SHS5890 - Recursos Hídricos - Aspectos Quantitativos (2023)

Topic outline

• Principal

  Collapse all Expand all

  
  

  • 

    Avisos Forum
  • 

    Programa da disciplina (2024) File

    View
  • 

    Avisos Forum
  • 

    Escolha sua dupla Group choice

    Choose a group
  • 

    Programa da disciplina (2024) File

    View

• Bloco I

  shs-5890-vwp1-2021x-ForPrivateUseONLY

  3rd Generation Water Balance: “AquaMemo for Migrant People under a Changing Anthropocene Century”

  Obs.: there is a strong coincidence of this 1st VWP with the 2022 Ukranian War Conflict and its Humanitarian impacts. 
  
  

  • 

    1st Virtual Water Problem = 1st Water-Adaptive Design & Innovation Game File

• Bloco II

  shs-5890-vwp2-2023-ForPrivateUseONLY

  Living Ram-Pump = Big-Leaf + Water-Pumps + CO2 Fix

  OBS: there is a strong correlation of this 2nd VWP with cap-and-trade of CO2 worldwide derived from COP26, IPCC-AR6 and Water Stress Indices

  
  

  • 

    2nd Virtual Water Problem File

• 3rd WADI Game

  Enunciado: Conforme a figura superior (fonte: https://doi.org/10.1590/S1519-69842008000500007 ), estimar e discutir o orçamento para a primeira fase (esquerda) em duas regiões selecionadas do Programa Nacional de Revitalização de Bacias Hidrográficas, (figura central,  fonte: https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/TOMO_IdoPNRBH.pdf) considerando: a) aspectos de quantidade e qualidade de água (fonte: https://www.abrhidro.org.br/SGCv3/publicacao.php?PUB=2&ID=198&SUMARIO=5317), b) Atlas de Esgotos (fonte: https://portal1.snirh.gov.br/ana/apps/webappviewer/index.html?id=6d866c5d54c64b17bd53af4bdcfb4b91), incluindo análise prospectivo 2000-2035, c) considerando elementos de espaciais da bacia, de montante, trecho médio e jusante ( exemplo em figura inferior), d) e tabelas de custos de engenharias com itens sugeridos pelo Professor. 

  

  
  

  
  

  
  

  Anexos (em construção até novo aviso)

  http://www.shs.eesc.usp.br/downloads/docentes/eduardo-mario-mendiondo/Peres-Mendiondo-2004-NEUR-CEAM-Artigo1.pdf
  

  http://www.shs.eesc.usp.br/downloads/docentes/eduardo-mario-mendiondo/Mendiondo-et-al-LatinoAmerica-Hidraulica-SaoPedro-20043.pdf
  

  https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5350870/mod_resource/content/1/Indicador_de_Sustentabilidade_Hidrica_Urbana.pdf
  

  
  

  https://www.scielo.br/j/bjb/a/VBkS3vYYVCDWSHfDg5P5Z3k/?lang=en
  

  Itens (em construção)

  
  

  https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/revitalizacao-de-bacias

  TOMO I - Histórico, conceitos e diagnósticos da bacias hidrográficas Nacionais.

  TOMO II – Proposta de arranjo institucional, Programa de Ações, Metas,BH Diretrizes Nacionais, monitoramento e avaliação do PNRBH.

  TOMO III (Download alternativo: TOMO III, Apêndice I e Fichas do TOMO III,  ) 

  
  

  
  

• 4o WADI Game: "JEDI x ReWASH x BRONZE-2-GOLD"

  4o WADI Game: "JEDI x ReWASH x BRONZE-2-GOLD"

  Em novos projetos de Engenharia, em bacias selecionadas do PNRBH, estimar ORÇAMENTOS 2023-2030 para novas Campanhas de Educação  e Popularização via Jogos Educativos para Ação Climática, considerando cruzamento de dados georeferenciados de dois bancos:

  a) de infraestrutura hídrica "cinza-azul" (disponíveis neste repositório1), e 

  b)  contribuições da natureza à sociedade (NCP); disponíveis no repositório2, 

  
  

  1.  princípios "JEDI" (Justiça, Equidade, Diversidade e Inclusão) em projetos de Engenharia Ambiental que visem Saúde Planetária/USP; 

  2. segurança hídrica no contexto de mudanças globais e ações locais (INCTMC2/segurançahídrica); incluindo  "Múltiplos Usos" (para a maioria dos ODS) e "co-geração energética" (segurança hídrica) dos reservatórios de água doce continental no Território Nacional;

  3. compensações de emissões de gases de efeitos estufa para alavancar metas de desenvolvimento ("Brazilian Offsetting for Net-Zero Emissions towards GOal Leverage of Development", "BRONZE-2-GOLD", 

  4. reciclagem de ativos de recursos hídricos para comunidades sustentáveis, via neutralidade de carbono, com créditos e taxas ("Recycling Water Assets for Sustainable Habitats", "ReWASH"), 

  5. com potencial na transição de infraestrutura hídrica "cinza-azul" (bases de dados globais disponíveis neste repositório1; Vörösmarty et al (2021;https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2021.102344)

  6. adotando as contribuições da natureza à sociedade (NCP) (bases de dados globais disponíveis no repositório2, Liu et al (2023; https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.027);

  e fazendo uma discussão profissional e interdisciplinar (conforme CONFEA/CREA e DCN-Engenharias/MEC (ver Reapresentação da Disciplina SHS360/2023) com: 

  7.  inter-relações entre os sistemas naturais e os sistemas antrópicos, para maior maiores competências e, obviamente, maiores oportunidades profissionais, conforme iniciativas em andamento de:  

  
  

  8. serviços de reservação de água doce (p.ex. Banco Mundial), 

  
  

  9.  princípios de seguros sustentáveis para uma transição de pegada neutra (p.ex. UNEP FI / PSIA ), 

  
  

  10.  valoração de sistemas naturais para profissionais de área de risco climático (p.ex. GARP)

  
  

  11.  novos cálculos de emissões de reservatórios para geração de energia hidroelétrica (p.ex. IHA/G-res Tool),

  
  

  11. aprendizados para saúde planetária dentro da emergência climática (p.ex. The Lancet),  

  
  

  12.  até os novos olhares de reaproveitamento de reservatórios (p.ex. da IAHR),

  
  

  13. novos olhares de inovação sobre recursos hídricos, 

  
  

  
  

  Material de Apoio:

  https://www.nature.com/articles/s41467-018-05938-3#Fig1

  
  

  

  
  
  

  Proposed climate geoengineering techniques focused on in this review, placed in the context of mitigation efforts. a Mitigation is defined here as reducing the amount of CO2 and other climate forcers released into the atmosphere by either reducing the source activities (e.g., less energy consumption), increasing efficiency (thus reducing emissions per unit of the activity, e.g., kWh of energy produced), or removing forcers like CO2 directly at the source prior to their emission, e.g., from the concentrated stream of CO2 at power or industrial plants. For the latter, the captured CO2 can either be stored subsurface (CCS—carbon capture and storage), or utilized in long-lived materials such as carbonate-based cement (CCU—carbon capture and utilization). b In contrast to mitigation (including CCS and CCU), carbon dioxide removal (CDR) aims to reduce the amount of CO2 after it has been emitted into the ambient atmosphere, thus reducing greenhouse warming due to the absorption of terrestrial radiation (red arrows). The main proposed techniques are based on uptake of CO2 either by photosynthesis (techniques 1–5) or by abiotic chemical reactions (techniques 6 and 7), followed by storage of the carbon in various biosphere or geosphere reservoirs. c Radiative forcing geoengineering techniques aim to modify the atmosphere-surface radiative energy budget in order to partly counteract global warming, by two distinct approaches: increasing the amount of solar shortwave radiation (yellow arrows) that is reflected back to space (techniques 8, 9, 11, and 12), or increasing the amount of terrestrial longwave radiation which escapes to space (technique 10). The focus of this class of techniques is on inducing a negative radiative forcing (i.e., cooling). Thus, in place of the commonly used misnomers solar radiation management (SRM) and albedo modification14,15,17, which focus only on the solar radiation techniques and exclude terrestrial radiation modification by cirrus cloud thinning, we introduce the term radiative forcing based climate geoengineering, which we abbreviate to radiative forcing geoengineering (RFG)

  
  

  
  

  

  
  
  

  Nature Communications (Nat Commun) ISSN 2041-1723 (online)

  
  

  Schematic of research needs for proposed biomass-based CDR techniques. A broad range of issues would need to be clarified to better understand the removal potentials, costs, trade-offs and risks prior to a possible implementation of any biomass-based CDR technique, as detailed in two recent assessments15,16, including: (1) the most effective biomass types to use for various techniques; (2) the applied technologies, especially for carbon capture and biomass pyrolysis; (3) the scalability, noting that modest deployment levels of biomass-based techniques could largely be constrained to local environmental and socio-economic impacts, while extensive deployment (e.g., at levels comparable to CDRref) could result in significant limitations due to land and biomass availability, biomass growth rates, and competition, e.g., for water and nutrient resources, with natural ecosystems, agriculture, and other biomass-based CDR techniques; (4) impacts of choices of biomass types and the extent of implementation on regional biodiversity, wildlife, and overall ecosystem resilience; (5) impacts of differences in the albedo of the respective biomass type (e.g., trees and energy crops) versus the albedo prior to the biomass growth; (6) the carbon payback, i.e., the temporary reduction in effectiveness of a terrestrial biomass CDR technique resulting from CO2 released due to disturbances to the ecosystem during biomass planting; (7) implications of the production of numerous non-CO2 gases with impacts on climate and air quality, such as volatile organic compounds (VOCs) like isoprene, and the long-lived greenhouse gas N2O; (8) the ability to co-locate biomass processing sites (BECCS plants and biochar pyrolysis facilities) with biomass growth locations and product storage and/or burial sites, as well as the necessary transport infrastructure if these are not co-located; (9) economic implications – not only the operational costs, but also the economic impacts, e.g., due to competition with agriculture

  
  

  

  
  
  

  Key scientific and technical considerations and challenges for stratospheric aerosol injection (SAI). A wide range of scientific and technical factors would need to be considered in choosing which particle composition or combination of particle types to employ in possible implementation of SAI: a A high degree of control would be desired over the resulting aerosol particle size distribution, which influences the aerosol layer optical properties (for both solar and terrestrial radiation), the residence time, and the dispersion and transport of the aerosol layer. Such control would be more straightforward with manufactured particles such as TiO2, ZrO2, and Al2O3, than for H2SO4 or gaseous precursor injections (SO2, etc.). b Particle types that have limited effects on the stratospheric ozone layer would be preferable, which is a particular disadvantage of sulfate particles151,152. c Limited heating of the lower stratosphere would be preferable. Heating would depend on particle composition86, with some particle types, especially soot88 and small Al2O3 particles92, possibly heating the polar stratosphere by 10 °C or more, with significant but poorly understood impacts on stratospheric water vapour and dynamics90,92,93,153,154, including the possibility of increased stratospheric particle lifetime due to lofting95. d Particles with a high radiative forcing efficiency per unit mass would be preferable, as this would reduce the particle or precursor mass that needs to be transported to the stratosphere. e SAI would affect the ratio of direct and diffuse solar radiation, which would in turn impact photosynthesis, and thus crop yields155 and global net primary productivity156. Little is known yet about how this varies with particle type and size, or about other possible effects on ecosystems, as well as on solar energy production. f Human safety and environmental impact issues are of concern for several particle compositions, e.g., H2SO4 is a powerful acid, while aluminium and several other proposed particle components are well-known environmental contaminants, though their effective toxicity depends on their specific chemical forms; this is generally less of a concern for most proposed gaseous precursors like SO2

  
  

  
  

  radiative forcing geoengineering (RFG), which we define as the cooling term, i.e., the magnitude of the negative radiative forcing. RFG and CDR are not entirely independent, since each can have indirect effects on the other, e.g., afforestation changes the surface albedo, while changes in temperature and light due to RFG techniques could affect biophysical processes, and thus CO2 uptake by oceans and ecosystems22,23,24.

