Without a comprehensive understanding of anthropogenic pressures on the water environment, it is difficult to develop effective and efficient strategies to support water management in a proactive way. A broader systems perspective and expanded information systems are therefore essential to aid in systematically exploring interlinks between socioeconomic activities and impaired waters at an appropriate scale. This thesis examined the root causes of human-induced water problems, taking the socioeconomic sector into account and using systems thinking and life cycle thinking as the two main methods. The European DPSIR (Drivers-Pressures-State of the Environment-Impacts-Responses) framework was also used as a basis for discussing two kinds of approaches to water management, namely state/impacts-oriented and pressure-oriented. The results indicate that current water management approaches are mainly state/impacts-oriented. The state/impacts-oriented approach is mainly based on observed pollutants in environmental monitoring and/or on biodiversity changes in ecological monitoring. Employing this approach, the main concern is hydrophysical and biogeochemical changes in the water environment and the end result is reactive responses to combat water problems. As a response, a pressure-oriented approach, derived from a DPR (Drivers-Pressures-Responses) model, was developed to aid in alleviating/avoiding human-induced pressures on the water environment. From a principal perspective, this approach could lead to proactive water-centric policy and decision making and the derivation of pressure-oriented information systems. The underlying principle of the DPR approach is that many root causes of human-induced water problems are closely related to anthroposphere metabolism. An industrial ecology (IE) perspective, based on the principle of mass/material balance, was also introduced to trace water flows in the human-oriented water system and to account for emissions/wastes discharged into the natural water system. This IE-based perspective should be used as part of the basis for developing pressure-oriented monitoring and assessing impacts of human-induced pressures on recipient waters. While demonstrating the use of the pressure-oriented approach, two conceptual frameworks were developed, for water quantity and water quality analysis, respectively. These two frameworks could help motivate decision makers to consider water problems in a broader socioeconomic and environment context. Thus they should be the first step in making a broader systems analysis in any given river basin, regarding setting systems boundary and identifying data availability. In this context, a combined hydrological and administrative boundary is suggested to monitor anthropogenic processes and organise socioeconomic activity statistics. / QC 20120515

O presente trabalho apresenta-se como um marco inovador na área de gestão de recursos hídricos, já que o mesmo consegue inserir aspectos de qualidade da água para os processos de outorga e cobrança pelo uso da água, de forma articulada a todos os instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433 de 1997), possibilitando a efetiva aplicação da Política e da Resolução n° 48, de 21 de março de 2005, que estabelece critérios gerais para a cobrança pelo uso dos recursos hídricos. Traz também para a Política um novo conceito, o de Justiça Hídrica, ou seja, quem capta água com qualidade superior paga mais do que quem capta água com qualidade inferior, assim como, quem mais polui e prejudica os usuários de jusante, mais paga. Neste trabalho, a variável de decisão do sistema é o volume outorgado e o estudo leva em consideração a capacidade de autodepuração, o enquadramento em classes de uso, o regime de vazão do corpo hídrico, a qualidade da água captada e os prejuízos, em termos de qualidade da água, ocasionados pelos usuários-poluidores aos usuários de jusante. A ferramenta de auxílio aqui oferecida é um Sistema de Suporte a Decisão (SSD), denominado RB, que apresenta: um módulo Interface, um módulo Modelos, constituído pelo modelo de outorga e cobrança pelo uso da água RM1 e pelo modelo de qualidade das águas QUAL2E e, por fim, um módulo Dados, que representa os dados de entrada e saída do sistema. O SSD RB foi aplicado à bacia do rio Jundiaí, afluente do rio Tietê, localizado no Estado de São Paulo. Na aplicação do SSD RB, foi realizada uma análise comparativa para a variação de cenários relativa a Classes de Uso do corpo hídrico, vazões de referência e diferentes valores de cobrança que podem ser utilizados. A aplicação do SSD RB reflete a necessidade de uma articulação sistemática entre os instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos, apoiada na diretriz de gestão integrada de recursos hídricos, ou seja, existe um único corpo de trabalho (a gestão de recursos hídricos) cujos membros (instrumentos de gestão) só ganham sentido quanto articulados entre si com um mesmo objetivo: a garantia de água de boa qualidade com a quantidade necessária à atual e às futuras gerações. / The main objective of this study is to develop a set of tools to help with the implementation of water management mechanisms such as the analysis of authorization of water uses (permits) and water charging. An integrated analysis of both water quality and quantity is needed and the decision process must also take into account watershed plans and the designated uses of the water. In this study, the decision variable is the volume of water authorized in each permit. The tool developed in this study is a Decision Support System named RB, based on the QUAL2E model and an water permit and charging simulation system named RM1. The RB system was tested in the Jundiaí watershed, a tributary of the Tietê river located in the State of São Paulo. In this case study, several scenarios with different classification of water bodies, reference flows and water values were tested. The application of the system shows that water management tools must be applied in an integrated manner, mainly to reflect both aspects of water quality and quantity. Water management tools are to be articulated so that the main objective of supplying water with good quality and in an adequate amount is sustainable in the long run.

