Khung đánh giá tính dễ bị tổn thương môi trường cho hệ thống cung cấp nước: một nghiên cứu điển hình tại khu vực Đại đô thị Paulista (Đông Nam Brazil)

Springer Science and Business Media LLC - Tập 76 - Trang 1-13 - 2017
B. B. Cruz1, L. A. Manfré2, D.S. Ricci2, D. Brunoro2, L. Appolinario Jr.2, J. A. Quintanilha2
1Energy and Environmental Institute, University of São Paulo, São Paulo, Brazil
2Polytechnic School, University of São Paulo, São Paulo, Brazil

Tóm tắt

Sự sẵn có của nguồn nước đang ngày càng bị hạn chế, cả về chất lượng và số lượng có sẵn cho sử dụng. Có một nhu cầu cấp bách trong việc khôi phục khả năng này, tập trung vào quá trình lập kế hoạch và quản lý hệ thống cung cấp nước. Một trong những mối đe dọa chính đối với nguồn nước liên quan đến các tác động của xói mòn, bao gồm tải lượng ô nhiễm lan rộng và giảm tuổi thọ của các dòng suối và hồ chứa do bồi lấp. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá tính dễ bị tổn thương môi trường của các hệ thống cung cấp nước trong khu vực Đại đô thị Paulista và sử dụng các kết quả để phát triển các lớp khu vực môi trường nhằm định hướng quy hoạch lãnh thổ. Nghiên cứu được thực hiện trên bảy hệ thống cung cấp nước bề mặt của khu vực nêu trên. Đánh giá về tính dễ bị tổn thương môi trường tập trung vào bốn biến số môi trường đại diện cho độ dễ tổn thương tự nhiên trước xói mòn, và bản đồ che phủ đất năm 2015 để xác định ảnh hưởng của con người đến các quá trình xói mòn. Kết quả cho thấy rằng các hệ thống cung cấp nước sông Tietê, cụ thể là các hệ thống Piracicaba, Capivari và Jundiaí (PCJ) cùng với Itupararanga, có thể được coi là những hệ thống cung cấp nước dễ bị tổn thương nhất trong khu vực nghiên cứu. Bản đồ tính dễ bị tổn thương môi trường đã được sử dụng để xây dựng bản đồ quy hoạch môi trường, bao gồm các khu vực bảo tồn và ưu tiên, các vùng thích hợp cho việc mở rộng nông nghiệp, và các khu vực có nhu cầu cao về phục hồi. Hơn nữa, khung dễ bị tổn thương môi trường tại đây có thể được coi là một mô hình có tiềm năng cao trong việc quy hoạch và quản lý vùng, vì việc che phủ đất có thể được điều chỉnh để giảm thiểu độ dễ tổn thương tự nhiên của môi trường, hướng dẫn việc chiếm lĩnh lãnh thổ theo một thiết kế cảnh quan bền vững hơn, điều này hỗ trợ cho việc sử dụng đa dạng nguồn nước.

Từ khóa

#hệ thống cung cấp nước #độ dễ tổn thương môi trường #quy hoạch lãnh thổ #Đại đô thị Paulista #Brazil

Tài liệu tham khảo

Addams L, Boccaletti G, Kerlin M, Stuchtey M (2009) Charting our water future. Economic frameworks to inform decision making, 2030. Report Almeida RFB, Bayer M, Ferreira Júnior LG (2016) Compartimentação morfométrica da Bacia do Rio Coco como subsídio a análise de fragilidade ambiental. Mercator 15(4):83–94 Bacani VM, Sakamoto AY, Luchiari A, Quénol H (2015) Sensoriamento remoto e SIG aplicados à avaliação da fragilidade ambiental de bacia hidrográfica. Mercator 14(2):119–135 Baptista I, Ritsema C, Geissen V (2015) Effect of integrated water-nutrient management strategies on soil erosion mediated nutrient loss and crop productivity in Cabo Verde Drylands. PLoS ONE 10(7):e0134244 Bertolo LS, Santos RF, de Agar PM, de Pablo CTL (2015) Land-use changes assessed by overlay or mosaic methods: which method is best for management planning? Ecol Indic 55:32–43 Bertoni J, Lombardi Neto A (1999) Conservação do solo [soil conservation]. Icone, São Paulo (in Portuguese) Bossard M, Feranec J, Otahel J (2000) CORINE land cover technical guide. Addendum Collins AL, Zhang Y (2016) Exceedance of modern “background”fine-grained sediment delivery to rivers due to current agricultural land use and uptake of water pollution mitigation options across England and Wales. Environ Sci Policy 61:61–73 Crane C (2003) Proposed development of sediment quality guidelines under the European water framework directive: a critique. Toxicol Lett 142:195–206 Crepani E, Medeiros JS, Azevedo LG, Duarte V, Hernandez P, Florenzano T (1996) Curso de sensoriamento remoto aplicado ao zoneamento ecológico-econômico. São José dos Campos, INPE (in Portuguese) Cruz BB, Miranda LE, Cetra M (2013) Links between riparian landcover, instream environment and fish assemblages in headwater streams of south-eastern Brazil. Ecol Freshw Fish 22(4):607–616 Cunha ER, Bacani VM (2016) Caracterização da fragilidade ambiental da bacia hidrográfica do córrego Come Onça, Água Clara/MS. Acta Geográfica 10(22):193–205 Dalla Corte AP, Klein Hentz ÂM, Doubrawa B, Sanquetta CR (2015) Fragilidad ambiental de la cuenca del río Iguaçu, Paraná-Brasil. Bosque 36(2):287–297 DEFRA—Department for Environment, Food and Rural Affairs (2005) Controlling soil erosion. A manual for the assessment and management of agricultural land at risk of water erosion in Lowland England Dethier DP, Ouimet W, Bierman PR, Rood DH, Balco G (2014) Basins and bedrock: spatial variation in 10Be erosion rates and increasing relief in the southern Rocky Mountains, USA. Geology 42(2):167–170 Dorici M, Costa CW, de Moraes MCP, Piga FG, Lorandi R, de Lollo JA, Moschini LE (2016) Accelerated erosion in a watershed in the southeastern region of Brazil. Environ Earth Sci 75(19):1301 Drăguţ L, Eisank C (2012) Automated object-based classification of topography from SRTM data. Geomorphology 141:21–33 EMBRAPA—Brazilian Agricultural Research Corporation (2003) Climatic Data Bank of Brazil. Embrapa Solos, Rio de Janeiro Foley JA, DeFries R, Asner GP, Barford C, Bonan G, Carpenter SR, Chapin FS, Coe MT, Daily GC, Gibbs HK, Helkowski JH, Holloway T, Howard EA, Kucharik CJ, Monfreda C, Patz JA, Prentice IC, Ramankutty N, Snyder PK (2005) Global consequences of land use. Science 22:570–574 Frey SK, Gottschall N, Wilkes G, Grégoire DS, Topp E, Pintar KDM, Sunohara M, Marti R, Lapen DR (2015) Rainfall-induced runoff from exposed streambed sediments: an important source of water pollution. J Environ Qual 44(1):236–247 Furlan A, Bonotto DM, Gumiere SJ (2011) Development of environmental and natural vulnerability maps for Brazilian coastal at São Sebastião in São Paulo State. Environ Earth Sci 64(3):659–669 Gattinger A, Muller A, Haeni M, Skinner C, Fliessbach A, Buchmann N et al (2012) Enhanced top soil carbon stocks under organic farming. Proc Natl Acad Sci 109:18226–18231 Ghestem M, Veylon G, Bernard A, Vanel Q, Stokes A (2014) Influence of plant root system morphology and architectural traits on soil shear resistance. Plant Soil 377(1–2):43–61 Glasson J, Therivel R, Chadwick A (2012) Introduction to environmental impact assessment. Routledge, London Horowitz AJ, Stephens VC, Elrick KA, Smith JJ (2012) Concentrations and annual fluxes of sediment-associated chemical constituents from conterminous US coastal rivers using bed sediment data. Hydrol Process 26:1090–1114 Humphries MS, Kindness A, Ellery WN, Hughes JC, Bond JK, Barnes KB (2011) Vegetation influences on groundwater salinity and chemical heterogeneity in a freshwater, recharge floodplain wetland, South Africa. J Hydrol 411:130–139 IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo [Saão Paulo State Institute of Technological Research] (2012) Cadastramento de erosão e inundação no Estado de São Paulo Report, São Paulo, Brasil (in Portuguese) Jacobi PR, Cibim J, Leão RS (2015) Crise hídrica na Macrometrópole Paulista e respostas da sociedade civil. Estud Av 29(84):27–42 Kawakubo FS, Morato RG, Campos KC, Luchiari A, Ross JLS (2005) Empirical characterization of environmental fragility using geoprocessing. In: INPE (ed) Proceedings of XII Brazilian Remote Sensing symposium. INPE, São José dos Campos, Brazil, pp 2203–2210 Kay P, Grayson R, Phillips M, Stanley K, Dodsworth A, Hanson A, Walker A, Foulger M, McDonnell I, Taylor S (2012) The effectiveness of agricultural stewardship for improving water quality at the catchment scale: experiences from an NVZ and ECSFDI watershed. J Hydrol 422:10–16 Koppen W (1948) Climatology: a study of the climates of the earth. Fundo de Cultura Econômica, Ciudad del México Kronvang B, Laubel A, Grant R (1997) Suspended sediment and particulate phosphorus transport and delivery pathways in an arable catchment Gelbaek stream, Denmark. Hydrol Process 6:627–642 Le Bissonnais Y (2016) Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility: i. Theory and methodology. Eur J Soil Sci 67(1):11–21 Manfré LA, Da Silva AM, Urban RC, Rodgers J (2013) Environmental fragility evaluation and guidelines for environmental zoning: a study case on Ibíuna (the Southeastern Brazilian region). Environ Earth Sci 69(3):947–957 Manfré LA, de Albuquerque Nóbrega RA, Quintanilha JA (2015) Regional and local topography subdivision and landform mapping using SRTM-derived data: a case study in southeastern Brazil. Environ Earth Sci 73(10):6457–6475 Montaño M, de Souza MP (2016) Integração entre planejamento do uso do solo e de recursos hídricos: a disponibilidade hídrica como critério para a localização de empreendimentos. Eng Sanit Ambient 21(3):1–7 Pusey BJ, Arthington AH (2003) Importance of the riparian zone to the conservation and management of freshwater fish: a review. Mar Freshw Res 54:1–16 Rasmussen PE, Goulding KW, Brown JR, Grace PR, Janzen HH, Körschens M (1998) Long-term agroecosystem experiments: assessing agricultural sustainability and global change. Science 282(5390):893–896 Rickson RJ (2014) Can control of soil erosion mitigate water pollution by sediments? Sci Total Environ 468:1187–1197 Ross JLS (1994) Empirical analysis of the fragility of the natural and anthropogenic environments. Revista do Departamento de Geografia FFLCH-USP 8:63–74 Shields FD Jr, Lizotte RE Jr, Knight SS, Cooper CM, Wilcox D (2010) The stream channel incision syndrome and water quality. Ecol Eng 36:78–90 Silva AM, Huang CH, Francesconi W, Saintil T, Villegas J (2015) Using landscape metrics to analyze micro-scale soil erosion processes. Ecol Indic 56:184–193 Silva Neto JCA (2014) Evaluation of vulnerability to loss of soil in watershed of Salobra river, MS, based on the forms of terrain. Geografia 22:5–25 Silva JDSV, Santos RF (2004) Zoneamento para planejamento ambiental: vantagens e restrições de métodos e técnicas. Cadernos de Ciência & Tecnologia 21(2):221–263 (in Portuguese) Spörl C (2001) Analysis of environmental fragility relief-soil with application of three alternative models in the high watershed of Jaguari-Mirim River, Quartel Stream and Prata River. Dissertation, University of São Paulo Spörl C, Ross JLS (2004) Análise comparativa da fragilidade ambiental com aplicação de três modelos. GEOUSP—Espaço e Tempo, São Paulo 15:39–49 Tricart J (1977) ecodinâmica. In: Série recursos naturais e meio ambiente, vol 1. SUPREN/IBGE (in Portuguese) Uddin K, Murthy MSR, Wahid SM, Matin MA (2016) Estimation of soil erosion dynamics in the Koshi Basin using GIS and Remote sensing to assess priority areas for conservation. PLoS ONE 11(3):e0150494 United States. Soil Conservation Service (1975) Soil taxonomy: a basic system of soil classification for making and interpreting soil surveys, vol 436. US Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Washington, D.C. Valeriano MM (2008) Topodata: guia para utilizacão de dados geomorfológicos locais [Topodata: guide to using local geomorphological data]. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais— INPE-15318-RPQ/818, São José dos Campos, São Paulo (in Portuguese) Valeriano MM, Rossetti FD (2012) Topodata: Brazilian full coverage refinement of SRTM data. Appl Geogr 32(2):300–309 Varella CAA, Sena Junior DG (2000) Estudo do interpolador IDW para utilização em agricultura de precisão. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Rural Federal University– Soils Department, Rio de Janeiro www.ufrrj.br/institutos/it/deng/varella/Downloads/IA1328_agricultura_de_precisao/mapeamento/IDW.DOC. Accessed 7 Dec 2016 Vincent JR (2010) Microeconomic analysis of innovative environmental programs in developing countries. Rev Environ Econ Policy 4(2):221–233 Wang L, Huang J, Du Y, Hu Y, Han P (2013) Dynamic assessment of soil erosion risk using Landsat TM and HJ satellite data in Danjiangkou Reservoir area, China. Remote Sens 5(8):3826–3848 Zhao G, Mu X, Wen Z, Wang F, Gao P (2013) Soil erosion, conservation, and eco-environment changes in the loess Plateu of China. Land Degrad Dev 24:499–510