  
  

  start with emissions scenario data9 which is based on the assumption that the current NDCs will be fulfilled by 2030, and build on this with a parametric analysis (similar to ref. 25 but starting with the NDCs rather than the RCP scenarios)

  
  

  The remaining budgets are based on data from an IPCC analysis of model ensemble output3, yielding 650 ± 130 Gt(CO2) to 1.5 °C and 1300 ± 130 Gt(CO2) to 2 °C. 

  
  

  https://www.nature.com/articles/s41558-022-01508-0#MOESM2

  
  

  
  

  recognizing the need for countries to ratchet their ambition beyond their current pledges, Article IV of the Glasgow Climate Pact accelerates the previously expected timeline for revising these NDCs and calls for countries “to revisit and strengthen the 2030 targets in their nationally determined contributions … to align with the Paris Agreement temperature goal by the end of 2022”13.

  
  

  

  
  
  

  emissions pathways (Fig. 1) explore a combination of three strategies that countries might use to ratchet and achieve ambition: 

  (1) increasing ambition in the near-term through 2030, 

  (2) increasing post-2030 decarbonization rates or 

  (3) achieving net-zero pledges sooner.

  
  

  long-term strategies (LTSs) that outline emission reduction strategies through the mid-century3 and net-zero emissions targets4

  
  

  
  

  

  
  
  

  To construct the NDC+ and NDC++ sensitivities, we begin with the ambition level implied in the updated or new pledges as assessed by Climate Action Tracker (CAT)

  
  

  
  

  http://jgcri.github.io/gcam-doc/policies.html

  
  

  GCAM is an open-source model developed and maintained at the Pacific Northwest National Laboratory’s Joint Global Change Research Institute

  
  

  [Bradley et al. 1991] Bradley, Richard A., Edward C. Watts, and Edward R. Williams. Limiting net greenhouse gas emissions in the United States. No. DOE/PE-0101-Vol. 2. USDOE Office of Policy, Planning and Analysis, Washington, DC (United States). Office of Environmental Analysis, 1991. Link

  
  

  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  

  
  
  

  https://www.nature.com/articles/s41558-021-01142-2

  
  

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  https://www.nature.com/articles/s41558-023-01604-9#Fig1

  Diverse carbon dioxide removal approaches could reduce impacts on the energy–water–land system

  
  

  In 2020, the US Congress identified bioenergy with carbon capture and storage (BECCS), afforestation (AF), direct air capture with carbon storage (DACCS), enhanced weathering (EW), soil carbon enhancement and direct ocean capture with carbon storage (DOCCS) in its legislative definition of CDR

  
  

  CDR approaches including bioenergy with carbon capture and storage (BECSS), afforestation (AF), direct air capture with carbon storage (DACCS), enhanced weathering (EW), biochar (Biochar) and direct ocean capture with carbon storage (DOCCS). 

  
  

  

  
  
  

  CDR technology	Description
  BECCS	Biomass paired with geologic carbon storage for electricity, liquid fuel refining, hydrogen production and industrial energy use
  AF	Storage of atmospheric carbon by restoring deforested lands or planting new forests where none existed previously
  DACCS	Solvent- and sorbent-based processes using a combination of electricity and natural gas to separate and geologically store CO2 from the atmosphere
  EW	Crushed basalt application to global croplands
  Biochar	Slow pyrolysis of second-generation biomass
  DOCCS	Electrochemical stripping of CO2 from seawater paired with geologic storage, in a stand-alone plant or co-located with water desalination facilities

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  a, Positive and negative annual CO2 emissions. F-gas refers to halocarbon gases with very high global warming potential. b–g, Negative CO2 emissions by CDR method and GCAM region in 2050. LUC, land-use change. The items on the charts appear in the same vertical order as in the key. Greenland is plotted as part of the EU-15. Mongolia is considered as part of GCAM’s Central Asia region but does not have meaningful data on DOCCS potential. Land-use change CO2 emissions are reported as the net of AF minus any deforestation in each region. Some regions are projected to have net-positive land-use emissions in 2050. The fossil and industrial CO2 emission constraints in both 1.5 °C scenarios 2 and 3 are the same, but reduced non-CO2 emissions in scenario 3 lead to lower end-of-century warming.

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  nature.com sitemap

  
  

  a–c, Global primary (top) and final (bottom) energy consumption by end-use sector (a) and proportions of primary and final energy for CDR in 2050 (b,c). The items on the charts appear in the same vertical order as in the key. Following the IPCC reporting convention, we report non-combustion energy sources as direct equivalents, while fossil fuels and bioenergy are reported as their primary energy content50. Under this convention, renewable electricity may appear smaller—and bioenergy larger—in reported primary energy shares.

  
  

  

  
  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  

  
  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  

  
  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  a, Global water consumption by end-use sector (top) and desalinated water production by technology (bottom). The items are plotted on the charts in the same vertical order as they appear in the chart keys. b, Water consumption for bioenergy crop irrigation, BECCS electricity generation and DACCS process water by GCAM region, as a proportion of the total water consumption. c, Desalinated seawater and groundwater as a fraction of total water withdrawals by GCAM water basin.

  
  

  https://biochar.co.uk/carbon-dioxide-removal/

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  
  

  https://www.mn.uio.no/geo/english/research/projects/1.5C-BECCSy/

  
  

  

  
  
  

  

  
  
  

  
  

  https://doi.org/10.1038/s43017-019-0019-0

  
  

   

  

  
  

  
  

  
  

  
  

  Fig. 3 | Key nutrient processes during a reservoir life cycle. Simplified C (blue, with methane in dark blue arrows),
  N (green), P (purple) and Si (yellow) dynamics for young (panel a), middle-aged (panel b) and old reservoirs (panel c). Young reservoirs are typically characterized by large greenhouse gas (GHG) emissions due to the breakdown of flooded soil and biomass, and tend be dominated by respiration rather than photosynthesis. Nutrients accumulate as the reservoir ages, driving increased photosynthesis and rising autotrophy, which can develop into algal blooms in middle-aged reservoirs. GHG emissions decrease as flooded biomass is eliminated. Sediment accumulates in the reservoir over time, which can promote downstream streambed scouring due to the undersaturation of suspended sediment in river water. In old reservoirs, sediment accumulation can become severe, serving as a point source for nutrient remobilization to downstream, and nutrient saturation can drive large, potentially harmful algal blooms (HABs), causing fish mortality and anoxia. 

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  
  

  
  
  

• WADI Game #5

  WADI Game #5

  • 

    Material de Apoio ao WADI Game #5 File
  • 

    Material de Apoio 2, Jogo Educativo #2 File
  • 

    Material de Apoio 3, Jogo #2 File
  • 

    Material de Apoio 1, Jogos #1, #2, #3, #4 e Seminário 1 File
  • 

    Material de Apoio 2, Jogo Educativo #2 File
  • 

    Material de Apoio 3, Jogo #2 File
  • 

    Material de Apoio 1, Jogos #1, #2, #3, #4 e Seminário 1 File

• WADI Game #6

  Prezad@ Coleg@, Atual Alun@, Futuro Engenheir@

  Segue o enunciado do "Jogo Educativo #1", de aprendizagem de competências em engenharias, com foco em recursos hídricos para Engenharia Ambiental. Siga as instruções em sala de aula oferecidas pelo Professor e Estagiário(s). Sucesso!

  Att., 

  Professor

  
  

  Jogo Educativo #1, trabalho em Dupla de Alunos (* = resposta obrigatória)

  
  

  Enunciado 1(*): Brasil tem mais de 50 milhões de pessoas que mais sofrem por falta de saneamento básico, especialmente de infraestrutura hídrica. Sem elas, continuarão mais vulneráveis aos riscos de desastres por enxurradas, deslizamentos de terras, inundações e alagamentos.  Na drenagem, um setor crescente é de "jogos educativos". Estes servem para "avaliar o rio no seu estado natural e impactado". Soluções (de Engenharia) de baixo custo são viáveis quando integradas "medidas na fonte", "medidas estruturais de macro-drenagem" e "medidas não-estruturais". Nesses ambientes lúdicos, por um lado, "solucionar" significa "somar pontos" ao incorporar as previsões hidrológicas e hidráulicas em tempo real para otimizar a infraestrutura hídrica atual e futura na gestão de riscos de desastres (Figura 1, acima). Por outro lado, esses "jogos" de otimização de infraestrutura hídrica incluem: a) estratégias combinadas de medidas compensatórias decentralizadas dentro de uma bacia hidrográfica, b) soluções baseadas na natureza que funcionem em tempo real (escala de evento chuva-vazão) e c) soluções ecohidrológicas para planejamento urbano-territorial (escala de longo prazo). Solicita-se: i) leia e aprecie os links antes oferecidos; ii) ilustre, de forma criativa, um fluxograma de futuros "jogos educativos de drenagem" para integrar soluções de infraestrutura hídrica (listadas antes) para salvaguardar vidas em risco de enxurradas e inundações urbanas, iii) da bacia selecionada da lista, discuta brevemente como incorporar esses jogos como educação ambiental da comunidade da bacia respectiva ; iv) com base nas tabelas básicas de custos de infraestrutura hídrica, propor e discutir um brevíssimo Plano de Negócios (p.ex. total de receita mínima anual, total custos anuais, número de clientes com PJ, número de pessoas beneficiadas, nro de funcionários ) de uma Nova Empresa Jr de Engenharia Ambiental que empreenda neste nicho de mercado pouco explorado. Incorpore todas as hipóteses e referências necessárias no seu relatório. 

