in situ, que possibilitem a predição de valores de PQA é pertinente e atual. Esta tese de doutorado apresenta um procedimento metodológico para regionalização de parâmetros de qualidade da água de sub-bacias hidrográficas sem monitoramento in situ. O procedimento baseia-se no cálculo de valores de características biofisiográficas da paisagem de sub-bacias (4ª ordem), realizada por meio de técnicas de análise espacial e de dados de sensoriamento remoto, integrados a dados de qualidade da água obtidos a partir de métodos de regressão. A área de estudo selecionada é a alta bacia do rio Piracicaba-Jaguari (Bacia PJ), localizada no sul do Estado de Minas Gerais. A predição sugerida foi baseada no levantamento de 27 variáveis biofisiográficas (variáveis explicativas) para 44 sub-bacias e de 12 PQA (variáveis resposta), aferidos em 12 sub-bacias, em triplicata, nas quatro estações do ano, totalizando 144 análises para cada um dos PQA. Um total de 120 amostras foram reservadas para treinamento (83,33%) e 24 para validação (16,67%). Os algoritmos Support Vector Regression (SVR) e K Nearest Neighbors Regression (K-NNR) foram utilizados como modelos preditores para se estimar valores dos PQA, para 32 sub-bacias. O desempenho dos modelos SVR e k-NN foi avaliado utilizando o erro médio absoluto, o erro médio percentual absoluto e o coeficiente de determinação (R2). Os resultados mostraram que o modelo K-NNR apresentou o melhor desempenho. Posteriormente, foram mapeadas regiões de qualidade de água (RQA) compostas por grupos homogêneos de sub-bacias hidrográficas, baseadas no conjunto de características formadas pelos PQA e por variáveis biofisiográficas, das 44 sub-bacias analisadas. O procedimento para a análise dos grupos homogêneos de sub-bacias (RQA) seguiu os pressupostos do método hierárquico de Ward. O número de RQA foi definido com a aplicação do método do índice de silhueta. Como resultado final da metodologia proposta, são apresentados dois níveis de regionalização das sub-bacias hidrográficas da Bacia PJ, um composto por duas RQA e outro composto por três RQA. A Região I é ocupada em sua maioria por florestas e suas sub-bacia, tanto no período seco quando no chuvoso, sãos as que mais apresentaram valores dos PQA em conformidade com a Resolução CONAMA nº 357, de 2005. De modo geral, as Regiões II e III são ocupadas por cultivos agrícolas e pastagens, entremeados a fragmentos florestais, além de núcleos urbanos. As sub-bacias das Regiões II e III foram as que mais apresentaram PQA em desconformidade com a Resolução CONAMA nº 357, de 2005. Ao propor um método capaz de descrever padrões de qualidade da água em sub-bacias hidrográficas que não dispõem de monitoramento periódico, como é o caso de regiões brasileiras, este trabalho se configura em uma contribuição à gestão de recursos hídricos em áreas de mananciais (AU)

• Processo FAPESP: 13/22185-2 - Influência da estrutura espacial dos geossistemas na regionalização de parâmetros de qualidade da água na alta bacia do rio piracicaba-jaguari (mg)
• Beneficiário: Danilo Francisco Trovo Garofalo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado