CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II.1.3

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1 PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E MUNDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA COMPONENTE II Compreensão da base de recursos naturais da bacia do Rio Amazonas Subprojeto II.1 Pesquisa focalizada Atividade II.1.3 Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas Relatório Final CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II.1.3 Manaus Brasil

2 2 PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E A MUDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA Atividade II.1.3 Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas Relatório do Produto CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II.1.3. Coordenação da Atividade Norbert Fenzl Consultor Naziano P. Filizola Jr. Novembro 2014

3 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO CARACTERÍSTICAS GERAIS DO SISTEMA GERADO PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ETAPA 1: Sistematização dos dados de campanhas e séries históricas Gráficos: cota, vazão e sedimentos em suspensão Figuras: medição de vazão Mapas: qualidade da água ETAPA 2: Compilação dos dados e montagem de um modelo de base ETAPA 3: Preparação dos sistemas para recepção dos dados e inserção destes na base RESULTADOS PLATAFORMA GOOGLE EARTH MAPAS DE QUALIDADE DA ÁGUA ANAMORFOSE CONSIDERAÇÕES COTAS... 20

4 4 CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II INTRODUÇÃO O presente documento constitui-se no PRODUTO 2 no escopo dentre aqueles programados para a construção e apresentação da base de dados da Atividade II.1.3. Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas, no escopo da Componente II: Compreensão da base de recursos naturais da bacia do Rio Amazonas, do Subprojeto II.1 Pesquisa focalizada, do PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E MUNDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA. De acordo com os documentos já produzidos sobre as campanhas realizadas nos dois grandes sistemas fluviais objetos de estudo da atividade em pauta, ou seja: Solimões/Amazonas e Madeira/Amazonas se faz necessário sistematizar em uma única base de dados os resultados já produzidos. Os dois sistemas fluviais foram amostrados através de campanhas de campo realizadas de carro e/ou de barco. Nestas campanhas foram realizadas medições de vazão com um Perfilador de Corrente Doppler-Acústico (ADCP) e coleta de água e sedimentos utilizando sempre que possível amostradores para coleta em superfície e em profundidade. Estes procedimentos exigem em sua etapa complementar um sistema para arquivamento eletrônico de dados que possibilite em ambiente computacional processar e analisar os dados resultantes dos procedimentos de coleta e análise de água e sedimentos. 2. OBJETIVO Confeccionar uma base de dados em Software especialista e em plataforma de Sistema de Informações Geográficas (SIG) ou assemelhada no contexto do Projeto Gerenciamento Integrado e Sustentável dos Recursos Hídricos Transfronteiriços na Bacia Hidrográfica Amazônica Considerando a Variabilidade e a Mudança climática (OTCA/GEF/UNEP GEFAM) - Subprojeto/Atividade de Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas, bem como possibilitar a consulta por outros especialistas que participem do mesmo projeto. 3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DO SISTEMA GERADO O referido sistema irá possibilitar a realização de análises espaciais, estatísticas e de visualização 1D e 2D. Assim serão possíveis obter saídas gráficas e em mapa, bem como em forma de tabelas. Os produtos gerados por esta base servirão à construção de mapas temáticos em ambiente de computador visando o desenvolvimento das tarefas que são partes dos produtos previstos na atividade em pauta.