   

  Figura 2- Cargas poluidoras específicas ao tamanho de bacia hidrográfica urbana. Fonte: LINK

  Enunciado 2(*): Sua Firma de Engenharia é contratada para produzir um relatório que estime o Custo Total de Novos Termos de Referência para Infraestrutura Hídrica para 40000 bacias urbanas e peri-urbanas, habitadas por aprox. 60 milhões de pessoas, convivendo com vulnerabilidade e exposição aos riscos com uma densidade média superior a 6500 hab/km2, e com bacias hidrográficas de cabeceira, com tempos de concentração abaixo de 2 horas. Nestes locais, a falta de saneamento básico se traduz na poluição difusa da drenagem (ver Figura 2, acima), que aumenta os riscos de desastres das enchentes, enxurradas, alagamentos, inundações e deslizamentos de terras. Especificamente, há uma "transferência e aumento do impacto" de poluição, de montante para jusante das bacias (ver Figura 2, acima, e LINK). Assumindo variáveis de N-NH3, Coliformes Fecais, Fosfato Total, DQO, se solicita: i) fazer 4 gráficos, um por cada variável (N-NH3, Coliformes Fecais, Fosfato Total, DQO), indicando curvas de POLUIÇAO x AREA para i.a) "ecossistema impactado" (figuras do LINK) e i.b) do "ecossistema natural e/ou recuperado 100%"; ii) justificar brevemente os gráficos apresentados; iii) estimar métricas de "transferência" (no ecossistema impactado) e de "mitigação"(no ecossistema recuperado) entre os valores de poluição difusa entre pontos de montante (nascentes e cabeceiras) e de jusante (confluências de sub-bacias nascentes e cabeceiras; iv) assumindo que esses valores de "transferência" e de "mitigação" da poluição fossem representativos do que ocorre nas 40000 áreas de riscos com poluição difusa no Brasil, estimar e justificar quanto seria o aumento da transferência (montante-jusante) de poluição difusa específica (por area, km2) e per cápita ( isto é, +DeltaCargaPoluidora / Área Drenagem / Habitante) nas áreas de risco; v) estimar quanto seria a MAGNITUDE e o CUSTO da "mitigação dessa poluição difusa específica e per cápita" (-DeltaCargaPoluidora/ÁreaDrenagem/Habitante, e R$/km2/cápita). Justificar suas respostas, adotando uma "mitigação" e uma "transferência" média, a partir de um valor médio dos estimados para Coliformes Fecais, para Fósforo Total, para Nitrogênio Amoniacal e DQO. 
  

  Enunciado 3(*). As Figuras seguintes, extraída do Material de Apoio 2 (https://doi.org/10.1590/S1519-69842008000500007), apresenta aspectos de custo-benefícios de recuperação ambiental de bacia hidrográfica urbana, no seu sentido longitudinal (de montante para jusante). Discuta brevemente, de montante para jusante, como: a) custos unitários, b) cargas poluentes, c) biodiversidade de macro-invertebrados, e d) vazões máximas instantâneas de macro-drenagem, são relacionados para os cinco pontos de controle na micro-bacia. 

  
  

  
  

  
  

  
  

  Enunciado 4. A Figura a seguir  mostra fluxos e serviços ecossistêmicos da bacia hidrográfica (ênfase em “área de drenagem-várzea-rio”) da Mata Atlântica Brasileira. A Figura 1b apresenta principais processos no volume de controle “rio-várzea”. Responder:(1) identifique de forma ilustrada na Figura do Enunciado 4 (superior) ONDE OCORREM esses processos da Figura do Enunciado 4 (inferior); (2) identifique e justifique de forma ilustrada na Figura do Enunciado 4 (inferir) ONDE OCORREM serviços ecossistêmicos dos enunciados anteriores do Jogo Educativo #1. Faça croquis para auxiliar suas respostas.  

  
  

   

  Figura do Enunciado 4(Superior): Fluxos ecohidrológicos e serviços ecossistêmicos em bacia hidrográfica da Mata Atlântica Brasileira. Fonte: Hydrological services in the Atlantic Forest, Brazil: An ecosystem-based adaptation using ecohydrological monitoring, Climate Services 8:1-6, https://doi.org/10.1016/j.cliser.2017.10.005. Figura do Enunciado 4 (Inferior): Cinética de modelos e processos de transferência de massa. As variáveis de estado são definidas junto com os processos cinéticos são dissolução (ds), hidrólise (h), oxidação (ox), nitrificação (n), denitrificação (dn), fotossíntese (p), respiração (r), excreção (e ), morte (d), respiração/excreção (rx). Os processos de transferência de massa são re-aeração (re), sedimentação (s), demanda de oxigênio do sedimento (SOD), troca de sedimento (se) e fluxo de carbono inorgânico do sedimento (cf). Fonte: https://www.qual2k.com/ 

  
  

  
  

  • 

    Material de Apoio ao WADI Game #6 File
  • 

    Material de Apoio 1: File
  • 

    Material de Apoio 2 File
  • 

    Material de Apoio 1: File
  • 

    Material de Apoio 2 File

• WADI Game #7

  (*) Itens obrigatórios

  Enunciado 1(*). A Figura 1a mostra uma síntese da bacia do Alto Jaguari (Sistema Cantareira, Fonte: https://hess.copernicus.org/articles/22/4699/2018/). Esquerda, Superior: Localização do exutório; Centro, Superior: Usos de ocupação da bacia  para os cenários “S1” (ano 1990), “S2” (ano 2010) e “S2+EbA” (ano 2035, com recuperação ambiental via ‘Adaptação baseada em Ecossistemas’); Direita, Superior: produção de água para os cenários “S1”, “S2” e “S2+EbA”; Esquerda, Inferior: produção de água dos três cenários, com destaque ao regime sazonal intra-anual do “S2+EbA”; Centro, Inferior: comparação de curvas de permanência de vazões para cenários “S1”, “S2” e “S2+EbA”; Direita, Inferior: curvas de permanência para cargas de N-NO₃ para os cenários “S1” , “S2” e “S2+EbA”, respectivamente. a produção de água de sub-bacias de cabeceira do Sistema Cantareira no início da crise hídrica 2013/2014 (http://dx.doi.org/10.1080/02508060.2016.1188352). Pede-se: (a) elaborar percepção de engenharia ambiental desenhando três (3)

  - "seções transversais", 

  - "plantas baixas(área de drenagem, várzea, rio)" e 

  - "perfis longitudinais", 

  para cada cenário, com leito menor e leito maior (várzea), incluindo aspectos de uso e ocupação do solo; (b) idealizar para cada seção transversal "cenarizada" as respectivas funções ecológicas de produção de água, regime sazonal de vazões máximas e mínimas conforme as curvas de permanência de quantidade, e máximos e mínimos de cargas de N-NO3 conforme curvas de permanência de qualidade; (c) justificar detalhadamente sua elaboração com base nos materiais de aula, explicações e monitorias. 

  
  

  Figura 1a. Bacia do Alto Jaguari, Sistema Cantareira, com cenários antes, depois e recuperação de impactos no regime quali-quantitativo de água superficial. 

  
  

  Enunciado 2(*): A partir do Enunciado 1, considerar esquema geral de “bacia-várzea-rio” (Figura 2, Superior, Fonte: https://doi.org/10.1016/j.cliser.2017.10.005) e propor cenários “S1”, “S2” e “S2+EbA” para para as bacias selecionadas pelo grupo sobre o Seminário 1 (Plano Nacional de Revitalização de Bacias Hidrográficas, tendo como apoio a Leitura Obrigatória 2. Gestão de Incertezas Hidráulicas (ver rodapé, Anexo, Fig.2, Inferior, explicada em aula e no E-disciplinas: https://drive.google.com/file/d/10RCiFvDA4lgHT3MnGLOktyAOqvlyNphq/view?usp=sharing) e a Mesa Redonda de 30/03/2023, 19:h, "Diagnóstico e Soluções de Drenagem Urbana"  

  
  

  
  

  
  

  Figura 2: Superior: Croqui geral “bacia-várzea-rio”. Inferior: exemplo de análise hidráulica. Ver referências e explicações em sala de aula e E-disciplinas, com exercício resolvido .

  Enunciado 3(*): O modelo Qual2K é um modelo de qualidade de água superficial utilizado em problemas de engenharia ambiental.  Suponha que você trabalha em uma empresa que realiza consultoria ambiental, e precise solucionar um problema utilizando o modelo Qual2k para prever a qualidade da água em trechos específicos no curso d’água principal da Figura 3 (Rio Grande).   Pede-se: (a) Descrever o problema para o qual você utilizaria o modelo  QUAL2K, para as bacias selecionadas pelo grupo sobre o Seminário 1 (Plano Nacional de Revitalização de Bacias Hidrográficas); (b) Selecionar e justificar quais os parâmetros de qualidade da água a serem modelados de acordo com o problema em questão;  (c) Discorrer e justificar em quais pontos da bacia hidrográfica você realizaria a amostragem para a modelagem Qual2k; (d) Considerando que no seu modelo foram obtidas duas saídas da modelagem para um parâmetro escolhido no item “b”, exposta nas Figuras 4, justificar qual dos dois modelos é seria mais acurado (mais preciso). 

  
  

  Figura 3 – Mapa de localização das bacias hidrográficas do rio Grande e do rio das Fêmeas e das sub-bacias do SAU no Estado da Bahia. Fonte: https://www.researchgate.net/publication/318987546_Modelo_Hidrogeologico_do_Sistema_Aquifero_Urucuia_na_Bacia_do_Rio_Grande_BA

   

  Figura 4 – Modelagem de sólidos suspensos inorgânicos (ISS). Os quadrados indicam os dados amostrados. Os quadrados pretos indicam os valores médios, os quadrados brancos indicam os valores máximos e mínimos. As linhas sólidas e pontilhadas são as saídas do modelo.

  
  

  
  

  Material de Apoio ao Jogo Educativo #3: 

  Leitura Obrigatória 2. Gestão de Incertezas Hidráulicas : 

  https://drive.google.com/file/d/10RCiFvDA4lgHT3MnGLOktyAOqvlyNphq/view?usp=sharing

  Material de Apoio 2 - Termos de Referência para Planos Diretores: 

  https://drive.google.com/file/d/1T2W69M7nDH9P1cVazbCm8nfmhIPNXoKx/view?usp=sharing
  

  Material de Suporte Empírico - 2. Enchentes no Monjolinho-77km2: 

  https://drive.google.com/file/d/1xQsp_zgTGITsvi6RfNa2BVBI5OOvMLEO/view

  Práxis (exemplos da prática): Modelagem de cenários da qualidade de água no Sistema Cantareira

  https://hess.copernicus.org/articles/22/4699/2018/
  

  Aplicações viáveis para egressos de Engenharias: 

  Estudo experimental e teórico da qualidade de água da drenagem urbana com base ecohidrológica ; 

  Regionalização hidrológica de vazões e de cargas difusas de sólidos suspensos totais para o programa ProdutorES de Água e o pagamento de serviços ambientais; 

  Drenagem urbana sob cenários de longo prazo visando incentivos ambientais

  2a Palestra do Ciclo "Ciência, Engenharia e Oportunidade" de Eng. Sidnei Agra, Diretor de Profill, 30/03/2023, 10:30h.

