Bacia Hidrográfica - Conceitos, Regiões e Características

UNIDADE 1 A BACIA HIDROGRÁFICA O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 1 CURRÍCULO RESUMIDO Raquel Finkler Bióloga pela Universidade de Caxias do Sul 1999 Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina 2002 Aperfeiçoamento em Manejo e Tratamento de Resíduos Governo de Shiga Japão 2004 Gerente administrativo da Ambiativa Consultoria Ambiental Ltda Professora da Faculdade da Serra Gaúcha REVISORES TÉCNICOS Itaipu Binacional Simone Frederigi Benassi Caroline Henn Anderson Braga Mendes Paulo Abrantes Hudson C Lissoni Leonardo Agência Nacional de Águas ANA Flávia Carneiro da Cunha Oliveira Revisão Ortográfica ICBA Centro de Línguas O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 2 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS 1 CONCEITUAÇÕES BÁSICAS 11 Bacia Hidrográfica 12 Caracterização Fisiográfica ou Fluviomorfológica de Bacias Hidrográficas 2 REGIÕES HIDROGRÁFICAS DO BRASIL 21 Componentes e processos hidrológicos 3 CARACTERÍSTICAS DE BACIAS HIDROGRÁFICAS RURAIS E URBANAS REFERÊNCIA 04 04 05 05 10 18 21 38 52 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 3 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Bacia Hidrográfica Figura 2 Exutório Figura 3 Exutório Figura 4 Exutório Figura 5 Exutório Figura 6 Atividade Ordenamento Figura 7 Bacia Hidrográfica Figura 8 Ciclo da Água Figura 9 Comportamento de um Hidrograma Figura 10 Esquema de Ecossistema Figura 11 Balanço Hídrico Figura 12 As principais alterações causadas pela impermeabilização do solo Figura 13 Hidrograma Figura 14 Sistema de Drenagem Figura 15 Qualidade LISTA DE TABELAS Tabela 1 Qualidade de Água de Drenagem O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 4 1 CONCEITUAÇÕES BÁSICAS 11 Bacia Hidrográfica A bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água de precipitação da chuva que converge os escoamentos para um único ponto de saída Este ponto de saída é denominado exutório Uma bacia hidrográfica é composta por um conjunto de superfícies vertentes constituídas pela superfície do solo e de uma rede de drenagem formada pelos cursos da água que confluem até chegar a um leito único no ponto de saída Na figura podemos visualizar uma delimitação de bacia hidrográfica a partir de carta do exército e de modelo digital de elevação Figura 1 Bacia Hidrográfica FonteAmbiativa Consultoria Ambiental Ltda Para a delimitação manual das bacias hidrográficas iremos seguir as etapas indicadas por Sperling 2007 p 6063 de acordo com a figura apresentada na sequência O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 5 Figura 2 Exutório Fonte Sperling 2007 1 Inicialmente devemos definir o ponto inicial exutório a partir do qual será feita a delimitação da bacia O exutório está situado na parte mais baixa do trecho do curso dágua principal 2 Reforçar a marcação do curso dágua principal e dos tributários os quais cruzam as curvas de nível das mais altas para as mais baixas para definição dos fundos de vale O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 6 3 A delimitação da bacia hidrográfica inicia a partir do exutório conectando os pontos mais elevados tendo por base as curvas de nível O limite da bacia circunda o curso dágua e as nascentes de seus tributários 4 Nos topos dos morros devese verificar se a chuva que cair do lado de dentro do limite realmente escoará sobre o terreno rumo às partes baixas cruzando perpendicularmente as curvas de nível em direção ao curso da água em estudo Se a inclinação do terreno estiver voltada para direção oposta as drenagens é porque pertence a outra bacia Notamos que dentro da bacia poderá haver locais com cotas mais altas do que as cotas dos pontos que definem o divisor de águas da bacia 5 Para facilitar a definição dos limites devemos diferenciar os talvegues dos divisores de águas Os talvegues são depressões vales representados graficamente onde as curvas de nível apresentam a curvatura contrária ao sentido da inclinação do terreno indicando que nestes locais ocorre concentração de escoamento Os divisores de água são representados pelo inverso de um talvegue no qual as curvas de nível apresentam curvatura voltada para o sentido da inclinação do terreno sobre a qual as águas escoam no sentido ortogonal às curvas em direção aos talvegues Na figura abaixo é apresentado um modelo digital de elevação obtido a partir das curvas de nível apresentadas onde podemos identificar as feições de talvegue demarcadas pela própria drenagem e o divisor de águas demarcado pela linha amarela que separa o escoamento O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 7 Figura 3 Exutório Fonte Ambiativa Consultoria Ambiental Ltda 6 A delimitação da bacia deve retornar ao ponto inicial definido como exutório O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 8 Figura 4 Exutório Fonte Sperling 2007 Bacias representativas elementares e experimentais Bacias representativas são bacias instrumentadas com aparelhos de observação e registro de fenômenos hidrológicos que representam bacias situadas em uma mesma região homogênea PAIVA e PAIVA 2001 p6 Apresentam extensões de 1 a 250 Km² Em geral essas bacias são instrumentadas para obtenção de dados típicos de uma região homogênea a que pertencem permitindo a fundamentação de estudos que resultam em um melhor conhecimento dos processos hidrológicos O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 9 atuantes A observação dessas bacias deve ser realizada por longos períodos de tempo preferencialmente superiores a 30 anos que posteriormente devem ser avaliados em conjunto com estudos climáticos pedológicos geológicos e hidrogeológicos PAIVA e PAIVA 2001 p7 Bacias Elementares são bacias de pequena ordem que constituem a menor unidade geomorfológica onde podem ocorrer todos os processos elementares do ciclo hidrológico Em geral apresentam tamanho de até 5 km2 PAIVA e PAIVA 2001 p8 Bacias experimentais são bacias relativamente homogêneas no que se refere à cobertura do solo Possuem características físicas relativamente uniformes com área menor do que 4 Km² onde são realizados estudos detalhados do ciclo hidrológico PAIVA e PAIVA 2001 p8 Em alguns casos são selecionadas bacias com algumas condições naturais alteradas para estudar seu efeito sobre o comportamento hidrológico inferindo leis e demais relações 12 Caracterização Fisiográfica ou Fluviomorfológica de Bacias Hidrográficas Os dados fisiográficos são todos aqueles dados que podem ser extraídos de mapas fotografias aéreas e imagens de satélite Basicamente são áreas comprimentos declividades e coberturas do solo obtidos diretamente ou expressos por índices TUCCI 2004 p 45 Algumas características e índices são apresentados a seguir 1 Área da bacia fundamental para definir o potencial de geração de escoamento da bacia hidrográfica uma vez que o seu valor multiplicado pela lâmina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia É obtida através da projeção vertical da linha do divisor de águas sobre o plano horizontal TUCCI 2004 p 46 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 10 A área da bacia é expressa em hectares ha ou quilômetros quadrados km2 e pode ser obtida por planimetragem de mapas ou por cálculos a partir de mapas digitalizados utilizando ferramentas computacionais de SIG Sistemas de Informações Geográficas TUCCI 2004 p 46 2 Comprimento do rio principal L é determinado a partir do perfil longitudinal do curso dágua medindose o comprimento do trecho entre a nascente mais distante e o ponto de interesse ou exutório TUCCI 2004 p48 3 Perfil longitudinal os perfis longitudinais são obtidos em mapas planialtimétricos e representam a variação de cotas ao longo do comprimento do rio principal TUCCI 2004 p 48 4 Declividades a declividade é muito importante para a modelagem do escoamento uma vez que a velocidade de fluxo depende desta variável Pode ser determinada por vários métodos Em geral consiste na razão entre a diferença das altitudes dos pontos extremos de um curso dágua e o comprimento desse curso d água pode ser expressa em ou mm PAIVA e PAIVA 2001 A diferença entre a elevação máxima e a elevação mínima resulta na amplitude altimétrica da bacia Esta é a maneira mais simples de se calcular a declividade entretanto para rios que percorrem relevos muitos diferenciados é necessário fazer algumas correções Declividade do rio principal S1085 este método consiste na obtenção das altitudes a 10 e 85 do comprimento do rio até o ponto desejado neste caso a estação fluviométrica Portanto são desprezados os trechos da nascente geralmente com declividades mais altas e o trecho final geralmente com declividades mais baixas PAIVA e PAIVA 2001 Determinadas essas altitudes dividese a diferença entre elas por 75 do comprimento do rio até a estação Assim obtemos a declividade do trecho onde valores elevados correspondem a ondas de cheias mais altas e rápidas PAIVA e O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 11 PAIVA 2001 Método da Declividade Média é definida a partir do gráfico do perfil longitudinal do rio onde se calcula a área do gráfico obtendose um triângulo retângulo de área equivalente de base igual ao comprimento do curso dágua ou seja da nascente até o exutório PAIVA e PAIVA 2001 O valor da declividade média do trecho considerado será portanto a inclinação da hipotenusa do triângulo retângulo encontrado 5 Índices de forma a forma de uma bacia hidrográfica também tem um papel importante no seu comportamento hidrológico A partir do comparativo de bacias com características semelhantes identificamos que as bacias com forma mais circular apresentam uma tendência de gerar picos de enchente mais elevados em relação às bacias alongadas VILLELA e MATTOS 1975 p 13 Se as bacias circulares apresentarem diversas drenagens com comprimentos semelhantes o percurso dos escoamentos é mais curto gerando respostas mais rápidas e concentradas a eventos de chuva Já as bacias mais alongadas em geral apresentam um rio principal com diversos tributários menores onde as águas tem que percorrer um caminho mais longo até o exutório Assim tendem a apresentar cheias mais distribuídas com menor vazão de pico VILLELA e MATTOS 1975 p 13 A avaliação da forma de uma bacia é efetuada a partir do cálculo de índices que procuram relações com formas geométricas conhecidas Dentre os métodos destacase fator de forma o índice de compacidade Fator de forma Kf corresponde à razão entre a área de bacia e o quadrado de seu comprimento axial medido ao longo do curso dágua principal do exutório à cabeceira mais distante VILLELA e MATTOS 1975 p14 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 12 Kf AL² Coeficiente de forma ou compacidade Índice de Gravelius kc é a relação entre o perímetro da bacia hidrográfica e a circunferência de um círculo com a mesma área da bacia VILLELA e MATTOS 1975 p13É um numero adimensional que varia de acordo com a forma da bacia quanto maior o coeficiente mais longa é a bacia Quanto mais próximo de 1 mais circular é a bacia e maior é a sua tendência a gerar enchentes rápidas e acentuadas VILLELA e MATTOS 1975 p13 É definido pela seguinte equação Kc 028PA12 Onde P é o perímetro da bacia em km e A a área da bacia em km2 6 Densidades a densidade de drenagem é um indicador do relevo superficial e das características geológicas da bacia TUCCI 2004 p47 Este índice permite avaliar a eficácia de drenagem de uma bacia ou seja a eficiência na concentração do escoamento superficial no exutório da bacia TUCCI 2004 p47 Quanto maior a densidade de drenagem maior a capacidade da bacia de fazer escoamentos rápidos no exutório bem como deflúvios de estiagem baixos É um parâmetro utilizado para préavaliação em estudos de regionalização ou transposição de dados hidrológicos entre bacias de uma região pois permite avaliar a semelhanças de escoamento entre bacias hidrográficas de tamanhos diferentes Este parâmetro pode ser calculado em função do comprimento de todos os canais pela área da bacia ou a partir do número de confluências pela área da bacia TUCCI 2004 p47 DD Densidade de drenagem TUCCI 2004 p47 DD LA Onde L é o Comprimento de cada curso da água da bacia e A é a área da bacia O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 13 Dc Densidade de confluências TUCCI 2004 p47 Dc NcA Onde Nc é onúmero total de confluências e A área da bacia A densidade de drenagem varia de acordo com a escala do mapa no qual é levantada portanto devese utilizar sempre a mesma escala para o comparativo entre bacias 7 Tempo de concentração é o tempo que a água leva para percorrer desde o ponto mais distante da bacia até o exutório Quando se conhece bem a relação precipitação vazão é mais fácil de calcular o tempo de concentração Na ausência destes dados podem ser aplicadas fórmulas empíricas respeitandose suas limitações Dentre estas se destacam Kirpich é uma das equações mais utilizadas desenvolvida a partir de estudos em bacias rurais com áreas inferiores a 05 km2 Para comprimentos superiores a 10 km a fórmula parece subestimar o valor de tc TUCCI 1995 É definido pela seguinte equação Tc 57L077S0385 Onde L comprimento do talvegue Km comprimento do rio acrescido da distância da nascente principal ao divisor de águasS Declividade do talvegue Fórmula da onda cinemática desenvolvida a partir de equações de onda cinemática em pequenas bacias SCS apud PAIVA e PAIVA 2001 Tc 3504nL06S03 I04 Onde L comprimento do talvegue Km comprimento do rio acrescido da distância da nascente principal ao divisor de águas ncoeficiente de rugosidade de Maning I Intensidade da Chuva em mmh S declividade do talvegue mkm O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 14 8 Hierarquização Fluvial a rede fluvial de drenagem de uma bacia hidrográfica pode ser classificada segundo uma hierarquia sendo a mais utilizada a de Horton modificada por Strahler TUCCI 2004 p47 A hierarquização de Horton apresenta uma lógica bem definida o que possibilita o ordenamento automatizado a partir de programas computacionais de GIS Este sistema de ordenamento tem o seguinte princípio TUCCI 2004 p47 1 Canais de primeira ordem são os menores identificáveis caracterizados por drenagens intermitentes 2 Canais de segunda ordem são formados pela confluência de dois canais de primeira ordem esta lógica é aplicada para as demais onde a confluência de dois canais de ordem i resulta em um canal de ordem i1 a jusante 3 Onde um canal de ordem menor encontrar um de ordem maior o canal a jusante mantém a maior das duas ordens 4 A ordem da bacia hidrográfica é designada como a ordem do rio que passa pelo exutório O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 15 Figura 5 Exutório Fonte Nota do Autor A Figura referese à Bacia do Tega conforme consta em carta do Exército Ministério do Exército Brasileiro Departamento de Engenharia e Comunicações Diretoria do Serviço Geográfico Região Sul do Brasil 150000 Folha SH 22VDII2 MI29522 Caxias do Sul Datum horiz Córrego Alegre levantamento aerofot em 1975 impressão em 1979 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 16 Figura 6 Atividade Ordenamento Fonte Nota do Autor O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 17 2 REGIÕES HIDROGRÁFICAS DO BRASIL Cada região hidrográfica é formada por uma ou por um agrupamento de bacias ou subbacias com características ambientais sociais e econômicas similares As bacias hidrográficas que constituem as regiões hidrográficas são delimitadas a partir de divisores topográficos Os divisores topográficos são caracterizados pelos pontos altos entre duas ou mais bacias que dividem a água precipitada que escoa superficialmente para cada bacia contida na região hidrográfica considerada Vamos memorizar todo curso dágua por menor que seja possui uma área de drenagem que capta a precipitação que incide sobre esta direcionandoa para um leito principal conforme a topografia e a geomorfologia do terreno Se considerarmos o exposto no parágrafo anterior podemos concluir que as bacias hidrográficas podem conter bacias menores em uma subdivisão até se chegar aos cursos dágua menores os pequenos rios e córregos Assim o tamanho da bacia na divisão depende do objetivo a que se propõe O Brasil devido à sua extensão foi dividido em regiões hidrográficas que servem para orientar fundamentar e implementar a Política Nacional de Recursos Hídricos nós iremos estudar mais sobre isso na unidade 2 As regiões hidrográficas foram definidas pela Resolução n 32 CONSELHO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS 2002 Na figura apresentada na sequencia podese visualizar a divisão hidrográfica brasileira O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 18 Figura 7 Bacia Hidrográfica Fonte Disponível em wwwcnrhgovbrsitioindexphpoptioncomdocman Como podemos observar no mapa o Brasil possui 12 regiões hidrográficas sendo elas Região Hidrográfica Amazônica constituída pela bacia hidrográfica do Amazonas sendo esta a mais extensa rede hidrográfica da Terra Sua nascente localizase nos Andes Peruanos e sua foz no Oceano Atlântico É uma bacia hidrográfica que se estende pelo Brasil 63 Peru 17 Bolívia 11 Colômbia 58 Equador 22 Venezuela 07 e Guiana 02 Segundo a Agência Nacional das Águas as maiores demandas de uso ocorrem nas subbacias dos rios Madeira Tapajós e Negro e seu principal uso é a irrigação O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 19 Região Hidrográfica do TocantínsAraguaia esta região abrange os estados de Goiás 268 Tocantins 342 Pará 208 Maranhão 38 Mato Grosso 143 e Distrito Federal 01 Sua maior demanda de uso é irrigação correspondendo a 66 do total Região Hidrográfica Atlântico Nordeste Ocidental situada no Maranhão e Pará sua principal demanda de uso está relacionada com consumo humano 64 do total Região Hidrográfica do Paraíba segunda região mais importante do nordeste ocupa os estados do Piauí 99 Maranhão 19 e Ceará 10 Região Hidrográfica do Atlântico Nordeste Oriental região que se estende pelos estados do Ceará 46 Rio Grande do Norte 19 Paraíba 20 Pernambuco 10 Alagoas 5 e Piauí 1 Nesta região hidrográfica podese observar uma evolução da ação antrópica sobre a vegetação nativa bastante significativa Região Hidrográfica do São Francisco abrange os estados da Bahia Minas Gerais Pernambuco Alagoas Sergipe e Goiás e também o Distrito Federal Esta região possui a maior quantidade e diversidade de peixes de água doce da região nordeste Região hidrográfica do Atlântico Leste região que ocupa os estados da Bahia 668 Minas Gerais 262 Sergipe 38 e Espírito Santo 32 Região Hidrográfica do Paraguai inclui a região do Pantanal que é uma das maiores extensões úmidas continuas da Terra Abrange os países de Brasil 33 Argentina Bolívia e Paraguai Região Hidrográfica do Paraná é a região com o maior desenvolvimento econômico do Brasil Esta região se estende pelos estados de São Paulo 25 Paraná 21 Mato Grosso do Sul 20 Minas Gerais 18 Goiás 14 Santa O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 20 Catarina 15 e Distrito Federal 05 Região Hidrográfica do Sudeste sua característica social principal é a elevada concentração populacional e a presença de indústrias em seu território Seus principais rios são o Paraíba do Sul e o Doce Bacia Hidrográfica do Uruguai ocupa os territórios do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina Esta região tem importância devido às atividades de agroindústria e o potencial hidrelétrico Região Hidrográfica do Atlântico Sul abrange 4 estados da União São Paulo Paraná Santa Catarina e Rio Grande do Sul Caracterizase pela importância no turismo e desenvolvimento econômico 21 Componentes e processos hidrológicos O ciclo hidrológico é um processo natural no qual a água sofre transformações físicas circulando no meio terrestre aquático e atmosférico A Figura apresenta um esquema do ciclo da água O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 21 Figura 8 Ciclo da Água Fonte FINOTTI et al 2009 Para entendermos melhor como se dá o ciclo da água vamos analisar cada uma das suas etapas separadamente Evaporação é o conjunto dos fenômenos de natureza física que transformam em vapor a água da superfície do solo a dos cursos de água lagos reservatórios de acumulação e mares PINTO et al 1976 Em decorrência da incidência solar na água esta passa do estado líquido para o gasoso A quantidade de água evaporada pode ser medida com o uso de evaporímetros equações empíricas balanço hídrico transferência de massa e balanço de energia Tucci 2004 p 253 afirma que além da radiação solar as variáveis meteorológicas que interferem na evaporação particularmente de superfícies livres de água são a temperatura do ar vento e pressão de vapor O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 22 Transpiração é a evaporação devida à ação fisiológica dos vegetais e é uma função da umidade do solo tipo e estádio de desenvolvimento das plantas área foliar e da capacidade de evaporação da atmosfera que por sua vez depende do grau de umidade relativa do ar atmosférico da temperatura do ar e da velocidade do vento PINTO et al 1976 Evapotranspiração é o volume de água que evapora do solo e das áreas verdes ou seja é o somatório da evaporação direta do solo mais as áreas verdes Com o uso de variáveis meteorológicas é possível determinar a evapotranspiração As variáveis são temperatura umidade relativa do ar atmosférico radiação solar insolação e velocidade do vento Segundo Tucci 2004 p271 os procedimentos usualmente utilizados para medir ou estimar a evapotranspiração são Medidas diretas lisímetro medidas de umidade de solo Métodos baseados na temperatura Thornthwaite BlaneyCriddle Métodos baseados na radiação equação de Jensen e Haise Método combinado equação de Penman e Balanço hídrico Precipitação a água condensada que sob condições climáticas favoráveis precipita na forma de gotículas A precipitação está diretamente ligada ao tipo de clima presente na região e as condições meteorológicas que por sua vez está diretamente ligado às massas de ar presentes no local FINOTTI et al 2009 p41 As chuvas podem ser classificadas como COLLISCHONN e TASSI 2011 p 39 40 41 Chuvas frontais ocorrem quando se encontram duas grandes massas de ar de diferente temperatura e umidade Chuvas orográficas ocorrem em regiões em que um grande obstáculo do relevo como uma cordilheira ou serra muito alta impede a passagem de ventos quentes e úmidos que sopram do mar obrigando o ar a subir Chuvas convectivas ocorrem pelo aquecimento de massas de ar relativamente pequenas que estão em contato direto com a superfície quente dos continentes e O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 23 oceanos Segundo Tucci 2004 p181 observamse as seguintes formas de precipitações na natureza a Chuvisco neblina ou garoa precipitação muito fina e de baixa intensidade b Chuva é a ocorrência da precipitação na forma líquida cNeve é a precipitação em forma de cristais de gelo que durante a queda coalescem formando blocos de dimensões variáveis dSaraiva é a precipitação sob a forma de pequenas pedras de gelo arredondadas com diâmetro de cerca de 5 mm eGranizo quando as pedras redondas ou de forma irregular atingem grande tamanho diâmetro acima de 5 mm fOrvalho condensação do vapor da água do ar dos objetos que se resfriam durante a noite gGeada é a deposição de cristais de gelo fenômeno semelhante aos da formação de orvalho mas que ocorre quando a temperatura é inferior a 0C Entre todas as formas de precipitação aquela que é de mais interesse para a engenharia é a chuva Podemos perceber que os eventos de pluviosidade têm caráter aleatório variando no espaço e no tempo o que representa um desafio para os profissionais O volume precipitado depende de a duração da chuva tempo entre inicio e final da precipitação b intensidade quantidade de chuva por unidade de tempo e c frequência probabilidade de uma chuva ser igual ou superada sua avaliação depende de estudos estatísticos Depende também da área considerada Por fim a precipitação segue os seguintes princípios BARBOSA sd p 93 A intensidade das precipitações com o mesmo tempo de recorrência é inversamente proporcional à sua duração A intensidade das precipitações com a mesma duração é diretamente proporcional ao seu tempo de recorrência O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 24 A intensidade das precipitações é inversamente proporcional à sua área de precipitação Em um determinado período chuvoso as intensidades ou as alturas de precipitação decrescem do centro da área de precipitação para sua periferia segundo uma lei aproximadamente parabólica Interceptação é a retenção de água da chuva antes que esta atinja o solo COLLISCHONN e TASSI 2011 p 65 A interceptação pode ser Interceptação vegetal é a parcela de água interceptada na superfície das folhas de vegetais que reduz a força da queda da chuva diminuindo o potencial de erosão A interceptação vegetal depende de vários fatores características da precipitação e condições climáticas tipo e densidade da vegetação e período do ano TUCCI 2004 p 243 Armazenamento nas depressões referese à agua retida das depressões impermeáveis De acordo com Tucci 2004 p 249 na bacia hidrográfica existem obstruções naturais e artificiais ao escoamento acumulando parte do volume precipitado Infiltração é o fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno movendose para baixo através dos vazios sob a ação da gravidade até atingir uma camadasuporte que a retém formando então a água do solo PINTO et al 1976 A infiltração de água no solo é importante para o crescimento da vegetação para o abastecimento dos aquíferos reservatórios de água subterrânea para armazenar a água que mantém o fluxo nos rios durante as estiagens para reduzir o escoamento superficial reduzir as cheias e diminuir a erosão COLLISCHONN e TASSI 2011 p 68 Considerandose o exposto temse que a capacidade de infiltração acaba reduzindo o escoamento superficial No caso de ocorrer um evento de chuva no qual a água O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 25 escoa rapidamente sobre a superfície do solo esperase um aumento do risco de inundação em terrenos mais baixos ou planos A infiltração também contribui para a recarga de aquíferos garantindo um maior volume de água disponível no subsolo para usos futuros A infiltração é influenciada pelo tipo de solo selamento superficial umidade do solo e duração e intensidade da chuva A infiltração está relacionada com a passagem da água para o solo sendo influenciada pelo tipo de solo que determina a velocidade de infiltração O mecanismo da infiltração ocorre de cima para baixo ou seja a água satura inicialmente a superfície e vai alterando posteriormente o perfil de umidade nas camadas mais profundas TUCCI 2004 p335 Percolação movimento subterrâneo da água no solo em especial no solo saturado ou próximo à saturação já a infiltração referese à entrada de água no solo A água percolada atinge a zona saturada ou nível freático ou o aquífero confinado através das zonas de recarga Em resumo à medida que os poros vão sendo preenchidos a infiltração tende a diminuir estando limitada pela capacidade do solo de transferir a água para as camadas mais profundas percolação COLLISCHONN e TASSI 2011 p 72 Escoamento superficial deflúvio é a parcela da água precipitada que percorre superficialmente até atingir os cursos dágua O volume escoado somado as contribuições subterrâneas e subsuperficiais resulta no deflúvio O escoamento superficial ou descarga é a quantidade de água que passa em uma determinada seção de rio normalmente expressa em metros cúbicos por segundo m³s ou litros por segundo Ls VILLELA e MATTOS 1975 p 103 O escoamento superficial é gerado a partir da interação dos diversos processos de armazenamento O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 26 e transporte do ciclo hidrológico Combina os seguintes fatores SPERLING 2007 p64 Escoamento de base resulta da parcela de precipitação que sofreu infiltração profunda É a contribuição das reservas subterrâneas a partir do escoamento subterrâneo para o escoamento superficial Sua importância relativa é pequena durante os períodos de precipitação intensa mas passa a representar a totalidade do escoamento superficial quando as outras componentes se esgotam Escoamento superficial ocorre após de satisfeitos os processos de evaporação infiltração retenção superficial da bacia inicia sobre a forma de lâminas de escoamento em direção às partes mais baixas do terreno Constitui a componente mais significativa do hidrograma durante as precipitações intensas Escoamento subsuperficial parcela da precipitação que infiltra mas escoa a pouca profundidade no terreno na zona não saturada no meio poroso constituinte dos horizontes mais superficiais do solo Chega ao curso de água com um pequeno atraso em relação ao escoamento direto devido à maior resistência hidráulica do meio onde escoa Hidrograma O hidrograma é a representação gráfica da variação da vazão de uma seção de curso de água ao longo do tempo A distribuição da vazão ao longo do tempo é o resultado da interação de todos os componentes do ciclo hidrológico entre a ocorrência da precipitação e a vazão na bacia hidrográfica O comportamento de um hidrograma típico de uma bacia é apresentado na figura abaixo O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 27 Figura 9 Comportamento de um Hidrograma Fonte FINOTTI et al 2009 Para caracterizar o hidrograma de uma bacia são utilizados os seguintes componentes TUCCI 2004 p 394 Tempo de retardo tl é definido como o intervalo de tempo entre o centro de massa da precipitação e o centro de gravidade do hidrograma Tempo de pico tp é definido como intervalo de tempo entre o centro de massa da precipitação e o pico de vazão máxima Tempo de concentração tc é o tempo necessário para a água precipitada ir do ponto mais distante da bacia até a seção avaliada Esse é o tempo definido também como o tempo entre o fim da precipitação e ponto de inflexão do hidrograma Tempo de ascensão tm é o tempo entre o início da chuva e o pico do hidrograma Tempo de base tb é o tempo entre o início da precipitação e o tempo que o volume precipitado já escoou através da seção avaliada ou em que o rio volta às condições anteriores da precipitação O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 28 Tempo de recessão te é o tempo necessário para a vazão baixar até o Ponto C quando acaba o escoamento superficial Avaliar o ciclo hidrológico em uma bacia hidrográfica nos permite compreender sua dinâmica e suas relações A precipitação pluvial representa as entradas de água na bacia hidrográfica O relevo solo vegetação e até mesmo o homem são elementos que compõem a bacia definindo sua paisagem como única As saídas são representadas pelo deflúvio pela evapotranspiração pela evaporação direta dos corpos dágua pelos processos erosivos e o carreamento de sedimentos levados pelos rios Outras variáveis têm papel fundamental na manutenção da dinâmica do ciclo por isso conhecer e compreender o papel ecológico destas é importante para a tomada de ações no manejo de bacias hidrográficas Zona ripária A zona ripária está localizada nos limites entre o nível mais baixo e o mais alto de um curso dagua constituindo uma região extremamente dinâmica em termos hidrológicos geomorfológicos Apesar desta conceituação a definição dos limites da zona ripária não são facilmente demarcados pois diversos processos físicos moldam o leito dos cursos dágua Assim na determinação da área de uma zona ripária devemse considerar os fenômenos de chuvas intensas para uma delimitação de proteção satisfatória do curso dagua A Figura apresenta um esquema deste ecossistema O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 29 Figura 10 Esquema de Ecossistema Fonte Zakia 1998 A zona ripária é uma zona tridimensional de interação entre os ecossistemas terrestres e aquáticos O ecossistema ripário é o resultado de interações hidrológicas ecológicas geomorfológicas solos luz temperatura fogo sendo os processos hidrológicos os mais importantes LIMA e ZAKIA 2012 A vegetação apresenta uma alta variedade em sua estrutura composição e distribuição espacial estando relacionada com as condições de saturação do solo e microclima resultantes dos processos fluviomórficos Também tem função de indicativo dos eventos hidrológicos em uma área O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 30 Portanto estão presentes no ecossistema ripário vegetação solo biota edáfica e aquática processos ecológicos e bioquímicos processos morfológicos e hidráulicos do canal Eventos frequentes de chuvas contribuem para o incremento da erosão superficial dificultando a determinação das espécies e condicionando a distribuição e frequência de animais e vegetais Kobiyama 2003 p 8 afirma que Inundações frequentes dificultam o estabelecimento da vegetação pela erosão superficial e também pelos efeitos fisiológicos da inundação Magnitude frequência e duração de inundação diminuem lateralmente para fora do curso ativo da água influenciando a distribuição de espécies Então na área próxima ao rio a vegetação é mais nova e baixa Mesmo na área de inundação se for longe do curso da água normalmente a vegetação é mais antiga e alta Os ecossistemas ripários influenciam KOBIYAMA 2003 p 8 A geomorfologia fluvial por afetar a resistência ao fluxo A resistência mecânica do solo em barranco O armazenamento de sedimento A estabilidade do leito e morfologia do canal e é importante para a função do ecossistema aquático As funções hidrológicas do ecossistema ripário são LIMA e ZAKIA 2012 Geração do escoamento direto em microbacias Quantidade de água contribui para o aumento da capacidade de armazenamento da água Qualidade da água atua como um filtro superficial de sedimentos diminui a concentração de herbicidas na água retém nutrientes e sedimentos Ciclagem de nutrientes Interação direta com o ecossistema aquático A zona ripária protegida íntegra protege o solo da erosão do assoreamento dos O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 31 recursos hídricos e ocupa áreas de acumulo de água evitando inundações Devido a sua importância ecológica nos processos hidrológicos a integridade das zonas ripárias é fundamental para a estabilidade do solo da microbacia manutenção dos aspectos qualiquantitativos dos recursos hídricos e preservação eou conservação do ecossistema aquático fauna e flora As margens dos cursos dágua sem cobertura vegetal são muito instáveis ocasionando desbarrancamento assoreamento e alargamento do rio A legislação brasileira define as faixas de preservação na margem dos rios para a conservação destes sistemas biológicos importantes A Lei n12651 BRASIL 2012 em seu artigo 4 considera I As faixas marginais de qualquer curso dágua natural desde a borda da calha do leito regular em largura mínima de 30 trinta metros para os cursos dágua de menos de 10 dez metros de largura 50 cinquenta metros para os cursos dágua que tenham de 10 dez a 50 cinquenta metros de largura 100 cem metros para os cursos dágua que tenham de 50 cinquenta a 200 duzentos metros de largura 200 duzentos metros para os cursos dágua que tenham de 200 duzentos a 600 seiscentos metros de largura 500 quinhentos metros para os cursos dágua que tenham largura superior a 600 seiscentos metros Solo O solo é o suporte dos ecossistemas e das atividades humanas sobre a terra seu estudo é imprescindível para o planejamento Quando se analisa o solo podese deduzir sua potencialidade e fragilidade como elemento natural como recurso O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 32 produtivo como substrato de atividades construtivas ou como concentrador de impactos SANTOS 2004 p 80 A pedologia ou ciência do solo como é chamada é um ramo de conhecimento relativamente recente na qual se destacam como percursores os estudos realizados por Dokuchaiev na União Soviética lançadas em 1880 ao reconhecer que o solo não era um simples amontoado de materiais não consolidados em diferentes estágios de alteração mas resultava de uma complexa interação de inúmeros fatores genéticos clima organismos e topografia os quais agindo durante certo período de tempo sobre o material de origem produziam o solo IBGE 2007 p 27 A expansão dos estudos pedológicos decorreu em grande parte da necessidade de IBGE 2007 p 27 Corrigir a fertilidade natural dos solos depauperada ao longo dos anos de exploração agrícola e agravada pela erosão Elevar a fertilidade natural de solos originalmente depauperados Neutralizar a acidez do solo Segundo o conceito citado no Manual Técnico de Pedologia 2ª Edição dentre as diversas definições de solo a que melhor se adapta ao levantamento pedológico é a do Soiltaxonomy 1975 e do Soilsurvey Manual 1984IBGE 2007 p31 solo é A coletividade de indivíduos naturais na superfície da terra eventualmente modificado ou mesmo construído pelo homem contendo matéria orgânica viva e servindo ou sendo capaz de servir à sustentação de plantas ao ar livre Em sua parte superior limitase com o ar atmosférico ou águas rasas Lateralmente limitase gradualmente com rocha consolidada ou parcialmente desintegrada água profunda ou gelo O limite inferior é talvez o mais difícil de definir Mas o que é reconhecido como solo deve excluir o material que mostre pouco efeito das interações de clima organismos material originário e relevo através do tempo Os solos têm origem a partir da alteração das rochas por intemperismo e condições físicas e químicas que alteram a sua forma física e composição química Os fatores que produzem essas alterações são denominados como agentes de meteorização ou intemperismo O processo se dá em duas fases que são a física e a química O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 33 correspondendo à decomposição e a desintegração respectivamente POPP1981 p57 Assim o solo é o produto dos processos de intemperismo associados a atividades biológicas processos erosivos de transporte hídrico e eólico e à deposição São caracterizados por uma mistura de matéria mineral formada por processos de intemperismo matéria orgânica formada por resíduos decompostos ou parcialmente decompostos de vegetais em menor proporção subprodutos do metabolismo animal Todo este material que recobre a rocha em vias de decomposição também é denominado como regolito ou manto de intemperismo LEINZ e AMARAL 2001 À medida que as rochas sofrem os processo de meteorização química e biológica apresentam alteração na sua coloração em função da perda ou transformação de minerais perdendo coesão estrutural e consequentemente desagregação Na formação dos solos vários são os fatores que atuam em conjunto com o intemperismo porém identificase que o clima é um dos fatores mais importantes pois a mesma rocha poderá formar solos completamente diferentes se decomposta em climas diferentes Por outro lado solos idênticos podem ser formados por rochas diferentes quando sujeitas ao mesmo ambiente climático LEINZ E AMARAL 2001 O processo de infiltração em uma bacia hidrográfica depende fundamentalmente do tipo de solo da sua cobertura vegetal do estado de umidade O arranjo das partículas solidas e sua graduação granulométrica determinam o espaço disponível para recepção de água bem como a sua facilidade de movimento no solo PAIVA e PAIVA 2001 p246 A distribuição geográfica dos diferentes tipos de solo pode ser representada em mapas de solo produzidos a partir do que se chama levantamento de solos ou levantamento pedológico o qual consiste no inventário de solos existentes em uma determinada área STRECK 2008 p12 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 34 A disponibilidade de informações sobre o solo de uma bacia hidrográfica é muito importante para o planejamento e identificação de sensibilidade à erosão contaminação das águas subterrâneas e avaliação do potencial de retenção de água e velocidade de escoamento desta Porém o nível de detalhamento dos estudos sobre a relação entre os diferentes tipos de solo e o comportamento hídrico qualidade da água e áreas de risco depende da escala e do nível de detalhe do levantamento que se deseja realizar STRECK 2008 p13 Balanço hídrico O balanço hídrico é a circulação da água que ocorre na atmosfera hidrosfera e litosfera O balanço hídrico da bacia hidrográfica envolve a quantificação dos componentes de entrada e saída do sistema também chamado de volume de controle Entre os modelos mais simples em hidrologia destacase a equação do balanço hídrico A equação de balanço hídrico nada mais é do que a equação de continuidade na qual se colocam em evidencia as variáveis hidrológicas mais importantes precipitação evapotranspiração deflúvio e armazenamento superficial e subterrâneo A quantidade de água em cada fase do ciclo pode ser avaliada através da equação de balanço hídrico Lei da Conservação da Massa sendo BARTH 1987 P ET D ΔS Onde P precipitação ET evapotranspiração D deflúvio escoamento e ΔS variação no armazenamento no tempo Nas avaliações de balanço hídrico de períodos mais longos anuais ou plurianuais de bacias hidrográficas a variação do armazenamento pode ser desprezada neste O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 35 caso consideramse apenas as entradas e saídas do sistema BARTH 1987 O balanço hídrico em macroescala pode ser considerado o próprio ciclo da água Em uma escala intermediaria representada por uma microbacia referese às variações na vazão da água dos cursos hídricos Já na microescala o balanço hídrico é considerado através da determinação da disponibilidade da água do solo A avaliação da disponibilidade de água no solo pode ser realizada a partir do método do balanço hídrico climatológico proposto por Thornthwaite e Mather 1955 o qual permite obter informações sobre deficiência e excedente hídrico áreas de retirada de água do solo reposição de água no solo e variação do armazenamento ao longo do ano AMORIN 1989 O método considera a entrada de água no sistema através da precipitação a capacidade de armazenamento de água no solo e a perda de água para a atmosfera por evapotranspiração considerandose conceitos como de evapotranspiração potencial ETP e evapotranspiração real ETR A ETP é a máxima evapotranspiração possível de uma parcela verde a qual cobre toda a parcela de solo bem suprida de água Já a ETR é a evapotranspiração que realmente ocorre no local em geral inferior à potencial Quando a precipitação supera a ETP considerase que ETR se iguala à ETP Caso realmente a disponibilidade de água seja menor considerase a ETR igual à disponibilidade de água Para determinação de balanço hídrico climatológico são necessários dados de precipitação evapotranspiração e capacidade de água disponível no solo CAD As informações que constam no balanço hídrico climatológico permitem Comparar climas de diferentes regiões Caracterizar períodos úmidos e secos Contribuir para o planejamento agrícola O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 36 Contribuir para a gestão ambiental No Brasil a EMBRAPA Monitoramento por Satélite montou o site Banco de Dados Climáticos do Brasil com o objetivo de disponibilizar os dados climáticos de temperatura média do ar e de precipitação nas escalas mensal e anual de 500 localidades brasileiras além dos elementos do balanço hídrico climatológico para cada uma dessas localidades EMBRAPA 2003 Como exemplos são apresentados três balanços hídricos extraídos do Banco de Dados Climáticos do Brasil relativos a regiões com climas distintos Figura11 Balanço Hídrico Fonte EMBRAPA O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 37 3 CARACTERÍSTICAS DE BACIAS HIDROGRÁFICAS RURAIS E URBANAS a Bacias naturais Em condições naturais grande parte do volume de chuva que entra em uma bacia é retido por processos de interceptação infiltração evaporação A representatividade de cada de cada processo varia da latitude clima e bioma onde se encontra a bacia Dentre os biomas com maior capacidade de retenção de umidade destacamse as florestas tropicais onde os processos de perdas iniciais têm grande participação Em áreas de floresta tropical há um grande acúmulo superficial em função da grande quantidade de material no solo o que propicia um fluxo subsuperficial com baixa velocidade Nestes sistemas a infiltração é potencializada devido à associação de diversos fatores Em áreas de mata o solo apresenta baixo grau de compactação o que resulta em uma maior taxa de infiltração Devido à interceptação e o acúmulo de água sobre a serapilheira as águas de chuva não atingem diretamente o solo uma vez que este material absorve grande parte dos impactos das gotas retendo umidade e liberando esta gradualmente A serapilheira é o acúmulo de matéria orgânica morta em diferentes estágios de decomposição que reveste superficialmente o solo em áreas de floresta Segundo Furtado e Konig 2008 p 18 a presença deste material sobre o solo é peça chave no processo de infiltração da água e sua lenta liberação para os cursos dágua A infiltração das águas pluviais é inversamente proporcional ao volume de cobertura vegetal existente sobre o solo Quanto maior a cobertura vegetal menor é a ocorrência de escoamento superficial direto e maior é a proteção do solo evitando o carreamento de sólidos para os rios FURTADO e KONIG 2008 p 16 Assim estas bacias apresentam águas de melhor qualidade em função de grande parte de o O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 38 volume escoado ter origem no fluxo de base apresentando baixas concentrações de sólidos Sendo assim o escoamento superficial direto ocorre apenas nas depressões onde há a concentração dos escoamentos subsuperficiais e subterrâneos Segundo Chorley 1988 apud Razzini et al 2004 o escoamento superficial hortoniano é raro em locais onde há uma boa cobertura vegetal e a capacidade de armazenamento do solo é alta em condições de precipitações de intensidade média O escoamento hortoniano ocorre quando o escoamento subsuperficial da parte alta da encosta excede a capacidade do perfil do solo em transmitilo assim a água retorna à superfície aumentando o fluxo nos cursos d água RAZZINI 2004 O escoamento direto em microbacias florestadas não é produzido uniformemente em toda a bacia estando associado ao grau de umidade do solo intensidade e frequência das precipitações normalmente representa apenas uma fração pequena da área total das microbacias HEWLET1982 apud RAZZINI 2004 As bacias com grandes extensões de mata nativa têm grande capacidade de absorção e armazenamento de água no solo Apresentam fluxo de base elevado nascentes fortes e perenes hidrogramas com variação lenta de vazão picos de enchentes moderados e vazões mínimas elevadas b Bacias em áreas rurais As bacias em áreas rurais apresentam extensas áreas de cultivo ou pastagens e podem mostrar alterações na qualidade das águas e nos regimes de escoamento em função da alteração da cobertura vegetal O solo exposto aumenta as perdas por evaporação direta gerando perda excessiva de umidade dos solos e eventual necessidade de irrigação TUDIZINI 2006 Os principais usos da água nos continentes são irrigação na agricultura atividade O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 39 industrial e abastecimento público Dezesseis por cento das terras agrícolas do planeta são irrigadas com águas superficiais ou subterrâneas TUDIZINI 2006 A crescente demanda por irrigação e outros usos em especial abastecimento público e industrial pode alterar significativamente o balanço hídrico das bacias hidrográficas podendo implicar redução da disponibilidade hídrica e gerar conflitos de uso TUDIZINI 2006 A intensidade dos impactos da agricultura sobre a qualidade das águas está intimamente ligada ao grau de fragilidade do ambiente às atividades realizadas e às técnicas praticadas Quanto à alteração da qualidade da água um dos impactos mais representativos das atividades agrícolas é o aporte de nutrientes especialmente nitrogênio e fósforo provenientes do deflúvio agrícola e por consequência a eutrofização dos corpos da água principalmente dos sistemas lacustres A poluição causada pela agricultura pode ocorrer de duas formas difusa ou pontual MERTEN e MINELLA 2002 As fontes difusas de poluição são caracterizadas principalmente pelo deflúvio superficial a lixiviação e o fluxo de macroporos no quais a água se desloca por gravidade Segundo o mesmo autor a medida que as águas fluem carregam parte dos produtos aplicados como fertilizantes e agroquímicos Estes processos estão intimamente ligados com as propriedades do solo infiltração e porosidade Solos mais arenosos apresentam processo de lixiviação e fluxo de macroporos favorecidos As fontes de poluição pontual no meio rural em geral estão associadas a atividades de criação de animais em confinamento e a forma de manejo dos dejetos No caso das práticas agrícolas realizadas em áreas declivosas e frágeis pode ocorrer processo severo de erosão hídrica e contaminação dos recursos hídricos O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 40 pela grande quantidade de sedimentos que chegam aos corpos dágua A erosão hídrica causa alteração na qualidade do solo a partir da perda de matéria orgânica e nutriente com a consequente redução da sua capacidade produtiva Para compensar o desequilíbrio produtivo o agricultor aumenta o aporte de fertilizantes e outros insumos e portanto aumenta os níveis de degradação da água MERTEN e MINELLA 2002 As atividades agropecuárias são uma fonte importante de contaminação em regiões onde ocorre concentração elevada de atividades de criação de animais em confinamento como suinocultura pecuária de leite e avicultura Em geral o manejo dos dejetos está associado a sistemas de tratamento primários e à utilização destes materiais como fertilizantes Porém essas atividades são praticadas em pequenas propriedades com pouca disponibilidade de área para aplicação dos dejetos resultando em taxas de aplicação exacerbadas destes produtos no solo e consequentemente poluição hídrica por lixiviação EMBRAPA 1998 As atividades de agricultura intensiva são caracterizadas pela mecanização elevada e alto uso de insumos como fertilizantes herbicidas e inseticidas De maneira geral essas práticas são realizadas em áreas com boa aptidão agrícola e seus impactos estão associados ao manejo inadequado dos solos devido principalmente ao preparo excessivo do solo e à reposição insuficiente de carbono Essas duas condições favorecem a degradação física do solo com consequente aumento do deflúvio e contaminação das águas por sedimentos e nutrientes solúveis TOLEDO e FERREIRA 2000 Em função das áreas de cultivo apresentar cobertura vegetal com densidade inferior as chuvas atingem diretamente o solo contribuindo para seu potencial erosivo As camadas mais superficiais do solo atingem a saturação rapidamente reduzindo a taxa de infiltração assim ocorre um maior acúmulo superficial de águas que contribuem para a elevação do nível dos rios O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 41 A geração excessiva de sedimentos associado à falta de conservação de matas ciliares são fatores que colaboram nos processos de assoreamento e degradação das calhas dos rios FURTADO e KONIG 2008 p16 O processo de assoreamento numa bacia hidrográfica ocorre quando o escoamento da água apresenta baixas velocidades de fluxo ou seja não há energia suficiente para transportar o material erodido e este acaba sendo depositado no fundo do corpo hídrico FURTADO e KONIG 2008 p17 O depósito dos sedimentos nas áreas de menor declividade associados à falta de mata ciliar geram o alargamento excessivo das calhas dos rios reduzindo sua profundidade e causando o aumento das perdas por evaporação Durante as cheias este material interfere no escoamento das águas intensificando a abrangência e os impactos das cheias sobre as populações ribeirinhas ABDOM 2004 Os danos da geração de sedimentos e da ausência de mata ciliar são consideráveis para a ictiofauna O desmoronamento de barrancos do rio em função da ausência de cobertura vegetal associado à carga de sólidos das atividades agrícolas podem reduzir consideravelmente a entrada de luz solar e a diminuição dos alimentos necessários à sobrevivência dos peixes FURTADO e KONIG 2008 p19 As folhas mortas galhos e frutos que caem na água são as fontes primárias de carbono orgânico para as cadeias alimentícias aquáticas chegando a representar 70 do fluxo de energia anual desses ecossistemas FURTADO e KONIG 2008 p19 d Bacias hidrográficas urbanas Os impactos do desenvolvimento urbano sobre os recursos hídricos ocorrem tanto no aspecto qualitativo pela alteração da qualidade da água quanto no quantitativo com mudanças nos padrões de fluxo e quantidade da água E importante ressaltar que estes impactos ocorrem de forma indissociável simultaneamente dentro do meio urbano O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 42 À medida que a população cresce e as manchas urbanas aumentam desordenadamente e sem planejamento com novas áreas sendo ocupadas a cada dia este desenvolvimento geralmente significa aumento da impermeabilização do solo pela pavimentação das ruas e lotes construção de moradias e outras obras de infraestrutura Na mesma proporção crescem em significância os aspectos ambientais relacionados à geração de esgotos domésticos efluentes industriais resíduos sólidos urbanos e industriais e à emissão de poluentes atmosféricos FINOTTI et al 2009 p 48 Entre as principais modificações sobre o ciclo das águas no meio urbano destacamse d1 Alterações no aspecto quantitativo As alterações quantitativas em geral estão associadas ao processo de impermeabilização do solo O aumento da impermeabilização do solo com pavimentos calçadas e telhados causa um escoamento mais rápido da água precipitada para as redes de drenagem urbana que por sua vez concentram estes volumes nos rios principais As principais alterações que a impermeabilização do solo causam sobre o regime quantitativo das águas são apresentados na sequência FINOTTI et al 2009 TUCCI 2004 TUCCI et al 1995 O volume que deixa de infiltrar fica na superfície aumentando o escoamento superficial gerando alterações significativas no regime de vazões das pequenas bacias localizadas na área urbana como exemplificado na figura 12 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 43 Figura 12 As principais alterações causadas pela impermeabilização do solo Fonte Mota 2011 O processo impermeabilização altera o balanço hídrico das áreas urbanizadas pois reduz drasticamente a infiltração e a interceptação Devido à substituição da cobertura natural ocorre uma redução da evapotranspiração das folhagens e do solo já que a superfície urbana não retém água como a cobertura vegetal O volume que deixa de infiltrar fica na superfície aumentando o escoamento superficial gerando alterações significativas no regime de vazões das pequenas bacias localizadas na área urbana As superfícies impermeabilizadas como pavimentos calçadas e telhados escoam rapidamente a água precipitada para as redes de drenagem Com a construção de condutos para o esgotamento das águas pluviais com O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 44 velocidades de escoamento maiores se reduz o tempo de deslocamento da água Desta forma as vazões máximas também aumentam antecipando seus picos no tempo e alterando o comportamento do hidrograma Figura 13 Hidrograma Fonte FINOTTI et al2009 Com a redução da infiltração há uma diminuição do nível do lençol freático por falta de alimentação principalmente quando a área urbana é muito extensa reduzindo o escoamento subterrâneo A redução do escoamento subterrâneo torna menor o fluxo de base dos rios diminuindo as vazões no período de seca Entretanto este efeito vai depender do grau de interação entre o rio e o aquífero Dependendo do grau de urbanização pode ocorrer a completa descaracterização do recurso hídrico sendo este descrito como sistema de drenagem urbana Em períodos de estiagem as vazões destes recursos podem reduzir sensivelmente limitando a disponibilidade de água e a capacidade destes recursos absorverem cargas poluidoras O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 45 Figura 14 Sistema de Drenagem Fonte TUCCI et al 1995 d2 Alterações no aspecto qualitativo das águas O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 46 Segundo pesquisas realizadas nos Estados Unidos pelo Centro de Proteção da Bacia The Center for WatershedProtection CWP 2003 os problemas com a qualidade da água dos rios começam a partir da impermeabilização de 10 da área da bacia Uma impermeabilização variando entre 10 a 25 resulta no aumento significativo dos índices de poluição A partir de 25 de impermeabilização da área de drenagem de um recurso hídrico há uma degradação total do ambiente aquático conforme apresentado na figura abaixo Figura 15 Qualidade Fonte Elaborado a partir de CWP 2003 Estes impactos estão relacionados aos seguintes fatores FINOTTI et al 2009 TUCCI et al 1995 TOMAZ2006 Aumento da geração de esgotos domésticos aumento da atividade industrial e da poluição por ela gerada bem como aumento dos resíduos sólidos urbanos e industriais Dependendo das condições de saneamento e do sistema de drenagem existente pode ocorrer a contaminação direta dos recursos hídricos a partir da O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 47 ligação de tubulações aos arroios caracterizadas como fontes de contaminação pontual Poluição difusa gerada pelo escoamento superficial da água em zonas urbanas que provém de atividades que depositam poluentes de forma esparsa sobre a bacia Aumento de sedimentos e material sólido principalmente durante o desenvolvimento urbano onde o aumento dos sedimentos produzidos na bacia hidrográfica é significativo devido às construções limpeza de terrenos para novos loteamentos construção de ruas avenidas e rodovias entre outras causas Os sedimentos podem causar assoreamento das seções da drenagem com redução da capacidade de escoamento de condutos rios e lagos urbanos contribuído para a ocorrência de enchentes Os resíduos sólidos lixo dispostos nas ruas são levado para o sistemas de drenagem durante as enxurradas obstruindo ainda mais as redes de drenagem e criando condições ambientais ainda piores A contaminação de aquíferos depende da relação de nível entre o lençol freático e o rio Essa contaminação pode ocorrer quando há a contribuição das águas do rio para o aquífero Mais comum é a contaminação de aquíferos a partir de sistemas de drenagem de esgoto Tomaz 2006 afirma que a poluição difusa tem grande participação na degradação das águas uma vez que pode representar 25 da carga poluente que chega aos cursos de água O autor segue comentando que a poluição difusa é resultado do contato da água com os materiais presentes na superfície urbana como resíduos sólidos fezes de animais domésticos papéis raspas de borracha restos de pintura hidrocarbonetos de descargas e outros materiais resultantes do trafego de veículos Este tipo de poluição é difícil de monitorar e de se estabelecer as diferenças entre as cargas de poluição geradas nas zonas urbanas residenciais industriais ou comerciais devido as diferentes taxas de ocupação O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 48 A quantidade de material suspenso na drenagem pluvial é superior à encontrada no esgoto in natura sendo que esse volume é mais significativo no início das enchentes Alguns valores são apresentados na tabela Tabela 1 Qualidade de Água de Drenagem Fonte Ministério da Cidades 2006 Apud 1 Colson 1974 2Weibel et al 1964 3 AVCO 1970 4 Ide 1984 5 APWA 1969 d3 Uso do solo As características de geração de escoamento em uma bacia hidrográfica são fortemente influenciadas pelo uso e ocupação do solo uma vez que grande parte dos processos de transformação de escoamento depende do tipo de cobertura existente A partir da avaliação do uso e cobertura do solo é possível estimar as características