5 5 4. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS A confecção da base de dados foi divida em três momentos. Na Etapa 01 foi realizado uma reunião dos dados coletados nas campanhas (Solimões-Amazonas e Madeira-Amazonas) e dados de referências pré-existentes em montagem da base de metadados. Na Etapa 02 foi feito a compilação dos dados e montagem de um modelo da base a ser utilizada (HYDRACCESS e SIG). Por último, na Etapa 03 foi preparado o sistema para recepção dos dados e inserção destes na base. O desenvolvimento das atividades está representado no fluxograma abaixo (Figura 01). Figura 1 Fluxograma do processo de confecção da Base de Dados. Fonte: Thiago Marinho, ETAPA 1: Sistematização dos dados de campanhas e séries históricas A Atividade II.1.3 realizou duas campanhas. A primeira de fevereiro a abril de 2013 no Rio Solimões-Amazonas no trecho que compreende as estações de Tabatinga à Santarém. A segunda em outubro de 2013 nos Rios Madeira e Amazonas no trecho das estações de Porto Velho à Santarém. Ao todo foram 12 estações visitadas na primeira campanha e 10 estações na segunda. Foram coletados dados de cota, vazão líquida (ADCP), sedimentos em suspensão e qualidade da água. Para o conjunto de dados foi produzido um pacote de gráficos, figuras e mapas para compôr o banco de dados e representar os valores de forma estatística e especial Gráficos: cota, vazão e sedimentos em suspensão Para cada estação visitada foi resgatada sua série histórica no período de 30 anos ou no máximo de tempo coletado para cada parâmetro analisado. Os dados históricos foram extraídos do banco de dados da Agência Nacional de Água (hidroweb.ana.gov.br/) e do Observatório HYBAM ( É importante lembrar que nem todas as estações possuem dados históricos para todos os parâmetros analisados. Além disso, os parâmetros de qualidade da água não possuem, em

6 6 nenhuma estação, uma séria histórica passível de realização de médias diárias ou mensais como pode ser feito com os demais dados, por isso sua ausência nos registros. PARÂMETROS ESTAÇÕES PERIODO DE NÚMERO DE COLETA DADOS UNIDADE Tabatinga São Paulo de Olivença Santo Antônio do Iça Fonte Boa Tefé Itapeuá Manacapuru Careiro COTA Jatuarana DIA Itacoatiara Óbidos Santarém Porto Velho Humaitá Manicoré Fazenda Vista Alegre Borba Tabatinga São Paulo de Olivença Santo Antônio do Iça Itapeuá Manacapuru Careiro VAZÃO Jatuarana DIA Itacoatiara Óbidos Porto Velho Humaitá Manicoré Fazenda Vista Alegre Tabatinga SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO Manacapuru Óbidos Porto Velho Fazenda Vista Alegre Quadro 1 Quantitativo de dados de séria histórica reunidos para as estações estudadas por período de tempo e número de dados. Fonte: Thiago Marinho, MÊS

7 7 A quadro acima sintetiza o conjunto de resultados adquiridos nessa etapa tendo 17 estações com dados de cota, 12 estações com dados de vazão e 5 estações com dados de sedimentos em suspensão no total foram produzidos 34 gráficos Figuras: medição de vazão Os dados de medição de vazão foram processados pelo software WinRiver II, onde foi escolhido a melhor medição para cada estação e unido em uma única figura os gráficos de velocidade da água, retorno do eco e deslocamento da embarcação. Apenas a estação de Santarém não possui esse dado, pois não foi realizado medições de vazão em nenhum das duas campanhas (Figura 02). Figura 2 Software WinRiver II. Fonte: Thiago Marinho, A figura 02 mostra o processo de seleção das medições, a que apresentar menor ruindo e a melhor conformidade na representação dos dados é selecionada. O quadro abaixo sintetiza o número de medições realizadas por campanha para cada estação. Foram feitas 69 medições na campanha Solimões-Amazonas e 67 na campanha Madeira-Amazonas totalizando 136 medições com ADCP. CAMPANHA ESTAÇÃO N o. DE MEDIÇÕES SUBTOTAL TOTAL Tabatinga 13 São Paulo de Olivença 06 Santo Antônio do Iça 04 Fonte Boa 06 Solimões-Amazonas Tefé Itapeuá 04 Manacapuru 04 Careiro 04 Jatuarana 04