  
  

  • 

    Material de apoio ao VWP7 File

• Seminário #1, 15% do conceito final

  Enunciado: Conforme a figura superior (fonte: https://doi.org/10.1590/S1519-69842008000500007 ), estimar e discutir o orçamento para a primeira fase (esquerda) em duas regiões selecionadas do Programa Nacional de Revitalização de Bacias Hidrográficas, (figura central,  fonte: https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/TOMO_IdoPNRBH.pdf) considerando: a) aspectos de quantidade e qualidade de água (fonte: https://www.abrhidro.org.br/SGCv3/publicacao.php?PUB=2&ID=198&SUMARIO=5317), b) Atlas de Esgotos (fonte: https://portal1.snirh.gov.br/ana/apps/webappviewer/index.html?id=6d866c5d54c64b17bd53af4bdcfb4b91), incluindo análise prospectivo 2000-2035, c) considerando elementos de espaciais da bacia, de montante, trecho médio e jusante ( exemplo em figura inferior), d) e tabelas de custos de engenharias com itens sugeridos pelo Professor e Estagiário PAE da SHS360/2023. 

  

  
  

  
  

  
  

  Anexos do SHS360-2023-Seminario1 (em construção até novo aviso)

  http://www.shs.eesc.usp.br/downloads/docentes/eduardo-mario-mendiondo/Peres-Mendiondo-2004-NEUR-CEAM-Artigo1.pdf
  

  http://www.shs.eesc.usp.br/downloads/docentes/eduardo-mario-mendiondo/Mendiondo-et-al-LatinoAmerica-Hidraulica-SaoPedro-20043.pdf
  

  https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5350870/mod_resource/content/1/Indicador_de_Sustentabilidade_Hidrica_Urbana.pdf
  

  
  

  https://www.scielo.br/j/bjb/a/VBkS3vYYVCDWSHfDg5P5Z3k/?lang=en
  

  Itens (em construção)

  
  

  https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/revitalizacao-de-bacias

  TOMO I - Histórico, conceitos e diagnósticos da bacias hidrográficas Nacionais.

  TOMO II – Proposta de arranjo institucional, Programa de Ações, Metas,BH Diretrizes Nacionais, monitoramento e avaliação do PNRBH.

  TOMO III (Download alternativo: TOMO III, Apêndice I e Fichas do TOMO III,  ) 

  
  

  
  

  https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/TOMO_IdoPNRBH.pdf

  Diretrizes e Estratégias para o Programa Nacional de Revitalização de Bacias Hidrográficas

  Quadro 3.5  Síntese de Agendas Temáticas

  
  

  
  

  https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/TOMO_IIdoPNRBH.pdf

  Quadro 6.2 – Componentes, Ações Elegíveis e Avaliação dos Prazos.

  
  

  Aspectos predominantes, iniciativas existentes e síntese analítica 

  https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/ApndiceI_Fichas.pdf

  
  Material da Palestra Profissional de 30/03/2023, 10:30h, Eng. Sidnei Agra - Profill
  https://profilleng-my.sharepoint.com/:f:/g/personal/sagra_profill_com_br/EjD73lkRLBhBqWU6yX8UW8IBmYsFVRYBQwXsFx29COTyBA?e=fXSXKk
  
  
  

  • 

    Palestra Eng. Sidnei Agra: Vídeo de Gravação + Slides File
  • 

    Palestra Eng. Sidnei Agra: Vídeo de Gravação + Slides File

• Bloco II, Jogo Educativo #5, 5% do conceito final

  Enunciado 1(*): A partir da leitura de "ANÁLISE DA VULNERABILIDADE HÍDRICA E AÇÕES ATENUANTES COM INTERFACE NOS OBJETIVOS DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL NO BRASIL" (Câmara-Silva et al, 2023), com caracterização dos reservatórios de água doce por barramentos antrópicos no Território Brasileiro (ver Figuras 1, 2, e 3 abaixo), e considerando as a futura despoluição de bacias hidrográficas selecionadas pelo seu grupo (https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas/revitalizacao-de-bacias), suponha que SUA empresa de Engenharia Ambiental pretende entrar em licitação para Revisão de PNRH visando os ODS em escala de bacia hidrográfica local para o período 2017-2035, e para o qual SUA empresa apresentará: 

  (1) Orçamento de Estudos Preliminares (na forma de número de engenheiros na equipe de trabalho e número de horas estimadas para cada profissional da equipe) usando indicadores de: 

  - Índice de Segurança Hídrica (ISH, ANA), 

  - Sistema Nacional de Segurança de Barragens - SNISB(ANA), 

  - Atlas de Esgotos: Despoluição de Bacias Hidrográficas (ANA, Figura 4), 

  - Plano Nacional de Recursos Hídricos - PNRH(ANA), 

  - mudanças climáticas (CLIMBra(2023), IPCC/AR6(2022), Figura 5, e Figura 6, respectivamente),

  (b) detalhamento de subtotais mensais desse orçamento, supondo que a duração total desses Estudos Preliminares é de até 12 meses,  e indicando nesse cronograma quais agendas do PNRBH estão sendo consultadas/usadas/estudadas em cada mês 

  
  

  
  

  
  

  
  

  Figura 4 - Atlas de Esgotos e Despoluição de Bacias Hidrográficas

  
  

  
  

  Figura 5 - Bases de dados CLIMBra de mudanças climáticas (Ballarin et al, 2023)

  
  

  
  

  
  

  Figura 6 - Mudanças climáticas globais e motivos para preocupação ("Reasons For Concern"; Pörtner et al, 2022)

  
  

  
  Enunciado 2(*). Com base nas respostas ao Enunciado 1(*, anterior), responder: 
  a) como são os riscos compostos (em "cascata") nas suas bacias do PNRBH (conforme Figura 7, parte superior, Pörtner et al, 2022; IPCC/AR6)? 
  b) como esses riscos compostos interagem nas suas bacias analisadas do PNRBH (conforme Figura 6, parte inferior, Pörtner et al, 2022; IPCC/AR6)?,
  c) como esses riscos podem incidir no Orçamento de Estudos Preliminares respondidos no Enunciado 2(*) anterior?  Justificar brevemente suas respostas
  
  
  
  Figura 7. Ilustrações de riscos básicos sobre Segurança Hídrica e seus nexos e integrações (setores e cores no rodapé da Figura 6; Pörtner et al, 2022; IPCC/AR6). Gráfico Superior descreve a cascada de riscos. Gráfico Inferior ilustra como interagem esses riscos enter ecossistemas e setores usuários. As setas representam as interações qualitativas dessas interações. Mais informações no relatório do IPCC Figure 16.11,: Pörtner et al,2022). Setas em cor preta indicam cascadas de riscos ("riscos em cascata") e as setas de cor cinza representam as relacionadas diretamente ao clima. 
  
  
  Enunciado 3(*): Com base nas SUAS respostas ao Enunciado 1(*) e ao Enunciado 2(*) anteriores,: 
  a)estimar Orçamento Anual de Estudos e Projetos para o período 2023-2030 nas SUAS bacias selecionadas no PNBRH para buscar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, conforme a Figura 8;  
  b) discutir brevemente suas respostas visando "serviços de armazenamento de água doce" conforme o relatório do Banco Mundial (Figura 9).
  
   
  
  
  Figura 8- Esquerda: tomada de decisão comunitária; centro: caminhos possíveis destas decisões; direita: tendências para o final do Século XXI (Pörtner et al, 2022). 
  
  
  

• Seminario #2, 15% do conceito final

  Seminário #2 da SHS 360/2023 (15% do conceito final).

  Enunciado geral: "Em novos projetos de Engenharia Ambiental em bacias selecionadas do PNRBH, estimar ORÇAMENTOS 2023-2030 de novas políticas de Educação Ambiental usando Jogos Educativos para Ação Climática, considerando:

  -  princípios "JEDI" (Justiça, Equidade, Diversidade e Inclusão) em projetos de Engenharia Ambiental que visem Saúde Planetária/USP; 

  1. segurança hídrica no contexto de mudanças globais e ações locais (INCTMC2/segurançahídrica); incluindo  "Múltiplos Usos" (para a maioria dos ODS) e "co-geração energética" (segurança hídrica) dos reservatórios de água doce continental no Território Nacional;

  2. compensações de emissões de gases de efeitos estufa para alavancar metas de desenvolvimento ("Brazilian Offsetting for Net-Zero Emissions towards GOal Leverage of Development", "BRONZE-2-GOLD", 

  3. reciclagem de ativos de recursos hídricos para comunidades sustentáveis, via neutralidade de carbono, com créditos e taxas ("Recycling Water Assets for Sustainable Habitats", "ReWASH"), 

  4. com potencial na transição de infraestrutura hídrica "cinza-azul" (bases de dados globais disponíveis neste repositório1; Vörösmarty et al (2021;https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2021.102344)

  5. adotando as contribuições da natureza à sociedade (NCP) (bases de dados globais disponíveis no repositório2, Liu et al (2023; https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.027);

  e fazendo uma discussão profissional e interdisciplinar (conforme CONFEA/CREA e DCN-Engenharias/MEC (ver Reapresentação da Disciplina SHS360/2023) com: 

  6.  inter-relações entre os sistemas naturais e os sistemas antrópicos, para maior maiores competências e, obviamente, maiores oportunidades profissionais, conforme iniciativas em andamento de:  

  
  

  7. serviços de reservação de água doce (p.ex. Banco Mundial), 

  
  

  8.  princípios de seguros sustentáveis para uma transição de pegada neutra (p.ex. UNEP FI / PSIA ), 

  
  

  9.  valoração de sistemas naturais para profissionais de área de risco climático (p.ex. GARP)

  
  

  10.  novos cálculos de emissões de reservatórios para geração de energia hidroelétrica (p.ex. IHA/G-res Tool),

  
  

  11. aprendizados para saúde planetária dentro da emergência climática (p.ex. The Lancet),  

  
  

  12.  até os novos olhares de reaproveitamento de reservatórios (p.ex. da IAHR),

  
  

  13. novos olhares de inovação sobre recursos hídricos, 

  
  

  
  

  ANEXO 1. REFERENCIAS SELECIONADAS E ANOTAÇÕES DO PROFESSOR PARA APOIO DO ALUNO

  FONTE 1: 

