SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA: APLICAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO BAQUIRIVU GUAÇU (BHRBG); ARUJÁ E GUARULHOS (SP)

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

SISTEMA DE INFORMAÇÃO PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA

ÁGUA: APLICAÇÃO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO BAQUIRIVU

GUAÇU (BHRBG); ARUJÁ E GUARULHOS (SP)

Reinaldo Romero Vargas 1* ; Erwin Alexander Uhlmann 2; Regina de Oliveira Moraes Arruda3_;

Antonio Roberto Saad4 & Fabrício Bau Dalmas5.

Resumo – O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de um Sistema de Informação para

Avaliação da Qualidade da Água que propõe uma forma de auxílio nos cálculos dos indicadores de qualidade da água como IQA e IET utilizados pela CETESB, com aplicação na Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu-Guaçu. O presente trabalho além de auxiliar nestes cálculos, fornece relatórios numéricos, gráficos e séries temporais como resultado dos dados imputados. Para elaboração deste sistema, foram estudados e elaborados diversos módulos utilizando linguagens como HTML, PHP, JavaScript e SQL para aplicação em um ambiente web, o que permite o uso deste em qualquer sistema operacional e dispositivo que tenha conexão com a internet, sem exigência de qualquer ambiente ou instalação adicional. Os cálculos foram realizados com base nos métodos da CETESB e em conformidade com o decreto 357/05 do CONAMA e o decreto estadual de São Paulo 10755/77. Outra ferramenta disponibilizada é a análise de Pareto que indica os principais parâmetros de maior impacto na diminuição da qualidade da água. O sistema de informação obtido para cálculo do IQA e IET e seus relatórios foram aplicados em três pontos na Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu-Guaçu (BHRBG) com diferentes parâmetros de análise das águas.

Palavras-Chave – Qualidade de Águas, Engenharia de Software e águas urbanas.

INFORMATION SYSTEM FOR WATER QUALITY ASSESSMENT:

APPLICATION IN THE BAQUIRIVU GUAÇU RIVER HIDROGRAPHIC

BASIN (BGRHB); ARUJÁ AND GUARULHOS (SP)

Abstract – The purpose of this project is the development of an Information System for Water

Quality Assessment that proposes a way to aid in the calculation of water quality indicators such as Water Quality Index (WQI) and Trophic State Index (TSI) used by CETESB, with application in the Baquirivu Guaçu River Hidrographic Basin (BGRHB). This work also aids in these calculations, provides numerical reports, charts and time series as a result of the released data. To prepare this system were studied and developed several modules using languages such as HTML, PHP, JavaScript and SQL for use in a web environment, which allows the use of this on any operating system and device that has internet connection, without requiring any additional installation or environment. The calculations were performed by the methods of CETESB and in accordance with CONAMA 357/05 and the State Decree of São Paulo 10755/77. Another tool available is the Pareto analysis that indicates the main parameters of greatest impact in reducing the water quality. The information system obtained used to calculate the WQI and TSI and its reports were applied at to three points in the Baquirivu-Guaçu River Hidrographic Basin (BGRHB) using different water analysis parameters.

*1_{Doutor em Ciências - Química Orgânica (IQ / USP). Docente do Mestrado em Análise Geoambiental (UnG). Programa de Pós-Graduação em}

Análise Geoambiental. Universidade Guarulhos / UnG. Praça Tereza Cristina, 229 - Centro. CEP 07023-070. Guarulhos, SP. rvargas@prof.ung.br

2_{Mestre em Análise Geoambiental (UnG). eau@ig.com.br}

3 _{Doutora em Tecnologia das Fermentações (FCF / USP). Docente do Mestrado em Análise Geoambiental (UnG). rarruda@prof.ung.br}

4_{Doutor em Geologia Regional (UNESP). Docente do Mestrado em Análise Geoambiental (UnG). asaad@prof.ung.br}