8 8 Itacoatiara 06 Óbidos 14 Porto Velho 03 Humaitá 06 Manicoré 07 Madeira-Amazonas Fazenda Vista Alegre Borba 02 Itacoatiara 05 Óbidos 39 Quadro 2 Quantitativo de medições de vazão com ADCP realizadas nas duas campanhas. Fonte: Thiago Marinho, Mapas: qualidade da água Os dados de qualidade da água como dito anteriormente não possuem, em nenhuma estação, uma séria histórica passível de realização de médias diárias ou mensais como pode ser feito com os demais dados. Deste modo, a representação escolhida foi à espacialização dos dados das campanhas em mapas temáticos divididos pelos grupos analisados. Ao todo foram 8 mapas para a campanha Solimões-Amazonas e 7 para a campanha Madeira-Amazonas, totalizando 15 mapas. PARÂMETRO AMOSTRAS DE ÁGUA SOLIMÕES- AMAZONAS MADEIRA- AMAZONAS SEDIMENTO DE FUNDO SOLIMÕES- AMAZONAS MADEIRA- AMAZONAS Condutividade Elétrica X X - - ph X X - - Turbidez X X - - DQO X X - - Sedimentos em X X - - Suspensão - TSS Anions NA X - - Metais X NA X NA Quadro 3 Demonstrativo de existência ou não dos parâmetros analisados por campanha e por tipo de amostra. Sendo (X) parâmetro analisado, (NA) parâmetro não analisado e (-) parâmetro não incluído na lista de elementos a serem analisados por sedimento de fundo de leito. Fonte: Thiago Marinho, O quadro 03 apresenta o demonstrativo dos parâmetros que foram espacializados em mapas temáticos. Vale ressaltar que esses não foram os únicos dados coletados quanto à qualidade da água. Exceto profundidade e temperatura que possuíam dados e não foram incluídos na análise os demais parâmetros tanto aqueles analisados por amostra de água quanto por sedimento de fundo de leito apresentaram valores abaixo do limite de detecção (<LD) ou não foram analisados (NA) tanto na campanha Solimões-Amazonas quanto na campanha Madeira-Amazonas, cenário esse que também se repetiu para os parâmetros que foram espacializados.

9 9 4.1 ETAPA 2: Compilação dos dados e montagem de um modelo de base Após concluída a etapa de sistematização dos dados coletados nas campanhas e series históricas das estações estudadas os arquivos foram armazenados no software Hydraccess 4.5. Esse sistema foi desenvolvido pelo instituto francês IRD e pode ser feito download do seu arquivo de instalação pelo site o ORE-HYBAM. Sua vantagem se dá pelo fato de ser gratuito e por armazenar dados hidrológicos nos padrões utilizados internacionalmente o que garante a fácil consulta por outros especialistas. Ele funciona como uma biblioteca onde o usuário alimenta os dados que lhe tem interesse, nesse caso foi criado um arquivo onde estão gravados todos os metadados utilizados no trabalho, exceto arquivos shape. Figura 3 Hydraccess, demonstrativo de arquivos de cota. Fonte: Thiago Marinho, A figura 03 mostra o armazenamento dos dados de cota no Hydraccess tendo como exemplo a estação de Óbidos. Em destaque (cor verde) está o valor de cota no dia em que foi realizado atividades na estação durante a campanha Solimões-Amazonas (04/04/2013). Figura 4 Hydraccess, demonstrativo de sistemas de donwload de arquivos. Fonte: Thiago Marinho, 2014.