  Lawrence, M.G., Schäfer, S., Muri, H. et al. Evaluating climate geoengineering proposals in the context of the Paris Agreement temperature goals. Nat Commun 9, 3734 (2018). 

  https://doi.org/10.1038/s41467-018-05938-3

  

  
  
  

  
  
  

  "Proposed climate geoengineering techniques focused on in this review, placed in the context of mitigation efforts. a Mitigation is defined here as reducing the amount of CO2 and other climate forcers released into the atmosphere by either reducing the source activities (e.g., less energy consumption), increasing efficiency (thus reducing emissions per unit of the activity, e.g., kWh of energy produced), or removing forcers like CO2 directly at the source prior to their emission, e.g., from the concentrated stream of CO2 at power or industrial plants. For the latter, the captured CO2 can either be stored subsurface (CCS—carbon capture and storage), or utilized in long-lived materials such as carbonate-based cement (CCU—carbon capture and utilization). b In contrast to mitigation (including CCS and CCU), carbon dioxide removal (CDR) aims to reduce the amount of CO2 after it has been emitted into the ambient atmosphere, thus reducing greenhouse warming due to the absorption of terrestrial radiation (red arrows). The main proposed techniques are based on uptake of CO2 either by photosynthesis (techniques 1–5) or by abiotic chemical reactions (techniques 6 and 7), followed by storage of the carbon in various biosphere or geosphere reservoirs. c Radiative forcing geoengineering techniques aim to modify the atmosphere-surface radiative energy budget in order to partly counteract global warming, by two distinct approaches: increasing the amount of solar shortwave radiation (yellow arrows) that is reflected back to space (techniques 8, 9, 11, and 12), or increasing the amount of terrestrial longwave radiation which escapes to space (technique 10). The focus of this class of techniques is on inducing a negative radiative forcing (i.e., cooling). Thus, in place of the commonly used misnomers solar radiation management (SRM) and albedo modification14,15,17, which focus only on the solar radiation techniques and exclude terrestrial radiation modification by cirrus cloud thinning, we introduce the term radiative forcing based climate geoengineering, which we abbreviate to radiative forcing geoengineering (RFG)" 

  
  

  

  
  
  

  
  

  Nature Communications (Nat Commun) ISSN 2041-1723 (online)

  
  

  Schematic of research needs for proposed biomass-based CDR techniques. A broad range of issues would need to be clarified to better understand the removal potentials, costs, trade-offs and risks prior to a possible implementation of any biomass-based CDR technique, as detailed in two recent assessments15,16, including: (1) the most effective biomass types to use for various techniques; (2) the applied technologies, especially for carbon capture and biomass pyrolysis; (3) the scalability, noting that modest deployment levels of biomass-based techniques could largely be constrained to local environmental and socio-economic impacts, while extensive deployment (e.g., at levels comparable to CDRref) could result in significant limitations due to land and biomass availability, biomass growth rates, and competition, e.g., for water and nutrient resources, with natural ecosystems, agriculture, and other biomass-based CDR techniques; (4) impacts of choices of biomass types and the extent of implementation on regional biodiversity, wildlife, and overall ecosystem resilience; (5) impacts of differences in the albedo of the respective biomass type (e.g., trees and energy crops) versus the albedo prior to the biomass growth; (6) the carbon payback, i.e., the temporary reduction in effectiveness of a terrestrial biomass CDR technique resulting from CO2 released due to disturbances to the ecosystem during biomass planting; (7) implications of the production of numerous non-CO2 gases with impacts on climate and air quality, such as volatile organic compounds (VOCs) like isoprene, and the long-lived greenhouse gas N2O; (8) the ability to co-locate biomass processing sites (BECCS plants and biochar pyrolysis facilities) with biomass growth locations and product storage and/or burial sites, as well as the necessary transport infrastructure if these are not co-located; (9) economic implications – not only the operational costs, but also the economic impacts, e.g., due to competition with agriculture

  

  
  
  

  
  
  

  Key scientific and technical considerations and challenges for stratospheric aerosol injection (SAI). A wide range of scientific and technical factors would need to be considered in choosing which particle composition or combination of particle types to employ in possible implementation of SAI: a A high degree of control would be desired over the resulting aerosol particle size distribution, which influences the aerosol layer optical properties (for both solar and terrestrial radiation), the residence time, and the dispersion and transport of the aerosol layer. Such control would be more straightforward with manufactured particles such as TiO2, ZrO2, and Al2O3, than for H2SO4 or gaseous precursor injections (SO2, etc.). b Particle types that have limited effects on the stratospheric ozone layer would be preferable, which is a particular disadvantage of sulfate particles151,152. c Limited heating of the lower stratosphere would be preferable. Heating would depend on particle composition86, with some particle types, especially soot88 and small Al2O3 particles92, possibly heating the polar stratosphere by 10 °C or more, with significant but poorly understood impacts on stratospheric water vapour and dynamics90,92,93,153,154, including the possibility of increased stratospheric particle lifetime due to lofting95. d Particles with a high radiative forcing efficiency per unit mass would be preferable, as this would reduce the particle or precursor mass that needs to be transported to the stratosphere. e SAI would affect the ratio of direct and diffuse solar radiation, which would in turn impact photosynthesis, and thus crop yields155 and global net primary productivity156. Little is known yet about how this varies with particle type and size, or about other possible effects on ecosystems, as well as on solar energy production. f Human safety and environmental impact issues are of concern for several particle compositions, e.g., H2SO4 is a powerful acid, while aluminium and several other proposed particle components are well-known environmental contaminants, though their effective toxicity depends on their specific chemical forms; this is generally less of a concern for most proposed gaseous precursors like SO2

  
  

  
  

  NOTA: 

  "...radiative forcing geoengineering (RFG), which we define as the cooling term, i.e., the magnitude of the negative radiative forcing. RFG and CDR are not entirely independent, since each can have indirect effects on the other, e.g., afforestation changes the surface albedo, while changes in temperature and light due to RFG techniques could affect biophysical processes, and thus CO2 uptake by oceans and ecosystems22,23,24...."

  
  

  "...start with emissions scenario data which is based on the assumption that the current NDCs will be fulfilled by 2030, and build on this with a parametric analysis (similar to ref. 25 but starting with the NDCs rather than the RCP scenarios)..."

  
  

  The remaining budgets are based on data from an IPCC analysis of model ensemble output3, yielding 650 ± 130 Gt(CO2) to 1.5 °C and 1300 ± 130 Gt(CO2) to 2 °C. 

  
  

  Fonte 2: Iyer, G., Ou, Y., Edmonds, J. et al. Ratcheting of climate pledges needed to limit peak global warming. Nat. Clim. Chang. 12, 1129–1135 (2022). 

  https://doi.org/10.1038/s41558-022-01508-0
  

  recognizing the need for countries to ratchet their ambition beyond their current pledges, Article IV of the Glasgow Climate Pact accelerates the previously expected timeline for revising these NDCs and calls for countries “to revisit and strengthen the 2030 targets in their nationally determined contributions … to align with the Paris Agreement temperature goal by the end of 2022”13.

  

  
  
  

  
  
  

  emissions pathways (Fig. 1) explore a combination of three strategies that countries might use to ratchet and achieve ambition: 

  (1) increasing ambition in the near-term through 2030, 

  (2) increasing post-2030 decarbonization rates or 

  (3) achieving net-zero pledges sooner.

  
  

  long-term strategies (LTSs) that outline emission reduction strategies through the mid-century3 and net-zero emissions targets4

  
  

  
  

  
  
  
  

  To construct the NDC+ and NDC++ sensitivities, we begin with the ambition level implied in the updated or new pledges as assessed by Climate Action Tracker (CAT)

  
  

  

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  Fonte 3: http://jgcri.github.io/gcam-doc/policies.html

  GCAM is an open-source model developed and maintained at the Pacific Northwest National Laboratory’s Joint Global Change Research Institute
  

  
  

  FONTE 4: [Bradley et al. 1991] Bradley, Richard A., Edward C. Watts, and Edward R. Williams. Limiting net greenhouse gas emissions in the United States. No. DOE/PE-0101-Vol. 2. USDOE Office of Policy, Planning and Analysis, Washington, DC (United States). Office of Environmental Analysis, 1991. Link

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  
  

  FONTE 5: Höhne, N., Gidden, M.J., den Elzen, M. et al. Wave of net zero emission targets opens window to meeting the Paris Agreement. Nat. Clim. Chang.11, 820–822 (2021). 

  https://www.nature.com/articles/s41558-021-01142-2

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  Fonte 6: Fuhrman, J., Bergero, C., Weber, M. et al. Diverse carbon dioxide removal approaches could reduce impacts on the energy–water–land system.Nat. Clim. Chang. 13, 341–350 (2023). 

  https://www.nature.com/articles/s41558-023-01604-9#Fig1

  In 2020, the US Congress identified bioenergy with carbon capture and storage (BECCS), afforestation (AF), direct air capture with carbon storage (DACCS), enhanced weathering (EW), soil carbon enhancement and direct ocean capture with carbon storage (DOCCS) in its legislative definition of CDR

  CDR approaches including bioenergy with carbon capture and storage (BECSS), afforestation (AF), direct air capture with carbon storage (DACCS), enhanced weathering (EW), biochar (Biochar) and direct ocean capture with carbon storage (DOCCS). 

  
  

  
  

  
  
  

  
  

  CDR technology	Description
  BECCS	Biomass paired with geologic carbon storage for electricity, liquid fuel refining, hydrogen production and industrial energy use
  AF	Storage of atmospheric carbon by restoring deforested lands or planting new forests where none existed previously
  DACCS	Solvent- and sorbent-based processes using a combination of electricity and natural gas to separate and geologically store CO2 from the atmosphere
  EW	Crushed basalt application to global croplands
  Biochar	Slow pyrolysis of second-generation biomass
  DOCCS	Electrochemical stripping of CO2 from seawater paired with geologic storage, in a stand-alone plant or co-located with water desalination facilities

  
  

  

  
  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  

  
  
  

  
  
  
  
  

  

  
  
  

  
  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  a, Positive and negative annual CO2 emissions. F-gas refers to halocarbon gases with very high global warming potential. b–g, Negative CO2 emissions by CDR method and GCAM region in 2050. LUC, land-use change. The items on the charts appear in the same vertical order as in the key. Greenland is plotted as part of the EU-15. Mongolia is considered as part of GCAM’s Central Asia region but does not have meaningful data on DOCCS potential. Land-use change CO2 emissions are reported as the net of AF minus any deforestation in each region. Some regions are projected to have net-positive land-use emissions in 2050. The fossil and industrial CO2 emission constraints in both 1.5 °C scenarios 2 and 3 are the same, but reduced non-CO2 emissions in scenario 3 lead to lower end-of-century warming.

