Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84822
Tipo: Dissertação
Título: Uso de geoprocessamento para o aperfeiçoamento da gestão da qualidade da água em reservatório de região semiárida
Título em inglês: Use of geoprocessing for improving water quality management in reservoirs of semi-arid regions
Autor(es): Silva, Fernanda Helena Oliveira da
Orientador: Lopes, Fernando Bezerra
Palavras-chave em português: Área de Preservação Permanente;Sensoriamento remoto;Sensor Landsat;Nitrogênio;Fósforo
Palavras-chave em inglês: Permanent preservation area;Phosphor;Nitrogen;Landsat;Remote sensing
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Data do documento: 2018
Citação: SILVA, Fernanda Helena Oliveira da. Uso de geoprocessamento para o aperfeiçoamento da gestão da qualidade da água em reservatório de região semiárida. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: As regiões semiáridas apresentam alto risco de seca e são consideradas uma das regiões mais povoadas do mundo. A perda da qualidade da água em reservatórios superficiais é um grave problema nessas regiões. Mudanças no uso e cobertura da terra podem intensificar de modo incontrolável processos danosos à qualidade hídrica, sobretudo, em Áreas de Preservação Permanente (APP’s). Nesse contexto, o uso do sensoriamento remoto contribui para melhorar a gestão da água porque permite integrar informações dispersas em sistemas geográficos de informação. Nesse contexto, destacam-se as bacias hidrográficas como sistemas de gestão importantes em regiões semiáridas, devido ao seu papel para a manutenção dos recursos hídricos uma vez que a produção de cargas de nutrientes por ela representa complexo fator de deterioração da qualidade hídrica. Portanto, objetivou-se nesse estudo determinar a correlação entre os atributos limnológicos do reservatório e o uso da terra em Áreas de Preservação Permanente (APP’s) de sua bacia de contribuição e estimar as cargas de nutrientes, nitrogênio (N) e fósforo (P), produzidos pelas principais fontes naturais e antrópicas em uma bacia hidrográfica do semiárido brasileiro. As amostras de água foram coletadas em quatro pontos no reservatório General Sampaio localizado na Bacia hidrográfica do Curu, Ceará, Brasil, no período de 2014 a 2016. Os atributos limnológicos utilizados foram clorofila-a, nitrogênio total, fósforo total e transparência. Para os anos de 2009 a 2013 os dados de qualidade da água foram adquiridos na página da Fundação Cearense de Meteorologia – FUNCEME. Para alimentar o inventário da bacia hidrográfica buscaram-se dados no Instituto de Pesquisa e Estatística Econômica do Ceará - IPECE, Empresa Brasileira de Pesquisa agropecuária - Embrapa e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística-IBGE, assim como dados encontrados na literatura científica. Para a classificação do uso da terra utilizaram-se imagens dos sensores TM a bordo dos satélites Landsat 5e 7 e OLI a bordo do Landsat- 8. A delimitação das APP’s foi realizada com base no Modelo Digital de Elevação Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Os dados orbitais foram processados através dos softwares: ArcGis 9.3 e ENVI 4.5 e para a determinação das cargas diárias e anuais de N e P foi utilizado o modelo GWLF. Este modelo foi desenvolvido para uma interface SIG, o software MapShed, sendo um modelo hidrológico concentrado. Utilizaram-se também fatores de emissão para estimar as cargas anuais de N e P. Para os dados de entrada dos dois modelos utilizou-se: modelo digital de elevação do terreno (SRTM), imagem de satélite (Landsat 8), mapa de solos do Brasil, dados municipais de pluviometria, pecuária, agricultura, consumo de água e população, assim como dados baseados na literatura quanto à perda de solos, concentração de nutrientes por tipo de solo, concentração de nutrientes em excretas de animais e concentração de nutrientes na água da chuva. O uso e ocupação do solo nas APP’s apresentou correlação significativa entre a área com solo exposto e a transparência da água (-0,53), e entre o índice de clorofila-a (0,43). A diferença entre as faixas de mata ciliar de 30 e de 100 metros indicou que para uma faixa de maior extensão, a presença de vegetação influencia mais do que sua ausência, ocorrendo o oposto para uma faixa de menor extensão. Para o modelo GWLF, as cargas de N de fontes naturais representaram 34,5% do total e para o modelo de fatores de emissão foram de 25,4%. Em relação às fontes antrópicas, esse percentual chega a 65,5% e 74,6% para o GWLF e os fatores de emissão, respectivamente. Os modelos, de uma forma geral, demonstraram que os aportes de nutrientes (N e P) oriundos de atividades antrópicas superaram os aportes naturais, sendo a agricultura e a pecuária as principais fontes de N e P. Portanto, destaca-se a necessidade de mudanças no modelo de agropecuária adotado na região, melhorando as práticas de manejo nessas áreas para promover a redução das cargas de nutrientes e sedimentos aportados ao reservatório.