10 10 A figura 04, tendo também como exemplo os valores de cota para estação de Óbidos demonstra as possibilidades de download dos arquivos armazenados no Hydraccess. O sistema identifica o período existente de dados para a estação e dá possibilidade de personalizar um período de saída do arquivo igual ou melhor do que a séria histórica armazenada assim como escolher o mês de inicio do ano. Além disso, é possível escolher como será representado os dados (diários, mensais, anuais). Figura 5 Planilha de saída do Hydraccess dos arquivos de cota diárias interanuais. Fonte: Thiago Marinho, A figura 05 é a planilha em formato xls com os dados diárias interanuais de cotas da estação de Óbidos, em destaque (em amarelo) está o valor de cota no dia em que foi realizado atividades na estação durante a campanha Solimões-Amazonas (04/04/2013). 4.1 ETAPA 3: Preparação dos sistemas para recepção dos dados e inserção destes na base Nesse momento foi criada uma conta de Google (gef.nn @gmail.com) para arquivamento dos dados em nuvem. Todos os arquivos foram armazenadas no Google Drive e os gráficos e imagens no Google Fotos. O armazenamento em nuvem se tornou a melhor opção devido a possibilidade de minimizar problemas como perdas de arquivos e transferências dos dados. Assim, todo material pode ser acessado em qualquer lugar necessitando apenas de acesso a internet e também pode ser disponibilizado para terceiros por meio de compartilhamento dos dados. A organização dos dados está representada no fluxograma abaixo (Figura 06).

11 11 Figura 6 Fluxograma da organização do Banco de Dados no Google Drive. Fonte: Thiago Marinho, RESULTADOS Após a organização do banco de dados foi gerado três produtos. O primeiro foi uma plataforma Google Earth de visualização dos dados, nela esta inserida os gráficos de Cota, Medição de vazão, Vazão diária e Vazão e MES. O segundo foi uma série de mapas dos parâmetros de qualidade da água coletados em campo. O terceiro foram três animações utilizando os dados de vazão mensal das estações estudadas para a década de 2000 e os anos de 2009 e PLATAFORMA GOOGLE EARTH A Plataforma Google Earth se apresentou como uma alternativa bastante interessante para visualização dos dados pelos seguintes motivos. A conta da plataforma é a mesma do e- mail criado para armazenar o banco de dados, sendo todo o sistema gratuito. A visualização

12 12 dos dados é via online, possibilitando acesso instantâneo às informações em qualquer lugar do mundo com acesso a internet. Tanto a plataforma quanto o banco de dados são de acesso restrito necessitando de liberação do administrador da conta para visualização ou download dos dados. Além disso, as informações em figuras e gráficos são espacializados na área de estudo o que possibilita melhor entendimento da dinâmica das informações por eles apresentadas (Figura 07). Figura 7 Plataforma Google Earth com os dados das campanhas Solimões-Amazonas e Madeira-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, Na plataforma se encontram os gráficos de cota, de vazão e de vazão com sedimentos em suspensão e os gráficos de medição de vazão. Os gráficos de cota foram produzidos para todas as estações estudadas nas campanhas Solimões-Amazonas e Madeira-Amazonas. As cotas são médias diárias interanuais com valores de máximas (linha verde), médias (linha amarela) e mínimas (linha vermelha) e os valores das cotas no dia (pontos azul e vermelho) em que foram coletados os dados nas duas campanhas (no caso das estações de Itacoatiara, Óbidos e Santarém que tiveram dados coletados nas duas campanhas). A exemplo do gráfico da estação de Óbidos (Figura 08) a estrutura está estabelecida da seguinte maneira. No título é indicado o nome da estação com seu código de identificação nacional, o dado representado, no caso cota e o período de análise dos dados. Buscou-se trabalhar com uma análise temporal de 30 anos ( ), contudo nem todas as estações possuem uma série história com esse período de tempo, sendo utilizado o período máximo que havia de registro. Além disso, há estações que não possuem dados registrados na ANA ou no ORE-HYBAM para o ano de 2013, sendo utilizado o período de tempo de 30 anos que havia disponível. No eixo x estão os dias do ano iniciando em 01 de janeiro e finalizado em 31 de dezembro. No eixo y os valores da cota em centímetros, lembrando que estes valores são de referencial arbitrário e não uma elevação quanto ao nível do mar. Na legenda além de indicar a campanha no qual o ponto esta representado é informado também os dias em que foram realizadas as atividades na estação.