5_{Doutor em Geociências (IGc / USP). Docente do Mestrado em Análise Geoambiental (UnG). fdalmas@prof.ung.br}

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

Keywords – Water Quality, Software Engineering and Urban Water

INTRODUÇÃO

A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é uma das mais importantes, economicamente, do país e até da América Latina. Esta região concentra grande parte do Produto Interno Bruto (PIB) do país que é um dos maiores do continente, além de concentrar grande parte dos serviços como grandes indústrias, o aeroporto internacional de Guarulhos entre outros. A população ocupa grande parte do solo usa seus recursos de forma intensa, o que impacta o meio ambiente.

A Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu Guaçu (BHRBG) é uma das mais extensas do estado com sua nascente em Arujá e sua foz, na vizinha Guarulhos. Como nasce próximo ao centro da cidade, o rio já chega impactado à Guarulhos, onde recebe a maior parte de sua carga de esgoto doméstico e industrial, entregando ao Rio Tietê, bacia a qual pertence, uma água altamente poluída, mesmo contando com pontos de água de boa qualidade como o reservatório do Tanque Grande, ainda neste último município, que se encontra dentro de região preservada e com baixa ocupação.

Para se analisar e tomar a decisão de como agir com relação à qualidade da água, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) utiliza um Índice de Qualidade de Água (IQA) que se vale de nove parâmetros para classificar sua qualidade conforme seus valores e pesos. Para ambientes como o reservatório do Tanque Grande, outros fatores são importantes para sua análise como a vida aquática e outros elementos como o fósforo, para isto o índice utilizado pela CETESB é o índice de Estado Trófico (IET).

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um Sistema de Informação para Avaliação da Qualidade da Água que propõe uma forma de auxílio nos cálculos dos indicadores de qualidade da água como IQA e IET utilizados pela CETESB, com aplicação na Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu-Guaçu. Além de auxiliar nestes cálculos, o Sistema desenvolvido fornece relatórios numéricos, gráficos e séries temporais como resultado dos dados imputados.

METODOLOGIA

O projeto do software constitui-se no desenvolvimento da Engenharia de Software que objetiva o desenvolvimento de sistemas de software dentro de custos e qualidade adequados, e que

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relaciona todos os aspectos da produção destes programas, desde os estágios iniciais e sua manutenção (Sommerville, 2007). Neste processo de produção são relacionadas tarefas de especificação, desenvolvimento, validação e evolução. O modelo de processo produtivo é constituído por workflows ou diagramas, que demonstram a sequencia das atividades dos dados, o modelo de armazenamento e dos atores envolvidos.

No aspecto das especificações do software estão as definições para cálculo do IQA e IET utilizados pela CETESB, e parte-se para os workflows ou diagramas como a arquitetura do sistema e o Modelo de Entidade Relacional (Teorey, Lightstone e Nadeau, 2007). Trata-se de um diagrama composto de entidades, que são os principais objetos de dados sobre os quais os dados são coletados e armazenados, representado por um retângulo com os meta dados inseridos nele; os relacionamentos que representam associações entre as entidades e suas dependências; e os atributos que descrevem as características das entidades, conforme ilustrado na Figura 1.

Entidade atributo_id atributo_descr atrinuto_descr Entidade2 atr_id atr_descr atr_descr atr_descr atributo_id

Figura 1 – Modelo de Entidade Relacional (MER)

Para o desenvolvimento foram utilizadas linguagens de programação como PHP que para Melo e Nascimento (2007) é uma linguagem de script de código aberto para a geração de programas de conteúdo dinâmico para a internet, o que permite que usuários dos softwares criados nesta linguagem possam inserir e obter resultados a partir dos navegadores da internet, sem a necessidade de instalação de softwares em máquina do cliente e disponível em escala mundial. Outra linguagem utilizada é o HTML, que segundo o World Wide Web Consortium (W3C –

www.w3c.br), o escritório que criou, mantém e projeta o HTML “é uma linguagem para publicação

de conteúdo (texto, imagem, vídeo, áudio e etc) na Web.” O HTML é a estrutura das páginas na Internet, o que estrutura o projeto deste software. Ainda no desenvolvimento, o JavaScript para Silva (2010) foi desenvolvido para fornecer um meio de adicionar interatividade a uma página da web, que é executada no lado do cliente em oposição ao PHP que é executado no servidor, ainda

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assim, sem necessidade de instalações. O Quadro 1 ilustra uma comparação das diferentes linguagens utilizadas no desenvolvimento do software.

