IV TRANSPORTE DE POLUENTES E CENTRAIS HIDRELÉTRICAS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO IJUÍ, RS, BRASIL.

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina IV TRANSPORTE DE POLUENTES E CENTRAIS HIDRELÉTRICAS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO IJUÍ, RS, BRASIL. Zuleica Souza dos Santos(1) Química Industrial; Mestre e Doutoranda em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, IPH/UFRGS. Profa. Departamento de Ciências Exatas e da Terra, URI-Santo Ângelo, RS; Coordenadora de Projetos do Pólo de Inovação Tecnológica das Missões, convênio SCT- RS. Ricardo Dourado Furtado(2) Agrônomo; Mestre e Doutorando em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, IPH/UFRGS. Sérgio João de Luca(3) Engenheiro Civil; Prof. Titular IPH/UFRGS. Endereço(3) : Rua Marques do Pombal 327 / 901, P. Alegre / RS. (0xx51) e- mail: dlk@vortex.ufrgs.br RESUMO Este trabalho foi realizado com a finalidade de diagnosticar os impactos dos aproveitamentos hidrelétricos, já existentes, sobre os múltiplos usos da água na bacia hidrográfica do rio Ijuí, situada no noroeste do Estado do RS. Na situação atual de carência de energia, a região em estudo se prepara para receber outras pequenas centrais hidrelétricas e, por isso, conhecer a situação atual, para comparar com a nova intervenção impactante, torna-se necessária e fundamental para o gerenciamento da bacia. O estudo foi realizado através da simulação com o modelo computacional QUAL 2E, utilizando como dados de entrada os resultados de monitoramento da qualidade da água realizado no período de dezembro de 2000 a novembro de 2001, associado a dados obtidos durante o inventário hidrelétrico, realizado pela CEEE, no ano de Foram simuladas as seguintes

2 variáveis: DBO5, oxigênio dissolvido, fósforo dissolvido e orgânico, nitrogênio orgânico, amônia, nitrato, nitrito e coliformes fecais. A simulação do oxigênio dissolvido identificou elevada saturação de oxigênio, reforçada na presença das hidrelétricas, o que demonstrou um efeito benéfico destes empreendimentos na bacia. O déficit crítico de oxigênio ocorreu no trecho correspondente ao município de Santo Ângelo. Ocorreu redução da DBO5 de montante para jusante; o nitrogênio orgânico apresentou o maior valor no trecho de Ijuí; amônia, nitrito e nitrato apresentaram baixos valores; os teores de fósforo simulados por outro lado, diminuíram na direção da foz.. O tempo médio de deslocamento dos poluentes na bacia é de 9,438 dias. A análise dos resultados demonstrou que as pequenas centrais hidrelétricas existentes na bacia não comprometem a qualidade das águas, não interferindo nos usos pretendidos. PALAVRAS-CHAVE: bacia hidrográfica, simulação, impacto ambiental, reservatórios. INTRODUÇÃO O gerenciamento dos recursos hídricos passa pela formulação de um plano diretor de bacia hidrográfica que, para sua eficiência espacial e temporal, necessita de ferramentas adequadas de projeção e simulação de qualidade das suas águas. Os modelos matemáticos de simulação tem sido empregados em Sistemas de Apoio à Decisão no gerenciamento de bacias hidrográficas (Beajouan, 2001). Além dos aspectos hidrológicos e hidráulicos, tais modelos devem ter a capacidade de simular a variação da qualidade dos recursos hídricos provocada pela ocupação antrópica da bacia. Este trabalho utiliza o modelo de simulação QUAL2E para avaliar as condições atuais da bacia hidrográfica do rio Ijuí, tendo em vista que esta bacia está planejada para a implantação de várias pequenas centrais hidrelétricas ao longo dos próximos 10 anos, devido a necessidade urgente de produção de energia elétrica. Neste sentido, a principal contribuição deste trabalho será a simulação de impactos ambientais provocados por estas atividades na bacia hidrográfica do rio Ijuí e, em especial, das pequenas centrais hidrelétricas já existentes. A bacia hidrográfica do rio Ijuí é uma sub-bacia do rio Uruguai, situada no Estado do Rio Grande do Sul, com uma área de km2 e extensão de 835 km, nasce em uma altitude de 400 m, próximo ao município de Ajuricaba, interior noroeste do Estado. Da sua nascente adota uma direção leste-oeste, atravessando o planalto sul-riograndense, formado por rochas basálticas, de colinas suaves e vales rasos, atravessando um total de 38 municípios, na região noroeste e tendo sua foz situada no município de Pirapó. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho foi realizado utilizando os dados de qualidade da água coletados durante monitoramento do rio Ijuí no período de dezembro de 2000 a novembro de 2001, pelo Laboratório de Águas e Saneamento da URI, Santo Ângelo, em um convênio na URI com a Secretaria de Ciência e Tecnologia do Estado do RS. Os dados do monitoramento foram associados aos dados produzidos durante o estudo para implantação dos novos aproveitamentos hidrelétricos na região (CEEE, 2000).

3 A bacia foi dividida em 19 trechos utilizando as plantas do Serviço Geográfico da 1a Divisão de Levantamento do Exército, digitalizadas pelo software Microstation 95, no Laboratório de Geoprocessamento da URI, Santo Ângelo. As cargas potenciais poluidoras da bacia do Rio Ijuí foram determinadas e adotadas para simulação no modelo computacional QUAL2E, com os trechos do rio numerados de montante para jusante e denominados conforme a proximidade com ponto característico na cidade ou posição geográfica. A análise de cargas potenciais da bacia hidrográfica foi baseada em cálculos produzidos a partir de coeficientes determinados no Rio Grande do Sul e citados em vários trabalhos realizados no IPH/UFRGS (De Luca et al, 1996). Foram calculadas as cargas potenciais devidas a população urbana e rural, a drenagem pluvial urbana, as fontes difusas rurais, a contribuição dos animais de pequeno e grande porte, as cargas devidas a precipitação, à poluição da água subterrânea, irrigação, efluentes industriais (alimentícia e metal-mecânica, os mais expressivos na região). As vazões utilizadas, nos cálculos e simulação, foram retiradas das médias dos últimos 40 anos obtidos pelos postos fluviométricos da CPRM, colocados na região (CEEE, 2000). Os dados de população e animais de pequeno e grande porte foram retirados do censo brasileiro, conforme IBGE, O emprego do QUAL2E foi realizado em regime permanente (steady state) na avaliação do impacto de despejos poluentes pontuais e não pontuais, em conjunto com o monitoramento de qualidade realizado. Os 19 trechos simulados, com 167 elementos computacionais, foram separados a cada 5 km, caracterizados com suas cargas poluentes. Os coeficientes utilizados foram baseados em dados anteriores, dentro da bacia hidrográfica (Bauermann, 1994, e Santos, 2001). Foram simuladas as seguintes variáveis: demanda bioquímica de oxigênio (DBO5 ), oxigênio dissolvido (OD), fósforo dissolvido, fósforo orgânico, nitrogênio orgânico, amônia, nitrato, nitrito e coliformes fecais. RESULTADOS Os usos dos recursos hídricos da bacia do Rio Ijuí são os usos previstos para classe 2, CONAMA 20/86. Os tipos de cultura agrícola desenvolvida na bacia são, principalmente, soja, milho, trigo e, em menor proporção, outras plantas como aveia, pastagem para animais, canola, etc. Os coeficientes das taxas de reação seguiram valores semelhantes aos empregados, anteriormente, na bacia (Santos, 2001). Os coeficientes de reaeração foram adotados conforme a fórmula de O Connor e Dobbins(1958) apud Brown e Barnwell (1987), Opção 3. A opção foi a que melhor se ajustou ao perfil das concentrações de oxigênio dissolvido nos trechos simulados da bacia. Os parâmetros de oxigênio dissolvido apresentaram-se, na maior parte da bacia, com teores acima do recomendado para enquadramento como classe 1 do CONAMA 20/86, sendo exceção um trecho dentro do município de Santo Ângelo. Este trecho pode ser considerado

4 como classe 2. Avaliando os menores valores de OD observa-se uma saturação média de 80,1%, o que identifica a excelente oxigenação das águas da bacia. Neste sentido o déficit crítico de oxigênio ocorre após 2,25 dias na bacia, com um déficit de 3,23 mg/l de OD, no município de Santo Ângelo. Analisando a simulação de oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio, Figura 1, percebe-se o efeito da presença das pequenas centrais hidrelétricas (em número de sete), simuladas na bacia, que determinam um aumento na oxigenação das águas. Isto é um efeito benéfico para o ecossistema. Também se observa a redução da DBO5, de montante para jusante, da bacia, considerando que a montante, próximo à nascente, se situa a maior densidade demográfica, associada a presença de parque industrial de maior influência na bacia. Figura 1- Perfil de OD e DBO5 simulados, ao longo do percurso no Rio Ijuí, RS. Nos primeiros 85 km da bacia as águas podem ser classificadas como classe 2 enquanto, nos demais trechos da bacia, podem ser classificados como classe 1. Esta classificação, favorável ao ambiente natural torna-se interessante tendo em vista que a bacia é, por excelência, agrícola e começa a ter um bom desenvolvimento também na criação de animais. Comparando os dados de monitoramento com os dados de simulação observa-se valores do monitoramento superiores aos simulados e, como os dados da simulação levaram em conta também resultados de um longo período decidiu-se não interferir na tendência apontada já que se torna imprecisa a avaliação apenas com um ano de dados. Os dados de DBO5 na bacia tiveram seus valores de simulação entre 4,27 mg/l a 0,07 mg/l, de montante para jusante. A Figura 2 reporta o comportamento da simulação realizada para o nitrogênio sob a forma de amônia e nitrogênio orgânico. Observa-se que até os 320 km iniciais (64 elementos computacionais) a forma de amônia predomina sobre o nitrogênio orgânico, inclusive, nos trechos iniciais (50 km) em valores acima do recomendado pela Resolução 20/86, que comprometem a sobrevivência dos peixes, caracterizando prejuizo para o ecossistema. O nitrogênio orgânico variou entre 1,01 mg/l e 0,39 mg/l, com este máximo acontecendo junto ao município de Ijuí, no início da bacia, e, o mínimo, junto a foz, no município de Pirapó. Ocorre inversão, com aumento da forma de nitrogênio orgânico a partir de Santo Ângelo e os valores de amônia já se apresentam em valores ascendentes, melhorando a qualidade da água neste aspecto. A partir disso, a própria permanência das espécies de peixes mais nobres podem ser privilegiadas no ambiente. Figura 2- Perfil de Nitrogênio orgânico e amônia, ao longo do percurso na bacia hidrográfica do rio Ijuí, no RS.

5 A Figura 3 mostra o perfil do nitrogênio oxidado, na forma de nitrito e nitrato. Percebe-se que a concentração de nitrato aumenta substancialmente na bacia mas se preserva dentro dos valores recomendados pela Resolução 20/86 do CONAMA. Já os valores de nitrito, no início da bacia (75 km), estão acima do recomendado, sofrendo uma acentuada queda do meio para o final da bacia, caracterizando as excelentes taxas de oxidação do ambiente, o que determina a oxidação deste componente para nitrato, menos prejudical aos seres vivos.. Os coeficientes menores de oxidação de nitrito ocorreram nos trechos de Ijuí, Santo Ângelo e Entre-Ijuís, com 0,9 dia-1.fazendo a relação com o posicionamento das centrais hidrelétricas, aparentemente, elas não interferem nos valores de nitrogênio, exceto considerando a melhoria do oxigênio dissolvido, no entanto, os valores deste parâmetro, em relação aos locais onde se encontram as PCHs (pequenas centrais hidrelétricas), aparentemente não há maior correlação. Figura 3- Perfil de nitrogênio sob a forma de nitrito e nitrato na bacia hidrográfica do rio Ijuí, no RS. A Figura 4 apresenta o perfil de fósforo obtido na simulação da bacia hidrográfica do rio Ijuí. Observa-se que os valores apresentados pelo fósforo dissolvido e orgânico, encontramse acima do recomendado pela legislação atual, em toda a bacia, principalmente no início, demonstrando a necessidade de atitudes que diminuam a presença deste poluente nas águas da bacia, principalmente pelo tratamento do esgoto sanitário. Ocorre uma queda no fósforo orgânico de montante para jusante, caracterizando a maior densidade demográfica de montante sobre jusante na bacia, com a maior carga de esgoto doméstico. Figura 4- Perfil de fósforo dissolvido e orgânico na bacia hidrográfica do rio Ijuí, no RS. Neste poluente também não transparece efeito das centrais hidrelétricas situadas na bacia. Nenhuma percepção que diferencie o fósforo a partir da localização destes empreendimentos. A Figura 5 mostra a presença de coliformes fecais na bacia hidrográfica do rio Ijuí, a partir da carga poluente destes organismos no cenário atual. Observa-se uma queda de montante para jusante na densidade de coliformes fecais e, em toda a bacia, durante a simulação houve uma obediência aos limites determinados pela Resolução 20/86 do CONAMA, no seu artigo 26, assim como o preconizado pela Resolução 274/2000, do