13 13 Figura 8 Gráfico de cotas médias diárias interanuais da estação de Óbidos com médias, máximas e mínimas e os valores indicados para os dias em que foram coletados dados nas duas campanhas. Fonte: Thiago Marinho, O gráfico de vazão líquida apresenta valores diários médios interanuais (linha verde) e o valor de vazão para o dia em que foi coletado os dados das campanhas (pontos azul e vermelho). A exemplo da estação de São Paulo de Olivença (Figura 09) a estrutura está estabelecida da seguinte maneira. No título é indicado o nome da estação com seu código de identificação nacional, o dado representado, no caso vazão, e o período de coleta dos dados. Assim, como com os valores de cota buscou-se uma série temporal de 30 anos, nos casos em que não foi possível foi utilizado o período máximo de registro. No eixo x estão os dias do ano iniciando em 01 de janeiro e finalizando em 31 de dezembro. No eixo y os valores de vazão em m 3s-1. Na legenda além de indicar a campanha no qual ponto está representando é informado também o dia em que foram realizadas as atividades na estação.

14 14 Figura 9 Gráfico de vazão média diária interanual da estação de São Paulo de Olivença com o valor registrado para o dia em que foram realizadas coletas de dados na campanha Solimões-Amazoans. Fonte: Thiago Marinho, Nas estações de Tabatinga, Manacapuru, Óbidos, Porto Velho e Fazenda Vista Alegre foi feito um gráfico conjunto unindo os valores de vazão (linha azul) e sedimentos em suspensão/tss (linha amarela). A exemplo da estação de Manacapuru (Figura 10) a estrutura está estabelecida da seguinte maneira. No título é indicado o nome da estação com seu código de identificação nacional, dados representados, no caso vazão e sedimentos em suspensão (TSS). Nos dados de vazão buscou-se uma séria histórica de 30 anos e como nessas estações os dados de sedimentos em suspensão não possuem esse período de tempo foi utilizado o período máximo de registro. No eixo x estão os meses do ano iniciando em janeiro e finalizando em dezembro. No eixo y à direita os valores de sedimentos em suspensão em mg/l e à esquerda os valores de vazão em m 3s-1. Na legenda além de indicar a campanha no qual o ponto está representando é informado também o dia em que foram realizadas as atividades na estação.

15 15 Figura 10 Gráfico de vazão média mensal interanual e sedimentos em suspensão (TSS) média mensal interanual da estação de Manacapuru com valor registrado de vazão e TSS para o dia em que foram realizadas coletas de dados na campanha Solimões-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, Para cada estação foram realiadas em média 6 medições de vazão com ADCP, destas foi selecionada a melhor medição para representar os valores da estação. Somente a estação de Santarém não teve medições e assim como os demais dados as estações de Itacoatiara e Óbidos possuem medições para as duas campanhas. A exemplo da estação de Óbidos (Figura 11) a estrutura está estabelecida da seguinte maneira. No título é indicado o nome da estação com seu código de identificação nacional, dado representado, no cado medição de vazão por ADCP e a qual campanha se refere a medição. Foram selecionados três gráficos para compôr o conjunto de informações por estação. O primeiro é a velocidade da água em m/s tendo como eixo x o número de vertices e o eixo y a profundidade do canal em metros. O segundo é o retorno do eco em db tendo como eixo x o númeor de vertices e o eixo y a profundidade do canal em metros. O terceiro é o deslocamento da embarcação tendo como eixo x é a distância leste em metros e o eixo y a distância norte em metros.

16 16 Figura 11 Gráficos de velocidade, retorno do eco e deslocamento do barco da medição de vazão da estação de Óbidos da campanha Madeira-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, MAPAS DE QUALIDADE DA ÁGUA Para os dados de qualidade da água, com dito na metodologia, por não possuírem série histórica passível de realização de médias diárias ou mensais foram feitos uma séria de mapas indicando um conjunto de sete parâmetros: condutividade elétrica, ph, turbidez, DQO, sedimentos em suspensão (TSS), anions e metais. Os anions foram divididos em três grupos/mapas devido à escala de valores o mesmo foi feito com os metais por análise de sedimentos de leito. A exemplo do mapa de turbidez e sedimentos em suspensão da campanha Solimões- Amazonas (Figura 12) a estrutura está estabelecido da seguinte maneira. Na parte superior o título indicando a campanha referente os dados, os dados apresentados e o tipo de amostra em que foram processados. Cada estação possui um gráfico e no topo o valor do parâmetro em sua unidade de medida. No canto inferior esquerdo está a escala com a unidade de medida, neste caso NTU para turbidez e mg/l para sedimentos em suspensão.