Quadro 1 – Comparativo de linguagens, entradas e saídas.

Linguagem Script Resultado esperado

HTML

Olá

PHP <?php $v = $_POST[‘texto’]; echo $v;?> IQA

JavaScript <script type=”text/javascript”> function ola(){ var msg = document.Formulario.texto.value; document.open(); document.write(msg); document.close(); </script> IQA

Como aplicação do software foram utilizados os dados referentes às análises das águas na BHRBG de 2011 a 2013 no ponto BQGU 03150, BQGU 03850 e TGDE 00900 a partir dos relatórios de águas superficiais da CETESB para os parâmetros que constituem o IQA, e para os parâmetros que constituem o IET. Os dados obtidos destas análises foram comparados com os parâmetros estabelecidos de acordo com a legislação (Brasil, 2005).

RESULTADOS

A área de estudo para aplicação do software corresponde à Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu Guaçu (BHRBG), que tem sua nascente na porção sudoeste do município de Arujá e sua foz no município de Guarulhos, conforme ilustrado na Figura 2, onde são apresentados os pontos de coleta de amostras de água da CETESB (Campos, 2011). Sobre os pontos de amostragem destacam-se: ponto TQGE 00900, localizado em uma área de proteção de manancial, ponto BQGU 03150,

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5 localizado na divisa entre Arujá e Guarulhos, e ponto BQGU 03850, localizado no exutório da BHRBG.

Figura 2 – Bacia Hidrográfica do Rio Baquirivu com os pontos de coleta da CETESB O acesso ao sistema se dá pelo endereço www.intersist.com.br/sisaqua. Os resultados de IQA e IET gerados pelo software e obtidos a partir dos dados de análise da CETESB estão coerentes com os apresentados nos relatórios anuais da referida companhia, seja para um ambiente impactado, como nos pontos BQGU03150 e BQGU03850, como para os ambientes com qualidade de água BOA como no ponto TGDE00900, conforme pode ser observado na tabela 1 para os dados de 2011.

A análise de pareto foi trabalhada com o objetivo de ilustrar os parâmetros que mais prejudicam no declínio da qualidade de uma água de um corpo hídrico, e demonstrou coerência com os valores das análises, ilustrando que no ponto BGQGU 03150 os três parâmetros que mais auxiliam na diminuição do IQA são: coliformes termotolerantes (44%), DBO (20%) e fósforo total (15%); e para o ponto BQGU 03850 são: coliformes termotolerantes (29%), oxigênio dissolvido

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6 (23%) e DBO (18%). Cabe destacar que próximo ao ponto BQGU 03150 existe a ETE Arujá que lança seu efluente com valor elevado de OD, e por isto ele não aparece como um dos fatores mais críticos. No entanto, a análise de pareto reflete a falta de saneamento básico adequada na região.

Tabela 1. Valores de IQA (2011) para os pontos de monitoramento calculados pela CETESB e software

IQA BQGU 03150 BQGU 03850 TGDE 00900

Mês CETESB Software CETESB Software CETESB Software

Janeiro 33 32 31 31 70 69 Março 50 49 18 18 NC 87 Maio 50 49 16 16 69 69 Julho 28 27 11 10 74 74 Setembro 35 34 14 13 84 83 Novembro 26 26 20 20 59 58 NC- não calculado.