6 mesmo Conselho. A tendência das modificações ocorridas neste quesito classificatório da qualidade das águas, no aspecto sanitário está correta, no entanto, nos valores do monitoramento existem valores superiores ao simulado, identificando a falta de relação entre os dados utilizados na simulação e o monitoramento anual. È necessário que se realize um maior número de levantamentos na bacia, para através de um número maior de dados se trabalhar os coeficientes e, a partir disso, concordância na simulação com os resultados de monitoramento. O tempo de deslocamento dos poluentes da nascente até a foz, em cada trecho, assim como o tempo total de detenção na bacia é de 9,438 dia. Este dado hidráulico demonstra que, praticamente, uma partícula de matéria orgânica carbonácea inserida no início da bacia pode ser degradada mas a matéria orgânica nitrogenada não completará sua transformação no rio Ijuí, podendo completar sua degradação no rio Uruguai. Isto identifica o compromisso que o gerenciamento da bacia tem com a qualidade do rio Uruguai, a partir dos poluentes colocados na bacia. Também é importante considerar a possibilidade da implantação das novas centrais hidrelétricas e a alteração que este meio natural poderá sofrer, não apenas na qualidade da água mas na modificação hidráulica inserida na bacia. A simulação que avalie as novas cargas poluentes a serem geradas na bacia nos próximos anos e o comprometimento do ecossistema com estes novos empreendimentos, assim como o fornecimento de subsídios que propiciem formas adequadas de gerenciamento, frente a esta necessidade de geração de energia. A simulação deste novo cenário junto ao cenário atual pode fornecer encaminhamentos capazes de reprimir problemas mais sérios e manter a adequação do sistema aos novos tempos de desenvolvimento, no respeito ao ambiente natural e a melhoria da qualidade de vida dos habitantes da bacia hidrográfica. Figura 5- Perfil da densidade de coliformes fecais na bacia hidrográfica do rio Ijuí, no RS. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES A simulação permitiu verificar que existe uma diferença marcante entre os primeiros 400 km da bacia, onde existe a maior densidade demográfica, em relação ao restante da bacia. Praticamente toda a bacia pode ser enquadrada como classe 2 (CONAMA 20/86), exceto fósforo, considerando-se os dados médios da simulação. A presença das atuais pequenas centrais hidrelétricas, considerando os dados simulados, praticamente, não compromete a qualidade da água da bacia hidrográfica. No que diz respeito a presença de oxigênio dissolvido até contribuem positivamente. A armazenagem de fósforo nas PCHs não foi detectada, pois as mesmas tem curto tempo de detenção e não estratificam, o que implica na segurança de não haver, no futuro, a possibilidade de ocorrência de florações de fitoplâncton.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAUERMANN, A.A Apoio à decisão em recursos hídricos: integração de planilha eletrônica com modelo de simulação de qualidade da água. Dissertação de mestrado. IPH/UFRGS. Porto Alegre, RS. 115f. BEAJOUAN, V.; DURAND, P.; RUIZ, L Modelling the effect of the spatial distribution of agricultural practices on nitrogen fluxes in rural catchments. Rennes, France. Ecological Modelling. 137 (1): p CEEE Inventário hidrelétrico da sub-bacia 75. Relatório geral. Porto Alegre. DE LUCA, S.J.; PRATES, S Simulação de qualidade e tratamento no rio dos Sinos. Relatório final. Porto Alegre. IPH/UFRGS. Cliente Magna Engenharia S.A. CONRHIGS. SANTOS, Z. S Simulação da qualidade da água de bacia urbano-rural utilizando QUAL2E. Dissertação (Mestrado). IPH/UFRGS. Porto Alegre, BR, RS. 96p.