de escoamento potencial de infiltração interceptação e evapotranspiração que podem ser utilizados em estudos de disponibilidade hídrica potencial energético e manejo de drenagem urbana As formas de uso e cobertura são identificadas tipos de uso especializadas mapa de uso e cobertura do solo e quantificadas percentual de área ocupada por cada tipo As informações sobre esse tema devem descrever não só a situação atual mas as mudanças recentes e o histórico de ocupação da área de estudo no caso a bacia hidrográfica SANTOS 2004 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 49 As informações do uso e cobertura do solo são elementos básicos para o planejamento de uma bacia hidrográfica pois retratam as atividades econômicas desenvolvidas e que podem significar pressões e impactos sobre os elementos naturais Por exemplo centros urbanos áreas industriais entre outros constituintes Estes elementos podem ser identificados e localizados sobre o mapa das bacias indicando áreas estratégicas para avaliação estudo ou manejo O levantamento de uso do solo pode ser realizado a partir da interpretação de imagens de satélite aerofotogrametria Neste tópico avaliamos os aspectos básicos a serem considerados no diagnóstico da situação atual de bacias hidrográficas urbana e rural Na unidade 2 iremos estudar os aspectos referentes ao planejamento propriamente dito para bacias urbanas e rurais Para Philippi Jr et al 2005 p632 o ato de planejar sempre esteve associado à evolução da cultura humana A questão da sobrevivência incutiu no homem uma forma intuitiva de enfrentar seus problemas procurando sempre a melhor alternativa para sua resolução Os mesmos autores PHILIPPI Jr et al 2005 p 633 continuam afirmando que de maneira geral planejamento é praticamente todo o esforço de pensamento intelectual e cientifico a serviço do bemestar da humanidade Considerando que a bacia hidrográfica é a unidade de planejamento é fundamental e essencial pensar sobre sua gestão a partir de suas características naturais Vilaça et al 2009 afirma que devese considerar que o comportamento de uma bacia hidrográfica ao longo do tempo ocorre por dois fatores a ordem natural responsáveis pela predisposição do meio à degradação ambiental e b antrópicos onde as atividades humanas interferem de forma direta ou indireta no funcionamento da bacia Os autores seguem indicando que com a subdivisão de uma bacia hidrográfica de maior ordem em seus componentes subbacias hidrográficas as transformações O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 50 de condições difusas de problemas ambientais para condições pontuais facilitam sua identificação seu controle e o estabelecimento de prioridades para atenuação ou mitigação dos impactos ambientais O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 51 REFERÊNCIA ABDON M M Os impactos ambientais do meio físico erosão e assoreamento na bacia hidrográfica do rio Taquari MS em decorrência da pecuária Tese de doutorado apresentada pela Escola de Engenharia pela Universidade de São Paulo São Carlos USP 2004 AMORIM MdaSM Balanço hídrico segundo ThornthwaiteMather 1955 Petrolina EMBRAPA CPATSA 1989 18 pp ATTANASIO CM Planos de manejo integrado de microbacias hidrográficas com uso agrícola uma abordagem hidrológica na busca da sustentabilidade Tese de doutorada apresentada na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz USP Piracicaba 2004 BARBOSA PR Hidrologia geral Notas de aula Rio de Janeiro Universidade Federal do Rio de Janeiro sd BARTH FT Modelos para gerenciamento de recursos hídricos São Paulo Nobel 1987 BRASIL Lei n 12651 de 25 de maio de 2012 Dispõe sobre a proteção de vegetação nativa Brasília DF 2012 CENTER FOR WATERSHED PROTECTION CWP Impacts of impervious cover on aquatic systems Março 2003 Disponível em wwwCWPorg Acesso em julho de 2012 COLLISCHONN W TASSI R Introduzindo HidrologiaIPHUFRGS 2011 Disponível em httpgalileuiphufrgsbrcollischonnapostilahidrologiacap 2012020IntroduC3A7C3A3opdf Acesso em 07 setembro 2012 CONSELHO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS Resolução n 32 de 15 de outubro de 2003 Institui a divisão hidrográfica nacional Brasília DF 2003 EMBRAPA Embrapa Monitormamento por SatéliteBanco de Dados Climáticos do BrasilDigital Embrapa Monitormamento por Satélite Campinas SP 2003 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 52 Disponível em httpwwwbdclimacnpmembrapabr Acesso em 12 jun 2010 EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA EMBRAPA Centro Nacional de Pesquisas de Aves e Suínos Manejo de Dejetos de Suínos Concórdia 1998 31pp FINOTTI AR FINKLER R SILVA MD CEMIN G Monitoramento de recursos hídricos em áreas urbanas Caxias do Sul EDUCS 2009 270 pp FURTADO DA KONIG A Gestão Integrada de Recursos Hídricos Campina Grande Gráfica Agenda 2008 115 pp INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍTICA Manuais técnicos em geociências Rio de Janeiro IBGE 2007 ISBN 9788524037229 meio impresso KOBIYAMA M Conceitos de zona ripária e seis aspectos geobiohidrológicos In I Seminário de Hidrologia Florestal zonas ripárias Alfredo Wagner 2003 KOBIYAMA M MOTA AA CORSEUIL CW Recursos hídricos e saneamento Curitiba Ed Organic Trading 2008 LEINZ V AMARAL SEdo Geologia geral 14ed rev São Paulo Nacional 2001 399 p LIMA WdeP Hidrologia florestal aplicada ao manejo de bacias hidrográficas Piracicaba 2008 Disponível em httpwwwipefbrhidrologiahidrologiapdf Acesso em 30 junho 2012 LIMA WdeP ZAIKA MJB Hidrologia de matas ciliares Disponível em httpwwwipefbrhidrologiamataciliarasp Acesso em 02 agosto 2012 MERTEN G H MINELLA JP Qualidade da água em bacias hidrográficas rurais um desafio atual para a sobrevivência futura Agroecologia e Desenvolvimento Rural Sustentável Porto Alegre v 3 n 4 2002 3338 pp MINISTÉRIO DAS CIDADES SECRETARIA NACIONAL DE SANEAMENTO AMBIENTAL Gestão de águas pluviais urbanas Saneamento para Todos Brasília Ministério das Cidades 2006 194 pp O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 53 MOTA S Urbanização e meio ambiente Rio de Janeiro Fortaleza ABES 2011 380 pp PAIVA JBDde PAIVA EMCD Hidrologia aplicada á gestão de pequenas bacias hidrográficas Porto Alegre ABRH 2001 625 pp PHILLIPI JR A BRUNA GC SILVEIRA VF Planejamento territorial instrumentos de intervenção IN PHILIPPI JR A ed Saneamento saúde e ambiente fundamentos para um desenvolvimento sustentável Barueri SP Manolo 2005 PINTO NL de S Hidrologia Básica São Paulo Edgard Blucher 1976 POPP JH Geologia Geral Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1981 RAZZINI M RIGHETTO A M LIMA WP GUANDIQUEM EG ARCOVA FCS CICCO V Processo hidrológicos de um microbacia com Mata Atlântica na região da Serra do MarSP Scientia Florestalis n 66 2004 108 19 pp SANTOS RFdos Planejamento ambiental teoria e prática São Paulo Oficina de Textos 2004 184 pp SPERLING M V Estudos e modelagem da qualidade da água de rios princípios do tratamento biológico de águas residuárias 1ed Belo Horizonte UFMG 2007 196 pp STRECK EV Solos do Rio Grande do Sul 2ed rev e ampl Porto Alegre RS EMATER 2008 222 p TOLEDO L G FERREIRA CJA Impactos das atividades agrícolas na qualidade da água Revista Plantio Direto Passo Fundo N58 2000 2127 pp TOMAZ P Poluição difusa São Paulo Navegar Editora 2006 TUCCI C E M Hidrologia ciência e aplicação 3ed Porto Alegre ABRH 2004 943 p O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 54 TUCCI CEM PORTO RLL BARROS MT org Drenagem urbana Porto Alegre ABRH 1995 TUNDISI JG Novas perspectivas para a gestão de recursos hídricos Revista USP n70 São Paulo 2006 TUNDISI JG Novas perspectivas para a gestão de recursos hídricos Rev USP online n70 2006 2435pp TUNDIZINI JG Recursos Hídricos no Futuro Problemas e Soluções Estudos Avançados v 22 n 63 2008 THORNTHWAITE CW MATHER RJ The water Balance New Jersey Laboratory of Climatology v 8 1955 104 pp VILAÇA MFI GOMES I MACHADO ML VIEIRA E M SIMÃO ML Bacia hidrográfica como unidade de planejamento e gestão o estudo de caso do Ribeirão Conquista no Município de Itaguara MG IN XIII Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada 2009 Viçosa XIII Simposio Brasileiro de Geografia Física Aplicada 2009 VILLELA S M MATTOS A Hidrologia Aplicada São Paulo McGrawHill 1975 245pp ZAKIA MJB Identificação e caracterização da zona ripária em uma microbacia experimental implicações no manejo de bacias hidrográficas e na recomposição de florestas Tese de doutorado apresentada na Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo São Carlos 1998 O conteúdo deste material pode ser reproduzido desde que citada a fonte 55