  
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  

  
  
  

  
  
  
  

  
  
  

  

  
  
  

  
  

  
  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  a–c, Global primary (top) and final (bottom) energy consumption by end-use sector (a) and proportions of primary and final energy for CDR in 2050 (b,c). The items on the charts appear in the same vertical order as in the key. Following the IPCC reporting convention, we report non-combustion energy sources as direct equivalents, while fossil fuels and bioenergy are reported as their primary energy content50. Under this convention, renewable electricity may appear smaller—and bioenergy larger—in reported primary energy shares.

  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  
  

  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  
  

  Nature Climate Change (Nat. Clim. Chang.) ISSN 1758-6798 (online) ISSN 1758-678X (print)

  
  

  a, Global water consumption by end-use sector (top) and desalinated water production by technology (bottom). The items are plotted on the charts in the same vertical order as they appear in the chart keys. b, Water consumption for bioenergy crop irrigation, BECCS electricity generation and DACCS process water by GCAM region, as a proportion of the total water consumption. c, Desalinated seawater and groundwater as a fraction of total water withdrawals by GCAM water basin.

  
  

  
  

  Fonte 7: https://biochar.co.uk/carbon-dioxide-removal/

  
  

  

  
  
  

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  

  
  
  

  FONTE 8:

  https://www.mn.uio.no/geo/english/research/projects/1.5C-BECCSy/

  
  
  

  
   

  FONTE 9: 

  Maavara, T., Chen, Q., Van Meter, K. et al. River dam impacts on biogeochemical cycling. Nat Rev Earth Environ 1, 103–116 (2020). 

  https://doi.org/10.1038/s43017-019-0019-0 
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  
  

  Fig. 3 | Key nutrient processes during a reservoir life cycle. Simplified C (blue, with methane in dark blue arrows),
  N (green), P (purple) and Si (yellow) dynamics for young (panel a), middle-aged (panel b) and old reservoirs (panel c). Young reservoirs are typically characterized by large greenhouse gas (GHG) emissions due to the breakdown of flooded soil and biomass, and tend be dominated by respiration rather than photosynthesis. Nutrients accumulate as the reservoir ages, driving increased photosynthesis and rising autotrophy, which can develop into algal blooms in middle-aged reservoirs. GHG emissions decrease as flooded biomass is eliminated. Sediment accumulates in the reservoir over time, which can promote downstream streambed scouring due to the undersaturation of suspended sediment in river water. In old reservoirs, sediment accumulation can become severe, serving as a point source for nutrient remobilization to downstream, and nutrient saturation can drive large, potentially harmful algal blooms (HABs), causing fish mortality and anoxia. 

  
  

  

  
  
  

  
  
  

  
  
  

  
  
  

  
  

  
  
  

  
  

  
  

• Bloco I, Jogo Educativo #4, 5% do conceito final

  
  

  Figura 1. Poluição hídrica por retiradas e efluentes superficiais. Fonte: ANA 

  Enunciado #1 (*). Suponha que sua FIRMA de engenharia ambiental é contratada para avaliar o ORÇAMENTO DE UM PROJETO usando o indicador de sustentabilidade hídrica (Tucci, 2017, adotando a Figura 1) em futuros assentamentos urbanos do ano 2050 em duas (2) subbacias hidrográficas selecionadas, com abastecimento superficial para demanda hídrica urbana, de preferência que seja do banco de dados abertos CABRa (https://zenodo.org/record/4655204#.YmqHgtPMKt9), e que pertençam a duas bacias diferentes do PNRBH (https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/bacias-hidrograficas). Sua FIRMA faz uma suposição simples: um trecho de rio que, ao passar por futura área urbana, com retirada de água à montante e com retorno de esgotos à jusante desse trecho, precisará estimar vazão sustentável (adaptado de Tucci, 2017, Indicador de Sustentabilidade Hídrica Urbana, Rev. Gestão de Água de América Latina, https://doi.org/10.21168/rega.v14e7) como a Equação 1 (abaixo):  

  
  

  A vazão Qs é determinada em função da meta relacionada ao parâmetro de qualidade que caracteriza as condições ambientais. Neste caso, espera-se para a classe 2 do CONAMA que o corpo d ́água tenha até 5 mg/L (Cs). Um valor em condições naturais (Ci) espera-se que tenha da ordem de 2mg/L. A concentração do esgoto 'in natura' é da ordem entre 300 e 400 mg/L (Cn). A fração de fluxo de retorno (𝛼) varia entre 0,6 e 0,8. A demanda esperada é da ordem de 160 a 200 L/dia/habitante. A equação fica dependente apenas da proporção de esgoto coletado e tratado e da redução de carga. Caso μβ =1 onde se tem todo esgoto coletado e redução de 100% da carga, a equação seria incoerente. Isto ocorre porque se aceita um nível de qualidade inferior a qualidade natural. Esta equação tem ajuste onde o maior valor de μ = 1 − Cs/Cn é nível de redução de carga equivalente a atender a concentração meta do corpo hídrico. O valor de Qs (μ,β) ou seja é função dos níveis de coleta e tratamento. 

  Considerando os dados usados, no limite de um serviço esperado de 65 a 95% de coleta e 30 a 85% de tratamento, pede-se (a) fazer um croqui/layout mostrando todas as variáveis e parâmetros da equação anterior, mostrando uma planta baixa do problema, (b) justificar com seu memorial de cálculo se, para alta coleta de esgoto e alta eficiência de tratamento, a vazão sustentável seria de aprox. 2,81m³/hab/dia, e para um cenário de baixa coleta (Beta = 0 %) e sem tratamento (μ = 0%), a vazão sustentável aumenta para 15,71 m³/hab/dia, (c) responder: como este indicador de sustentabilidade hídrica urbana mostra que a demanda de água para controle de qualidade é sempre superior a demanda consuntiva (de água), ou não? Por que?; (d) justificar por que Qs*, corrigido, considerando as cargas poluidoras da drenagem de águas pluviais e de lixiviado de resíduos sólidos de lixões mal manejados na cidade, seria maior que o Qs da equação 1 ?, e) justificar o ORÇAMENTO DO RELATÓRIO PROFISSIONAL DE SUA FIRMA DE ENGENHARIA se fizer essa análise em duas (2) subbacias hidrográficas selecionadas (CABRa x PNRBH). Dicas: Seguir os passos orientados em sala de aula. 

   

  
  

  
  

  Enunciado #2(*)  Suponha que a Figura 2(superior) são telas de jogo educacional para popularização da recuperação de bacias impactadas pela poluição difusa da drenagem de águas pluviais que consideram que Qs* > Qs. Justificar orçamento de Projeto de levar esse jogo a Escolas Públicas dos 5570 municípios brasileiros, explicando o gráfico e um Croqui das componentes que influenciam no Qs* (com base na Equação 1, ampliada) . Fonte: Gomes Jr et al (2023; https://arxiv.org/pdf/2304.11099.pdf)

  
  

  
  

  Figura 3.Síntese da Fase IX do PHI-UNESCO 2023-2029. 

  
  

  Enunciado #3(*):  Imagine que o Jogo Educacional é implementado em escola públicas dos 5570 municípios brasileiros, e como parte de uma adaptação à versão anterior do Plano Nacional de Recursos Hídricos (https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/plano-nacional-de-recursos-hidricos-1/pnrh_2022_para_baixar_e_imprimir.pdf), ligado ao Plano Operacional da Fase IX do PHI-UNESCO (Figura 3). Os alunos das escolas dos 5570 municípios usam o Jogo para situações reais, conforme relatos de moradores e vizinhos locais. Suponha que num desses casos, o Jogo Educacional precisa contextualizar este caso particular. Moradores da bacia urbana local relatam que, em média, a cada 2 anos, sofrem com extravasamentos repentinos do canal de drenagem urbana, construído de paredes de concreto (n-Manning = 0,014), com 4,6 Km de comprimento total, cuja seção transversal é retangular uniforme de 1,8 m de largura e 1,3 m de altura e cuja declividade média longitudinal é de 1%. A bacia tem um coeficiente médio de escoamento de 0,45. Sua firma de engenharia ambiental é contratada para: (a) desenvolver um croqui ou layout do problema e possíveis medidas mitigadoras, (b) apresentar bases técnicas de verificação hidráulica que justifiquem que o atual canal está subdimensionado e não impede esses extravasamentos frequentes, (c) projetar com memorial de cálculo devidamente apresentado, uma medida mitigadora emergencial, rebaixando o fundo do canal existente até uma profundidade que mitigue estes extravasamentos frequentes. Justificar o memorial de cálculo, hipóteses e uso magnitudes; (d) justificar quanto custaria um relatório profissional deste tipo de problemas se forem aplicados nas subbacias selecionadas anteriormente do banco de dados CABRa x PNRBH. 

  Observação: para os pontos “a”, “b" e “c” deste enunciado seguir os passos orientados em sala de aula e adotar as seguintes suposições:
  Imax(mm/h) = 1380 Tr(ano)0,31/(21+Duracao(min))0,85; V (m/s) = 1/n . (Am/Pm)2/3S1/2; Q (m3/s) = V. Am ; Qmax (m3/s) = C . Imax(mm/h). Abacia(ha) / 360 ; sendo Am: área molhada, Pm: perímetro molhado. 

  
  

  
  

  Enunciado #4(*). Sua FIRMA de engenharia ambiental foi recontratada para projetar medidas mitigadoras mais duradouras do enunciado anterior e mais sustentáveis para atender o Plano Diretor 2040. Este sugere um canal renaturalizado, e com urbanização controlada, com mudanças e adaptações futuras em relação aos valores presentes de projeto; p.ex. no coeficiente de escoamento médio da bacia (de +22%), n- Manning maior (de +500%) oriundo de material diferente de concreto a partir de uma concepção hidráulica mais ambiental e próxima das condições naturais. Ainda este novo projeto contempla: tempo de retorno de projeto maior (50 anos), incorporar curvas e meandros, diminuindo a declividade longitudinal pela metade e ter seção transversal composta do canal, subdivida em calha principal (com igual largura ao canal atual, porém com profundidade máxima diferente) e mais duas áreas de várzeas construídas de +10m de largura cada uma, medidas a partir do canal principal, que acompanham o canal principal, e que entram em funcionamento hidráulico cada vez que o canal principal superar a profundidade de de 1,5m. Sem incluir mudanças nas curvas IDF locais: (a) apresentar croqui/layout do problema e soluções de medidas mitigadoras pretendidas (planta baixa, perfil longitudinal e seção transversal), (b) determinar a nova vazão máxima de projeto conforme a futura condição de bacia, (c) projetar o futuro canal renaturalizado, determinando as profundidades máximas (no canal principal e nas suas várzeas construídas) que atenda a vazão máxima de projeto. Justificar o memorial de cálculo, hipóteses e uso magnitudes. (d) Justificar quanto custaria um relatório profissional deste tipo de problemas, se forem aplicados às duas (2) subbacias selecionadas anteriormente do banco de dados CABRa x PNRBH. Seguir os passos orientados em sala de aula. 

