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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2017.tde-28032017-164107
Documento
Autor
Nome completo
Manoel Camilo Moleiro Cabrera
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2016
Orientador
Banca examinadora
Wendland, Edson Cezar (Presidente)
Angelocci, Luiz Roberto
Malheiros, Tadeu Fabrício
Paiva, João Batista Dias de
Porto, Rodrigo de Melo
Título em português
Valoração do impacto ambiental de cavas de mineração de areia e argila com base na evapotranspiração
Palavras-chave em português
ETgage
Lisímetros
Razão de Bowen
Tanque 20 m2
Resumo em português
A atividade mineradora causa alterações na superfície, as quais influenciam a perda de água para atmosfera. Antes da instalação das cavas de mineração, há uma perda natural de água (evapotranspiração) da superfície. Com o aprofundamento da cava, essa área se torna uma lagoa, devido à surgência de água na cava proveniente do aquífero, e a evapotranspiração é alterada para evaporação. A quantificação da alteração no balanço hídrico devido às cavas é importante para se avaliar o impacto da mineração nos estoques hídricos subterrâneos e auxiliar no licenciamento e programas de recuperação de áreas degradadas pelas cavas. Este trabalho tem como objetivo quantificar experimentalmente as modificações nas variáveis do balanço hídrico; fornecer uma ferramenta de previsão das perdas evaporativas para o licenciamento ambiental em cavas de mineração e valorar economicamente o impacto dessa perda nas reservas hídricas subterrâneas. Para isso, foi utilizado um experimento composto por um lisímetro de drenagem com nível constante contendo solo argiloso (lis-arg) e outro arenoso (lis-aren), um tanque de evaporação com nível constante enterrado no solo (tenc), tanque de 20 m2 e o método de Penman-Monteith FAO-56. O monitoramento dos lisímetros foi feito durante 56 meses. Considerando períodos de quatro meses e fazendo a variação de armazenamento de água nos lisímetros igual a zero, conclui-se que a evapotranspiração da grama batatais nos lisímetros foi inferior a evaporação dos tanques e a evapotranspiração estimada pelo método padrão de Penman-Monteith FAO-56. A taxa de cobertura vegetal na área dos lisímetros que no inverno apresentava baixos índices, 50% da superfície evaporante, e a estimativa do saldo de radiação adotada pela FAO-56 que superestima o valor são as causas. A evapotranspiração do lisímetro com solo arenoso atinge uma relação unitária com a metodologia da FAO-56 quando se muda a forma de estimar o saldo de radiação, adotando este como 48% da irradiância solar global e apenas no período de novembro a fevereiro (exceto março a junho de 2015). A drenagem dos lisímetros com solo argiloso e com solo arenoso apresentaram valores semelhantes, e ambos foram em média 50% da precipitação. Para a fase de licenciamento ambiental de cavas de mineração a relação linear 0,9ND, sendo ND o número de dias após o surgimento da área alagada na cava, pode ser utilizado para prever a lamina de água perdida do armazenamento subterrâneo para a atmosfera. A relação citada foi obtida em uma superfície gramada com solo arenoso e outra de água livre num clima tropical úmido, com baixa deficiência hídrica no inverno, e com uma evapotranspiração média de 3,3 mm/dia. Durante o licenciamento ambiental essa metodologia pode prever impactos (perdas evaporativas) devido à instalação e aumento das cavas de mineração. Nos programas de recuperação de áreas degradadas o impacto nos recursos hídricos subterrâneos devido à mudança de superfície feito durante a atividade minerária pode ser quantificado com essa simples relação (0,9ND). O método requer apenas a medição da área convertida em superfície de água livre, para isto podem ser usadas imagens de satélite e a relação acima descrita. Aplicou-se o método nas cavas de mineração de areia na bacia hidrográfica do Paraíba do Sul e em Campo Grande – MS. O incremento de evaporação (0,9ND) aliado com o valor cobrado de R$ 0,02/m3 e a área alagada das cavas permitiram quantificar economicamente o valor do impacto.
Título em inglês
Evaluation of the environmental impact of sand and clay mining pits based on evapotranspiration
Palavras-chave em inglês
Bowen ratio
ETgage
Lysimeters
Tank 20 m2
Resumo em inglês
The mining activity causes changes in the surface, which influence water loss to the atmosphere. Before installation of the pit mining, there is a natural water loss (evapotranspiration) of the surface. With the deepening of the pit, the area becomes a pond due to water upwelling in the pit from the aquifer, and evapotranspiration is changed to evaporation. The quantification of the change in water balance due to the pit is important to assess the impact of mining on groundwater reserves, and assist in licensing and degraded areas recovery programs for pits. This study aims: experimentally quantify the changes in the variables of the water balance; provide a predictive tool of evaporative losses for environmental licensing in mining pits and economically valuate the impact of that loss on groundwater reserves. For this, we used an experiment consisting of a drainage lysimeter with constant water table containing clay soil (lys-clay) and other sandy (lys-sand), an evaporation tank with constant water level buried in the ground, 20 m2 tank and the Penman-Monteith FAO-56. The monitoring of lysimeters was made for 56 months. Considering four-month periods and making the lysimeters water storage variation equal to zero, it is concluded that the evapotranspiration bahia grass in the lysimeters was less evaporation tanks and evapotranspiration estimated by the standard method of Penman-Monteith FAO-56. The vegetation coverage rate in the area of lysimeters in winter had lower rates, 50% of the evaporating surface, and estimate the net radiation adopted by the FAO-56 that overestimates the value are the causes. Evapotranspiration the lysimeter with sandy soil reaches a unitary relationship with the FAO-56 methodology when using it changes the way of estimating the net radiation, adopting the net radiation as 48% of global solar irradiance and only in the period from November to February (except March-June 2015). The drainage lysimeters with clay soil and sandy soil were very similar, and both were on average 50% of the rainfall. For environmental licensing phase mining pits 0.9ND the linear relationship being ND the number of days after the onset of the open water area in the pit, it can be used to predict water lost groundwater blade to the atmosphere. The above ratio was obtained in a grassy area with sandy soil and other free water in a humid tropical climate, with low water deficiency in the winter, with an average evapotranspiration of 3.3 mm/day. During the environmental licensing this methodology can predict impacts (evaporative losses) due to installation and increased mining pits. In degraded areas recovery programs the impact on underground water resources due to surface changes made during the mining activity can be quantified with this simple relationship (0.9ND). The method requires only the measurement area converted into free water surface, it can be used for satellite images and the above-described relationship. It was used the method in sand mining pits in the watershed of the Paraíba do Sul and city Campo Grande - MS. The increase evaporation (0.9ND) allied with the charge of R$ 0.02/ m3 and the area flooded the pits allowed economically quantify the value of impact.
 
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Data de Publicação
2017-04-11
 
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