Como resultado de apresentação visual do desenvolvimento do software, na figura 3 são apresentadas as interfaces gráficas do sistema de cálculo do IQA e IET, e na figura 4, o relatório final com os cálculos e gráfico de pareto. A classe de enquadramento do corpo hídrico será considerada no início da inclusão dos dados, e seus resultados apresentados em vermelho caso estejam fora do especificado pelo CONAMA 357/05 (Brasil, 2005).

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Figura 3 – Tela de inserção dos dados para cálculo do IQA e IET

CONCLUSÕES / RECOMENDAÇÕES

A análise da qualidade da água de um corpo hídrico é de fundamental importância para saúde do ser humano e do meio ambiente como um todo e, portanto ferramentas de análise como

softwares que auxiliam nestas interpretações são de grande valia. A possibilidade de disponibilizar

este software na internet aberto para uso de todos, torna esta ferramenta ainda mais abrangente, e que pode servir como auxílio para análises futuras de qualquer bac

dados de maneira correta, pretende

parâmetros analisados e do enquadramento dos corpos hídricos e legislação vigente. A partir dos dados da CETESB, os resultados obti

IQA quanto para o IET. A análise de Pareto, uma importante ferramenta na análise dos parâmetros que mais impactam no IQA também se mostrou adequada ao uso desta análise. O enquadramento do corpo hídrico segundo CONAMA

fora da classe estabelecida pelo Decreto Estadual 10755/77. Tela de inserção dos dados para

e IET

Figura 4 – Relatório gerado para o cálculo do IQA e de Pareto

ÕES / RECOMENDAÇÕES

A análise da qualidade da água de um corpo hídrico é de fundamental importância para saúde do ser humano e do meio ambiente como um todo e, portanto ferramentas de análise como que auxiliam nestas interpretações são de grande valia. A possibilidade de disponibilizar este software na internet aberto para uso de todos, torna esta ferramenta ainda mais abrangente, e que pode servir como auxílio para análises futuras de qualquer bacia hidrográfica. Para inclusão dos dados de maneira correta, pretende-se criar um tutorial com as informações relevantes dos parâmetros analisados e do enquadramento dos corpos hídricos e legislação vigente.

A partir dos dados da CETESB, os resultados obtidos demonstram coerência tanto para o IQA quanto para o IET. A análise de Pareto, uma importante ferramenta na análise dos parâmetros que mais impactam no IQA também se mostrou adequada ao uso desta análise. O enquadramento do corpo hídrico segundo CONAMA 357/05 também auxilia na análise dos parâmetros que estão fora da classe estabelecida pelo Decreto Estadual 10755/77.

SisAQuASistema de Análise da Qualidade da Água

Local de coleta: TGDE 00 900 - Reservatório de Tanque Grande - Junto à barragem, no município de Guarulhos. - GUARULHOS - SP

Dados Calculado Máximo

OD(od): 6.1 2.12 2,18 Temp(temp): 23.1 1.58 1,58 E.Coli(ecoli): 7600 1.17 2,00 pH(ph): 7 1.71 1,73 DBO(dbo): 3 1.52 1,58 Nitrogênio Total(nt): 0.79 1.57 1,58 Fósforo Total(ft): 3.05 1.18 1,58 Turbidez(turb): 53.9 1.33 1,44 Sólidos Totais(st): 100 1.42 1,43

IQA: 36.75. Sua classificação é Regular IET: 67.53. Sua classificação é "Hipereutrófico"

Classificação por ordem de Paretto

56.4 ECOLI 27.2 FT 7.53 TU 3.87 OD 3.62 DBO 1.58 T 0.72 pH 0.37 NT 0.17 ST

Série Histórica do IQA

31.25 01/11 45.26 03/11 36.72 05/11 22.60 07/11 28.72 09/11 5.119 11/11 30.73 01/11 18.03 03/11 15.97 05/11 18.19 07/11 13.55 09/11 20.28 11/11 51.54 01/11 53.45 03/11 Autor: Erwin Alexander Uhlmann

