CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II PDF
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Thomas Quintanilha Prado
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 Parcial CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II.1.3 Manaus Brasil
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 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 (PENDENTE) ETAPA 2: Compilação dos dados e montagem de um modelo de base RESULTADOS GRÁFICOS MEDIÇÃO DE VAZÃO COM ADCP CONSIDERAÇÕES... 14
4 CONFECÇÃO DA BASE DE DADOS DA ATIVIDADE II INTRODUÇÃO O presente documento constitui-se no PRODUTO 1 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 4. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS A confecção da base de dados foi divida em três momentos, sendo que as etapas 1 e 2 já se encontram finalizadas, exceto para as representações de qualidade da água. 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 será 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. 4.1 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 compor 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 (
6 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 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 COTA VAZÃO SEDIMENTOS EM SUSPENSÃO ESTAÇÕES PERIODO DE COLETA NÚMERO DE DADOS Tabatinga São Paulo de Olivença Santo Antônio do Iça Fonte Boa Tefé Itapeuá Manacapuru Careiro Jatuarana Itacoatiara Óbidos Santarém Porto Velho Humaitá Manicoré Fazenda Vista Alegre Borba Tabatinga São Paulo de Olivença Santo Antônio do Iça Itapeuá Manacapuru Careiro Jatuarana Itacoatiara Óbidos Porto Velho Humaitá Manicoré Fazenda Vista Alegre Tabatinga Manacapuru Óbidos Porto Velho Fazenda Vista Alegre UNIDADE Quadro 1 Quantitativo de dados de séria histórica reunidos para as estações estudadas por período de tempo e número de dados. DIA DIA MÊS
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. 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 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 Mapas: qualidade da água (PENDENTE) 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 serão 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. O quadro 03 apresenta o demonstrativo dos parâmetros que serão 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 serão 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 repetirá para os parâmetros que serão espacializados.
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. 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.
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. 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). 5. RESULTADOS Após a sistematização dos dados na plataforma Hydracess foi produzido os gráficos de cota, vazão e vazão e sedimentos em suspensão, além dos gráficos de medição de vazão com ACDP. Esse conjunto de imagens será visualizado em uma plataforma Google Earth a ser produzida. 5.1 GRÁFICOS 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).
11 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. Figura 6 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. 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 3 s -1. Na legenda além de indicar a campanha
12 no qual ponto está representando é informado também o dia em que foram realizadas as atividades na estação. Figura 7 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. 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.
13 Figura 8 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. 5.2 MEDIÇÃO DE VAZÃO COM ADCP 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.
14 Figura 9 Gráficos de velocidade, retorno do eco e deslocamento do barco da medição de vazão da estação de Óbidos da campanha Madeira-Amazonas. 6. CONSIDERAÇÕES O presente relatório constitui o produto 1 da atividade em pauta e relata a sistematização e inserção dos dados na plataforma Hydraccess e a produção de gráficos e imagens que serão visualizados em uma plataforma Google Earth a ser produzida. As etapas seguintes serão: (I) criação e alimentação dessa plataforma; (II) armazenamento em nuvem de todo o banco de dados por meio do Google Drive e Google Fotos; (III) produção dos mapas de qualidade da água e (IV) criação de animações para representações dos dados de vazão nas duas bacias para dois anos extremos um de cheia e outro de seca. Manaus, 10 de outubro de Thiago Pimentel Marinho Consultor