Abstract: Semi-arid regions face high risk of drought, being one of the most peopled regions in the world. The loss of water quality in surface reservoirs is a serious problem in those regions. Changes in land use and land cover can uncontrollably intensify water-degrading processes, especially in Permanent Preservation Areas (APPs). In this context, the use of remote sensing contributes to improved water management by allowing the integration of scattered data in geographic into geographical information systems. Moreover, in semi-arid regions, hydrographic basins stand out as an important management system, due to their role in the maintenance of water resources, since there are the source of nutrient loads which represent a complex factor in the water quality degradation. The objective of this study was to determine the correlation between the limnological attributes of the reservoir and land use in Permanent Preservation Areas (APP's) within the basin and to estimate the nutrient, nitrogen (N) and phosphorus (P) produced by the main natural and anthropogenic sources in a Brazilian semiarid basin. The water samples were collected at four points in the General Sampaio reservoir, Ceará, Brazil, from 2014 to 2016. The limnological attributes used were chlorophyll-a, total nitrogen, total phosphorus and transparency. For the years 2009 to 2013 the water quality data were acquired at the Foundation Cearense de Meteorologia – FUNCEME homepage. Data were collected from the Institute of Research and Economic Statistics of Ceará - IPECE, the Brazilian Agricultural Research Company - Embrapa and the Brazilian Institute of Geography and Statistics - IBGE, as well as data from the scientific literature. Landsat 5 and 7/TM images and Landsat-8/OLI images were used in the land use and land cover classification. The delimitation of the APPs based on the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). The orbital data were processed with ArcGis 9.3 and ENVI 4.5 , whereas the GWLF model was applied to determine e daily and annual loads of N and P. This is a concentrated hydrological model with a GIS interface ( MapShed software). Emission factors were used to estimate the annual N and P loads. The input data for the two models were: SRTM Digital Elevation Model, satellite image (Landsat 8), soil map Brazil, municipal data on rainfall, livestock, agriculture, water consumption and population, as well as data from literature on soil losses, nutrient concentration by soil type, nutrient concentration in animal excreta and nutrient concentration in soil derived from overland flow of precipitation. Land use and land cover assessment in the APP showed that there is a significant and inverse correlation between the area occupied by bare soil and water transparency (-0.53), and between a significant and direct correlation between the area occupied by bare soil and the chlorophyll-a index (0.43). The difference between the size of the buffering zone (30 and 100 meters) of riparian forest indicated that the larger buffer is more effective in the presence of vegetation, whereas in the lack of vegetation, the smaller buffer has large effects. GWLF model results indicated that N loads from natural sources accounted for 34.5% of the total load whereas for the emission model factors they accounted 25.4%. In relation to anthropogenic sources, this percentage reaches 65.5% and 74.6% for GWLF and emission factors, respectively. The models, in general, showed that the nutrient inputs (N and P) from anthropic activities exceeded the natural inputs, with agriculture and livestock being the main sources of N and P. Therefore, changes in the agricultural model adopted in the region need changes so as to improve management practices in these areas to promote the reduction of nutrient and sediment loads to the reservoir.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84822
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0001-9462-513X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7466727914513716
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-8285-2925
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1769946525156705
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGENA - Dissertações defendidas na UFC

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2026_dis_fhosilva.pdf2,39 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.