  
  

  Enunciado #5(*). Após entrar em vigor a Lei 14.546, de 2023 (http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2023-2026/2023/lei/L14546.htm), que estabelece medidas de prevenção a desperdícios e de aproveitamento das águas de chuva e de reúso não potável das águas cinzas, foi vetado o dispositivo do projeto de lei (PL 175/2020; https://www25.senado.leg.br/web/atividade/materias/-/materia/140558) que restringia a utilização das águas das chuvas. O veto deverá ser analisado por senadores e deputados em sessão conjunta. Uma possível justificativa é ligada à falta de cultura e de educação ambiental apropriada nas escolas sobre o tema de reuso de águas. Pede-se: redatar (entre 8 a 12 linhas) como propor uma Versão 2.0 do Jogo Educacional, alinhado com PNRH-2022-2040, PHI-UNESCO IX 2023-2029, e PNRBH, de maneira de influenciar as gerações de alunos e professores para que esse (hoje) veto seja incorporado na ampliação da Lei 14.546 até 2030 para contribuir com os ODS. 

  
  
  

  • 

    Jogo #4, Bloco I, 5% da nota final File
  • 

    Jogo #4, Bloco I, 5% da nota final File

• Jogo #6, Bloco II, 5% da nota final

  Jogo #6, Bloco II, 5% da nota final (ver material anexo). 
  

  Observações: favor consultar material de apoio para resolução de enunciados.

  Enunciado 1(*):  Em maio de 2022, a Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico publica novas regras para segurança de barragens para usos múltiplos de água, e define novas obrigações para os empreendedores das barragens fiscalizadas pela instituição no sentido da segurança dessas estruturas (*). Suponha que uma Firma de Engenharia Ambiental é especializada adequar barragens existentes para atender propósitos múltiplos dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS, Figura 1) e estuda o atual ambiente regulador no Brasil. Pede-se: (1.a) visite e assista o vídeo do Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (**) e responda quais são os princípios básicos da Lei 12.334/2010; (1.b) selecione, da lista de barragens disponibilizada na SHS360/2023, três (3) barragens fiscalizadas pela ANA quanto à segurança, isto é para usos múltiplos de águas em rios de domínio da União – interestaduais – e que não são usadas para geração de energia hidrelétrica; (1.c) defina brevemente que são (***): Inspeções de Segurança Regular (ISR) e Especial (ISE) dos empreendimentos fiscalizados pela Agência, a Revisão Periódica de Segurança de Barragem (RPSB), o Plano de Ação de Emergência (PAE) e o Plano de Segurança da Barragem (PSB); (1.d) justifique três (3) vantagens deste marco regulatório que atraeriam egressos de Engenharia Ambiental por esta área profissional de engenharias.

  Links de apoio:

  (*) https://www.gov.br/ana/pt-br/assuntos/noticias-e-eventos/noticias/ana-publica-novas-regras-para-seguranca-de-barragens-para-usos-multiplos-de-agua 

  (**) https://www.snisb.gov.br/ 

  (***) http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12334.htm

  
  

  
  

  Figura 1. Reservação para atender múltiplos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.

  
  

  Enunciado 2(*): Figura 2 mostra reservatórios da UHE-Jurumirim e UHE-Barra Bonita. A represa de Jurumirim, construída em 1956, tem altura de 56 m, uma bacia hidrográfica tem uma área de 17.800 km², uma vazão média de longo período de:  203 m3/s, capacidade máxima de vertedor de: 2530 m3/s, uma restrição de vazão máxima à jusante de: 1200 m3/s, uma capacidade de geração de 100 MW, área alagada do reservatório de 449 km2, Volume útil 3.165 hm³, e Volume total: 7.702 hm³.  A UHE Barra Bonita, com construção iniciada em 1957, tem altura máxima de 32,5 m, uma bacia de drenagem de 32.330 Km2, um volume útil do reservatório de: 2.5 km3, uma vazão média de longo período de: 416 m3/s, capacidade máxima do vertedor de: 4530 m3/s, uma restrição de vazão máxima à jusante de 2000 m3/s, uma potencia instalada de140 MW, área alagada máxima do reservatório de até 310 km2.  Pede-se: (2.a) com as variáveis fornecidas, propor de forma livre, porém justificada e de autoria própria, 6(seis) indicadores de segurança hídrica e energética, que incorporem aspectos de impactos ambientais, no âmbito do PNSB; (2.b) quantificar e discutir esses indicadores, comparando seus resultados quantitativos entre ambos reservatórios; (2.c) propor e justificar como esses indicadores podem estar relacionados com medidas mitigadoras de, ao menos, 6 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (OD).  Detalhe: na UHE de Barra Bonita é permitida a navegação (Fig. 3).

  
  

  
  

  Figura 2. Reservatórios das UHEs de Jurumirim (esquerda) e Barra Bonita (direita). Fonte: GoogleMaps©

  
  
  
  

  Figura 3. Detalhe de navegação em eclusas da Barragem de Barra Bonita, Rio Tietê. Foto: EMM (2017).

  
  
  

  Enunciado 3(*): A Figura 4 apresenta um croqui de um “jogo educacional” (serious game), desenvolvido por alunos do PPGSHS EESC-USP, que simula o rompimento de uma barragem e avaliação do risco de atingir população à jusante.  Pede-se: (3.a) identificar e elecionar 3 barragens da lista da SHS360, com riscos de rompimento médio/alto e impactos médio/alto; (3.b) adaptar o croqui de ambas barragens em conformidade com a da Figura 4; (3.c) conforme orientações em sala de aula e em monitoria, avaliar o jogo educacional com as barragens selecionadas, para diferentes condições de jogo; (3.d) identificar e justificar os alcances da onda hidráulica de rompimento, estimando velocidades médias e alturas de submersão. Contato para apoio: marcusnobrega@usp.br 

  
  
  

  Figura 4. Croqui de jogo educacional de rompimento de barragem. Fonte: Gómes Jr et al (2022). 

  
  
  

  Enunciado 4(*): Calcular a capacidade dos reservatórios R1 e R2 (Figura 5), sabendo-se que a vazão de utilização de R1 é igual a 80% da média das vazões mensais fornecidas na Tabela 1. A vazão de utilização de R2 deverá ser a máxima possível. Analise o volume operacional dos reservatórios mês a mês. Explique como uma Firma de Engenharia Ambiental prepararia orçamento de Operação e Manutenção destes sistemas de barragens visando o PNRBH . 

  
  
  
  

  Figura 4. Layout em planta dos reservatórios R1 e R2

  
  
  

  Enunciado 5(*):  Sua FIRMA de Engenharia Ambiental é contratada pela Prefeitura de uma Megacidade para criar uma Cartilha Educacional de jogos educacionais (“serious games”), de olho nas novas gerações de adolescentes se motivar e concorrer a futuras vagas de emprego de Programas de “Jovem Aprendiz” com Ensino Médio completo. Essa Cartilha visa popularizar jogos educaionais, com regras para o uso, a manutenção e a otimização da operação de reservatórios para detenção de água superficial urbana. O objetivo da Cartilha Educacional é mostrar via ambiente lúdico como é possível otimizar a rede de reservatórios a partir do acoplamento de resultados da previsão do tempo e da simulação chuva-vazão, operados 24h/dia, e controlados por um único agente, com Ensino Médio, em Sala de Situação da Defesa Civil. Faça uma redação com gráficos, croquis e explicações simples que seriam incorporadas na Cartilha. Justifique sua redação com base em: (a) croqui da bacia, reservatório e canais de drenagem da Figura 2, e (b) abordagem matemática, de forma simplificada, desenvolvida por pesquisadores da EESC-USP e EUA. (https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001588).

  
  

  
  

  Figura 5. Layout para operação de reservação (https://doi.org/10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001588).

  
  
  

  Enunciado 6(*): Sua FIRMA de Engenharia Ambiental é contratada para avaliar o risco de falha de Operação para atender demandas em reservatórios sob efeitos de mudanças climáticas, que afetam o risco de extremos hidrológicos. Sua CONTRATANTE, a Agência de Bacia de uma UGRHI do Estado de São Paulo, precisa atender o Plano de Bacia deliberado pelo respectivo Comitê de Bacia Hidrográfica. Sua FIRMA precisa avaliar os critérios de cobrança pelo uso dos recursos hídricos, usando aspectos da Figura 3, em j-éssima sub-bacia interna à UGRHI, sendo j = {1, 2, 3, 4, 5}, com áreas de drenagem A_j = {10, 80, 200, 500, 1000} km². Sob a hipótese de Pmédiaanual estimada a partir de dados do https://sigrh.sp.gov.br/, de igual magnitude e uniforme para todas as sub-bacias da mesma UGRHI, e com os dados fornecidos em estudos de regionalização de vazões do Estado de São Paulo, obter, discutir e justificar vantagens e limitações para a cobrança do uso dos recursos destes resultados nas sub-bacias da UGRHI respectiva (colunas: A_{j ,} Qlp_{j ,} Vc(.)_j, dc(.)_j, Q95_j, Q(.)_j , Risco(Tr, N) _j, Risco’(Tr', N)_j, Risco’(Tr’ , N’)_j) :

  i) Qlp _j : vazão média de longo período da j-éssima sub-bacia de tamanho A_j , 

  ii) Q(2, 25) _j : vazão mínima anual de duração de 2 meses seguidos com tempo de retorno de 25 anos,

  iii) Vc(0,3Qlp,25) _j : volume necessário para regularizar trinta por cento (30%) da vazão média de longo período com probabilidade de 1/25 de não-atendimento da demanda,

  iv) dc(0,3Qlp,25) _j : duração crítica sazonal (intra-anual) para atender à demanda igual a 30% da Qlp,  

  v) Q95 _j : vazão com 95 % de probabilidade de excedência na duração da curva de permanência,

  vi) Q(7, 10) _j : vazão mínima anual de 7 dias consecutivos de 10 anos de tempo de retorno, usando um coeficiente regional adimensional conforme DAEE,

  vii) Risco(Tr, N) _j  [%]= 1 – (1 – 1/Tr[ano])^N[ano] × 100,  sendo N: vida útil da obra, e Tr: tempo de retorno; utilize vida útil N= 50 anos; 

  viii) Risco'(Tr', N)_{j :} sob impacto mudanças climáticas que impactam na frequencia e o tempo de retorno (para N=50 anos, Tr’ = 15 anos),

  ix) N' : vida útil adaptada, para assegurar que Risco(Tr, N) _j = Risco’(Tr’ , N’)_{j  ,}

  x) como ficaria a cobrança para diminuição de 11% na Pmédiaanual (passos de “i” até “ix”)?

