Bacias hidrográficas inteligentes e gestão sustentável de recursos hídricos: proposta de um sistema de apoio à decisão baseado em indicadores

Abstract

A água é um dos recursos naturais fundamentais para a sobrevivência da humanidade e é no contexto das bacias hidrográficas que se percebe a escassez e a degradação do seu uso, seja pela ausência ou diminuição da precipitação decorrente da chuva, da utilização inadequada e exorbitante ou pela devolução desse bem ao meio ambiente sem o tratamento devido. Um dos fatores importantes para que a água esteja disponível na quantidade e qualidade adequada é a capacidade de gestão dos recursos hídricos. Diante da importância deste recurso, há o Plano de Bacias Hidrográficas (PBH), um instrumento central da gestão hídrica, que aponta diretrizes a partir da disponibilidade hídrica e da qualidade da água, apresentando metas de curto, médio e longo prazos para se atingir índices progressivos de recuperação, proteção e conservação dos recursos hídricos. Mas para que sejam avaliadas as metas e ações do PBH é necessário o uso de indicadores bem definidos e calculados, com o apoio das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), uma vez que essas tecnologias podem auxiliar na coleta dos dados em tempo real e no tratamento para que se tornem informações relevantes, de modo a permitir análises detalhadas de diversos pontos da bacia hidrográfica e, assim, levantar informações quanto à efetividade das metas e ações estabelecidas, além de realizar previsões para que haja um planejamento prévio de medidas a serem tomadas. Assim, o objetivo desse projeto de pesquisa é explorar possibilidades de um Sistema de Apoio à Decisão (SAD) para a gestão sustentável de recursos hídricos aplicado aos planos de bacias hidrográfica que se baseia em indicadores, cuja coleta de dados, cálculo e análise é auxiliado por TIC inovadoras propondo um modelo teórico que poderia ser desenvolvido em pesquisas futuras. Com relação a abordagem metodológica, a pesquisa se caracteriza como básica, exploratória e de natureza qualitativa. Como resultado, foi desenvolvida uma proposta de SAD que integra tecnologias avançadas de coleta e monitoramento, como sensoriamento remoto e redes de sensores IoT, para auxiliar na avaliação da efetividade das metas e ações dos Planos de Bacias Hidrográficas. A coleta abrangente e precisa dos dados ambientais, aliada à análise de indicadores por meio de Big Data e Inteligência Artificial, fornece subsídios essenciais para o planejamento e a gestão hídrica, que em conjunto à tecnologia Blockchain garante confiabilidade das informações geradas e registradas. Por meio de dashboards interativos, o SAD permite a visualização em tempo real, capaz de auxiliar na avaliação da efetividade das ações e metas estabelecidas nos PBH, apoiando o processo decisório estratégico dos gestores e alinhando-se aos objetivos do Plano de Bacias. Como forma de demonstrar o SAD proposto, ele foi aplicado de maneira teórica às ações do Plano de Bacias Hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. Como conclusões, o estudo demonstrou que a proposta de SAD com a integração de tecnologias emergentes tem a capacidade de monitorar indicadores, avaliar a efetividade das ações propostas e identificar parâmetros críticos relacionados à qualidade da água e à gestão dos recursos hídricos. A aplicação teórica em ações do PBH PCJ evidenciou o potencial do sistema em apoiar a tomada de decisões estratégicas, promovendo uma gestão mais eficiente e integrada, além de contribuir para o cumprimento de metas de sustentabilidade e segurança hídrica previstos nos PBH em alinhamento com o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 proposto pela Organização das Nações Unidas.

Water is one of the essential natural resources for human survival, and it is within the context of river basins that the scarcity and degradation of its usage become apparent, whether due to a lack or reduction in rainfall, excessive and improper use, or the return of untreated water to the environment. One critical factor in ensuring that water is available in the appropriate quantity and quality is the effective management of water resources. In light of the importance of this resource, the River Basin Plan (PBH) serves as a central instrument of water management, providing guidelines based on water availability and quality, with short-, medium-, and long-term goals to achieve progressive rates of recovery, protection, and conservation of water resources. However, in order to assess the PBH goals and actions, it is necessary to use well-defined and calculated indicators, supported by Information and Communication Technologies (ICT), as these technologies can aid in real-time data collection and processing, transforming it into relevant information. This approach allows for detailed analyses of various points within the watershed, thus providing insights into the effectiveness of the established goals and actions, in addition to making forecasts that enable preemptive planning for future measures. Thus, the aim of this research project is to explore the possibilities of a Decision Support System (DSS) for the sustainable management of water resources applied to river basin plans that is based on indicators, whose data collection, calculation and analysis is aided by innovative ICT, proposing a theoretical model that could be developed in future research. In terms of methodological approach, the research is characterized as basic, exploratory, and qualitative. As a result, a DSS proposal was developed that integrates advanced monitoring technologies, such as remote sensing and IoT sensor networks, to aid in evaluating the effectiveness of the goals and actions of River Basin Plans. The comprehensive and accurate collection of environmental data, combined with the analysis of indicators using Big Data and Artificial Intelligence, provides essential input for water planning and management, which in conjunction with Blockchain technology guarantees the reliability of the information generated and recorded. Through interactive dashboards, the SAD enables real-time visualisation, capable of helping to assess the effectiveness of the actions and targets established in the PBH, supporting the strategic decision-making process of managers and aligning with the objectives of the Basin Plan. In order to demonstrate the proposed DSS, it was applied in a theoretical approach to the actions of the Piracicaba, Capivari and Jundiaí River Basin Plan. In conclusion, the study demonstrated that the proposed DSS with the integration of emerging technologies has the capacity to monitor indicators, evaluate the effectiveness of proposed actions and identify critical parameters related to water quality and water resource management. The theoretical application to actions in the PBH PCJ showed the system's potential to support strategic decision-making, promoting more efficient and integrated management, as well as contributing to the fulfilment of the sustainability and water security goals set out in the PBH in line with Sustainable Development Goal 6 proposed by the United Nations.