Amostra de: 16/11/2011 | Impresso em: 25/09/2014

Disponível em: http://www.lcaung.com.br/sisaqua/adm/adm_paretto_pdf.php?iqa_id=49

Relatório gerado para o cálculo do IQA e de Pareto

A análise da qualidade da água de um corpo hídrico é de fundamental importância para saúde do ser humano e do meio ambiente como um todo e, portanto ferramentas de análise como que auxiliam nestas interpretações são de grande valia. A possibilidade de disponibilizar este software na internet aberto para uso de todos, torna esta ferramenta ainda mais abrangente, e ia hidrográfica. Para inclusão dos se criar um tutorial com as informações relevantes dos parâmetros analisados e do enquadramento dos corpos hídricos e legislação vigente.

dos demonstram coerência tanto para o IQA quanto para o IET. A análise de Pareto, uma importante ferramenta na análise dos parâmetros que mais impactam no IQA também se mostrou adequada ao uso desta análise. O enquadramento 357/05 também auxilia na análise dos parâmetros que estão

Sistema de Análise da Qualidade da Água

Local de coleta: TGDE 00 900 - Reservatório de Tanque Grande - Junto à barragem, no município de Guarulhos. - GUARULHOS - SP Potência Pareto 0,17 3.87 % 0,10 0 % 0,15 56.4 % 0,12 0.72 % 0,10 3.62 % 0,10 0.37 % 0,10 27.2 % 0,08 7.53 % 0,08 0.17 %

. Sua classificação é Regular . Sua classificação é "Hipereutrófico" Classificação por ordem de Paretto

53.45 03/11 52.30 05/11 53.11 07/11 54.48 09/11 36.16 11/11

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8 Ao elaborar um software especialista, os desafios estão relacionados aos resultados que devem atender à legislação, ao uso que deve ser de não especialistas em informática, e a disponibilidade dele para que o acesso possa ser feito a partir de qualquer dispositivo e em qualquer plataforma. Para atender estas necessidades, a Engenharia de Software se mostra fundamental para a programação das regras estabelecidas pelo CONAMA e a CETESB, por isso a escolha da internet. Converter a matemática das fórmulas para cálculo do IQA e IET, processá-los e armazená-los em uma base de dados única, permitirá os pesquisadores recorrer a dados antigos e notar a evolução, comparar e publicar seus trabalhos de coleta, pois este sistema disponibiliza os relatórios de terceiros na internet para pesquisas futuras e referencia-los em trabalhos.

REFERÊNCIAS

BRASIL. (2005) Resolução CONAMA 357 de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as

condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em

http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf. Acessado em 01ago2013.

CAMPOS, D. C. (2011) Inundações: problemas ou fenômenos naturais? A ocupação das várzeas dos principais rios no Alto Tietê e a reprodução deste modelo urbano na Bacia do Rio Baquirivu

Guaçu, Guarulhos, SP. 224f. Dissertação de Mestrado. Disponível em

http://tede.ung.br/handle/123456789/136 Acessado em 01ago2013.

CETESB, Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – Governo do Estado de São Paulo. (2011-2013). Relatório de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo. Disponível em http://www.cetesb.sp.gov.br/agua/aguas-superficiais/35-publicacoes-/-relatorios Acessado em 01ago2014.

MELO, A. E NASCIMENTO, M. G. F. (2007). PHP Profissional: aprenda a desenvolver sistemas

profissionais orientados a objetos com padrões de projeto. São Paulo. Novatec, 464p.

SILVA, M. S. (2010). Javascript: guia do programador. São Paulo. Novatec, 599p.

SOMMERVILLE, I. (2007) Engenharia de software. São Paulo. Pearson Addison-Wesley, 549p. TEOREY, T. J., LIGHTSTONE, S. e NADEAU, T. (2007) Projeto e modelagem de banco de