  
  

  Figura 6. Diagrama de reservação para regionalização intra-anual. Fonte: DAEE/SP.

  
  

  
  

  
  
  

  
  
  

  
  
  

  • 

    Enunciados do Jogo #6 File
  • 

    Gabaritos para Enunciados de Reservação File
  • 

    Lista de Apoio com Exercícios sobre Reservação e Regularização File
  • 

    Material de Apoio - Vazões Características File
  • 

    Material de Apoio - Regionalização DAEE File
  • 

    Regionalização DAEE - Q7,10 File
  • 

    Tabelas de Regionalização por Região de SP / DAEE File
  • 

    Enunciados do Jogo #6 File
  • 

    Gabaritos para Enunciados de Reservação File
  • 

    Lista de Apoio com Exercícios sobre Reservação e Regularização File
  • 

    Material de Apoio - Vazões Características File
  • 

    Material de Apoio - Regionalização DAEE File
  • 

    Regionalização DAEE - Q7,10 File
  • 

    Tabelas de Regionalização por Região de SP / DAEE File

• Jogo #7, Bloco II, 5% da nota final

  Enunciado 1(*):  Engenheiros trabalham na construção de uma barragem com 180 metros de altura, usando inteligência artificial (IA) e impressoras 3D, fará parte da usina hidrelétrica que deve ser concluída em 2025, fornecerá aproximadamente 5 bilhões de quilowatts-hora, e se tornando a primeira usina hidrelétrica do mundo a ser totalmente construída sem qualquer tipo de mão de obra humana (ver Figura 1). Solicita-se: (1) listar 10 vantagens e 10 desvantagens do crescimento desta atividade no período 2023-2040 se relacionada com a Resolução CONFEA Nº 1073 DE 19/04/2016, que regulamenta a atribuição de títulos, atividades, competências e campos de atuação profissionais aos profissionais registrados no Sistema Confea/Crea para efeito de fiscalização do exercício profissional no âmbito da Engenharia (https://www.legisweb.com.br/legislacao/?id=319352); (2) listar 10  potenciais novos nichos profissionais de engenharia ambiental, que poderão crescer entre 2023 e 2040 se houver massificação da inteligência artificial e da impressão 3D, porém se associando aos indicadores do Brasil em torno do ODS-6 (https://www.gov.br/ana/pt-br/centrais-de-conteudos/publicacoes/ods6/ods6.pdf).

  
  

  
  

  Figura 1. Ilustrações de Yangqu, na China. Fonte: Singularity Hub

  
  

  Enunciado 2(*). Na Figura 2 aparecem de forma ilustrada três inventários históricos para uma bacia hidrográfica brasileira:  (a) as ofertas hídricas superficiais (curva horizontal superior), (b) capacidade teórica da infraestrutura hídrica (curva tracejada), e ( c) o total de demandas hídricas superficiais (curva contínua). Suponha que para cada UGRHI do Estado de São Paulo (escolher 1 por grupo) o Comitê de Bacia discute cenários de referência e de intervenção para garantir a segurança hídrica. Pede-se justificar graficamente e discutir de forma escrita, clara e circunstanciada, quais comportamentos esperados para a futura capacidade da infraestrutura hídrica (com armazenamento de água segura para usos múltiplos) até o ano 2030 e até o ano 2050, conforme cenários, inspirados no Plano Nacional de Recursos Hídricos (https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/plano-nacional-de-recursos-hidricos-1) e no Plano Nacional de Segurança Hídrica (versão https://antigo.mdr.gov.br/images/stories/ArquivosSNSH/ArquivosPDF/PNSH.pdf): 

  1. cenário de referência, tendencial tanto para as ofertas hídricas superficiais como para as demandas hídricas superficiais;
  2. cenário de referência, tendencial das demandas, porém com diminuição da oferta superficial pela metade, entre 2018 e 2050, devido a três efeitos combinados: (ii.1) retiradas clandestinas de água pela falta de monitoramento e fiscalização adequados, (ii.2) contaminação severa das fontes hídricas superficiais causadas pela falta de tratamento da poluição difusa urbana e de tratamento dos agrotóxicos agrícolas rurais, e (ii.3) por mudanças climáticas; 
  3. cenário de intervenção I , com gestão da oferta sobre o cenário “i”, acrescentando nova infraestutura hídrica em 2018 que iguala à oferta superficial, porém quando esta infraestrutura for superada novamente pelas demandas, a nova capacidade de infraestrutura hídrica advirá de fontes subterrâneas para atender as demandas futuras; 
  4. cenário de intervenção II, com gestão da oferta, idem cenário “iii”, porém com decaimento progressivo da capacidade com o tempo devido à falta de monitoramento, operação e manutenção periódica da rede de infraestutura;
  5. cenário de intervenção III, com gestão das demandas hídricas, que aliem crescimento populacional e crescimento do PIB/cápita, indicando (ao menos) 5 ações concretas de medidas estruturais e não-estruturais (conforme explicados e discutidos em sala de aula da SHS360). Justificar respostas. 

  
  
  

  Figura 2. Ilustração de infraestrutura hídrica escalonada, oferta e demanda de recursos hídricos 

  
  

  Enunciado 3 (*) Na Figura 3 mostra-se um exemplo simples que compara o histórico, entre anos de 1850 e de 2016, de economias de baseadas em emissões de carbono e seus possíveis impactos ambientais em escala global. No eixo horizontal, aparece o crescimento do PIB/cápita médio, nacional ou regional; no eixo vertical as respectivas emissões de carbono per cápita. A declividade das curvas é a poluição de carbono de cada unidade de riqueza, isto é “emissão de CO2 dividido o PIB” (tonCO2/US$) . Pede-se: (a) discutir o gráfico, p.ex. os valores mínimos, máximos e tendencias históricas; (b) identificar e comentar tendencias de economias de “alta produção de carbono”, de “baixa produção de carbono”; (c ) conforme o gráfico, discutir e justificar quais prováveis tendências para o período 2023-2030, e 2030-2050 da Figura 2 (Enunciado #2); (d) a partir da situação brasileira, que em 1960 retirava um total de 450 m3/s de demandas hídricas (PNSH, 2019; p.16; https://antigo.mdr.gov.br/images/stories/ArquivosSNSH/ArquivosPDF/PNSH.pdf) quando detinha uma produção média 0,6 tonCO2 per cápita (com PIB de US$ 3425/capita), e em 2016 chegou a aprox. 2.000 m3/s de demandas total, com emissão média de 2,6 tonCO2/cápita (US$ 11000/cápita), discutir tendência até o ano 2030 quando o Brasil alcançará um total de demandas hídricas de aprox. 2.500 a 3.000 m3/s (PNSH, 2019; p.16); (e) discutir o ponto “d”, com base nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS; https://nacoesunidas.org/pos2015/agenda2030/); (f) discutir cenários de demandas hídricas de “referência" e de “intervenção, com sistemas resilientes para economias de baixo carbono” para cenário 2030-2050; (g) apresentar indicadores de segurança hídrica assumindo oferta hídrica total brasileira (constante para 1960-2016, e diminuída em 10% entre 2020-2030, devido à falta de saneamento básico); (h) listar 5 medidas mitigadoras de gestão de demandas hídricas para contribuir com “cenários de intervenção”.

  
  

  Figura 3.  Identificação de economias e emissões de CO2. Fonte: © The Economist 2019, reproduzido sob autorização de Termos de Direitos de Uso (www.economist.com) 

  
  

  Enunciado 4 (*) A Figura 4 mostra recomendações do Banco Mundial para uma combinação de reformas estruturais, políticas climáticas que envolvam toda a economia, medidas setoriais direcionadas e financiamento no Brasil. Segundo este relatório, discutir brevemente: a) políticas e investimentos setoriais para alinhar desenvolvimento e ações climáticas; b) qual é o papel do ciclo hidrológico?, qual é o papel do reaproveitamento dos recursos hídricos?, no panorama nacional da geração de energia por fonte (Twh) para os cenários atuais e os cenários selecionados selecionados até o ano 2050 no Brasil?

  
  

  
  

  
  

  Figura 4. Recomendações do Banco Mundial no “Relatório sobre Clima e Desenvolvimento para o País (Brasil), 2023. Disponível em Português em: https://openknowledge.worldbank.org/server/api/core/bitstreams/af026935-5f2d-4edd-b19e-d8fb66f6e9da/content (maio/2023).

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  
  

  • 

    Arquivo PDF do Jogo #7, Bloco II da SHS360/2023 File
  • 

    Arquivo PDF do Jogo #7, Bloco II da SHS360/2023 File

• Jogo #9, 5% do conceito final

  Jogo #9, 5% do conceito final
  

  Material de Apoio: 

  https://www.gov.br/ana/pt-br/assuntos/noticias-e-eventos/noticias/ana-lanca-aplicativo-para-facilitar-declaracao-da-agua-utilizada-pelos-usuarios
  

  
  

  • 

    Enunciados do Jogo #9 File
  • 

    Enunciados do Jogo #9 File

• Jogo #8, 5% do conceito final

  Prezad@s Colegas da SHS360/2023

  Segue enunciado do Jogo #8. 

  Atenciosamente 

  Professor

  
  

  • 

    Jogo #8 File
  • 

    Jogo #8 File

• Jogo #10 (5% do conceito final)
  • 

    Manual de Pegada Hídrica - Arjen Hoekstra et al (em Português) File
  • 

    Material de Apoio - Reuso de água File
  • 

    Material de Apoio - Pegada Hídrica de Lixões File
  • 

    Pegada Hídrica de Bacias Brasileiras File
  • 

    Material de Apoio - Gabarito de Pegada Hídrica de Lixao (apresentado em aula) File
  • 

    Material de Apoio - Exemplo Conceitual para o Gabarito de Pegada Hídrica de Lixao File
  • 

    Manual de Pegada Hídrica - Arjen Hoekstra et al (em Português) File
  • 

    Material de Apoio - Reuso de água File
  • 

    Material de Apoio - Pegada Hídrica de Lixões File
  • 

    Pegada Hídrica de Bacias Brasileiras File
  • 

    Material de Apoio - Gabarito de Pegada Hídrica de Lixao (apresentado em aula) File
  • 

    Material de Apoio - Exemplo Conceitual para o Gabarito de Pegada Hídrica de Lixao File

• Seminário 2

• Seminário #3 (15% do conceito final)
  • 

    Enunciado Seminário 3 File
  • 

    Planilha de cálculo do bombeamento hidráulico File
  • 

    Enunciado Seminário 3 File
  • 

    Planilha de cálculo do bombeamento hidráulico File