O presente trabalho apresenta-se como um marco inovador na área de gestão de recursos hídricos, já que o mesmo consegue inserir aspectos de qualidade da água para os processos de outorga e cobrança pelo uso da água, de forma articulada a todos os instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433 de 1997), possibilitando a efetiva aplicação da Política e da Resolução n° 48, de 21 de março de 2005, que estabelece critérios gerais para a cobrança pelo uso dos recursos hídricos. Traz também para a Política um novo conceito, o de Justiça Hídrica, ou seja, quem capta água com qualidade superior paga mais do que quem capta água com qualidade inferior, assim como, quem mais polui e prejudica os usuários de jusante, mais paga. Neste trabalho, a variável de decisão do sistema é o volume outorgado e o estudo leva em consideração a capacidade de autodepuração, o enquadramento em classes de uso, o regime de vazão do corpo hídrico, a qualidade da água captada e os prejuízos, em termos de qualidade da água, ocasionados pelos usuários-poluidores aos usuários de jusante. A ferramenta de auxílio aqui oferecida é um Sistema de Suporte a Decisão (SSD), denominado RB, que apresenta: um módulo Interface, um módulo Modelos, constituído pelo modelo de outorga e cobrança pelo uso da água RM1 e pelo modelo de qualidade das águas QUAL2E e, por fim, um módulo Dados, que representa os dados de entrada e saída do sistema. O SSD RB foi aplicado à bacia do rio Jundiaí, afluente do rio Tietê, localizado no Estado de São Paulo. Na aplicação do SSD RB, foi realizada uma análise comparativa para a variação de cenários relativa a Classes de Uso do corpo hídrico, vazões de referência e diferentes valores de cobrança que podem ser utilizados. A aplicação do SSD RB reflete a necessidade de uma articulação sistemática entre os instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos, apoiada na diretriz de gestão integrada de recursos hídricos, ou seja, existe um único corpo de trabalho (a gestão de recursos hídricos) cujos membros (instrumentos de gestão) só ganham sentido quanto articulados entre si com um mesmo objetivo: a garantia de água de boa qualidade com a quantidade necessária à atual e às futuras gerações. / The main objective of this study is to develop a set of tools to help with the implementation of water management mechanisms such as the analysis of authorization of water uses (permits) and water charging. An integrated analysis of both water quality and quantity is needed and the decision process must also take into account watershed plans and the designated uses of the water. In this study, the decision variable is the volume of water authorized in each permit. The tool developed in this study is a Decision Support System named RB, based on the QUAL2E model and an water permit and charging simulation system named RM1. The RB system was tested in the Jundiaí watershed, a tributary of the Tietê river located in the State of São Paulo. In this case study, several scenarios with different classification of water bodies, reference flows and water values were tested. The application of the system shows that water management tools must be applied in an integrated manner, mainly to reflect both aspects of water quality and quantity. Water management tools are to be articulated so that the main objective of supplying water with good quality and in an adequate amount is sustainable in the long run.