17 17 Figura 12 Mapa de turbidez e sedimentos em suspensão por análise de amostra de água para as estações da campanha Solimões-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, ANAMORFOSE O terceiro produto são mapas utilizando-se de anamorfose para representação de dados de vazão líquida (Q) e vazão sólida (QS). Para os dados das duas campanhas foram produzidos mapas com os dois dados (Q e QS). Além disso, foi feito uma série de mapas com valores de vazão líquida para as estações com série histórica dos Rios Solimões-Amazonas e Madeira (na parte brasileira) que resultaram em 6 vídeos de animações. Foram feitos médias mensais interanuais de ( ; ; ; ) e médias mensais para os anos de 2009 e representando anos de cheia extrema e seca extrema, respectivamente. As estações de Fonte Boa, Tefé, Santarém e Borba que não possuem série histórica de vazão líquida foram excluídas dos mapas, assim como a estação do Careiro que mesmo possuindo dados de vazão foi excluída por estar muito próximo da estação de Jatuarana. Os dados de vazão representados nos mapas são uma relação entre a diferente de uma estação a montante para a de jusante (Q 1 -Q 2 =Q n ). Assim, foram construídos polígonos de montante para jusante iniciando em Tabatinga e Porto Velho. No inicio dos polígonos devido o valor de vazão ser uma relação de duas estações os polígonos uniram duas estações como é 1 O ano de 2012 em que se registrou a maior seca na Amazônia Brasileira, tendo como base a estação de Manaus, não foi utilizando devido nem todas as estações possuírem dados de vazão líquida para o ano disponíveis nas bases da ANA e ORE-HYBAM.

18 18 o caso de Tabatinga e São Paulo de Olivença e Porto Velho e Humaitá. Esse processo também foi utilizando para os dados das duas campanhas para Q e QS. A figura 13 é o mapa de vazão líquida do mês julho da série de A legenda indicando a localização das estações e um gráfico de série histórica de vazão líquida para a estação de Óbidos. Na figura 14 é o mapa de vazão líquida referente aos dados da campanha Madeira- Solimões. A legenda indicando a localização das estações e um gráfico de série histórica de vazão líquida para a estação de Óbidos e o valor da vazão no período da campanha. Figura 13 Mapa da vazão media mensal interanual para o mês de julho da série de referentes as estações visitadas nas campanhas Solimões-Amazonas e Madeira-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, 2014.

19 19 Figura 14 - Mapa da vazão líquida das estações visitadas nas campanhas Madeira-Amazonas. Fonte: Thiago Marinho, CONSIDERAÇÕES O presente relatório constitui o produto 2 da atividade em pauta e relata a sistematização e criação do banco de dados e os três produtos gerados para visualização dos dados que foram a plataforma Google Earth, a série de mapas de qualidade da água e as animações utilizando dados de vazão. Todo material inserido no Google Drive, Google Fotos e Google Maps está armazenado na conta de gef.nn @gmail.com no qual a senha será entregue para o coordenador da atividade. Thiago Pimentel Marinho Consultor Manaus, 07 de fevereiro de 2015.

20 20 7. ANEXOS 7.1 COTAS

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29 7.2 VAZÃO 29

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36 7.3 VAZÃO E SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO 36

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39 7.4 MEDIÇÃO DE VAZÃO 39

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57 7.5 QUALIDADE DA ÁGUA 57

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