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ESTIMATIVA DO BALANÇO HÍDRICO NA BACIA
EXPERIMENTAL/REPRESENTATIVA DE SANTA MARIA/CAMBIOCÓ -
MUNICÍPIO DE SÃO JOSÉ DE UBÁ - RJ
MARCONI FONSECA DE MORAES
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM CIÊNCIAS EM
ENGENHARIA CIVIL.
Aprovada por:
______________________________________
Prof. Rui Carlos Vieira da Silva, D.Sc.
______________________________________
Profa. Luciene Pimentel da Silva, Ph.D.
______________________________________
Prof. José Paulo Soares de Azevedo, Ph.D.
______________________________________
Prof. Flávio César Borba Mascarenhas, D.Sc.
______________________________________
Profa. Yvonilde Dantas Pinto Medeiros, Ph.D.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO DE 2007
Livros Grátis
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II
MORAES, MARCONI FONSECA DE Estimativa do Balanço Hídrico na bacia
Experimental/Representativa de Santa
Maria/Cambiocó - Município de São José de
Ubá [Rio de Janeiro] 2007.
XVIII, 233p. 29,7cm (COPPE/UFRJ,
D.Sc. Engenharia Civil, 2007).
Tese - Universidade Federal do Rio de
Janeiro, COPPE
1. Microbacias 2. Balanço hídrico 3. Bacia experimental 4. Pequenas bacias I. COPPE/UFRJ II. TÍTULO (Série)
III
Ao amor, que nos faz sentir: leve, solto, feliz, ..... e vivo, personificado em minha esposa.
Dedico.
IV
" Se teus esforços forem vistos com indiferença, nunca desanimes, pois o sol, ao nascer, dá o maior espetáculo e,
mesmo assim, a maioria da platéia continua dormindo." (Autor desconhecido)
V
AGRADECIMENTOS
A Deus, força sempre presente em minha vida, pela luz mostrando o caminho a
seguir.
À Profa. Luciene Pimentel da Silva por ter me orientado com extrema dedicação e
sensatez, pelo apoio e confiança.
Ao Prof. Rui Carlos Vieira da Silva, sempre confiante, pela orientação e
acompanhamento neste trabalho.
Ao D.Sc. José Ronaldo de Macedo pelo constante incentivo e apoio nas visitas de
Campo.
Ao Prof. Theophilo Benedicto Ottoni Filho pelo acompanhamento no início do
projeto de pesquisa.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pela
concessão da bolsa de estudos para a realização deste trabalho.
Ao FINEP/CT-HIDRO, bolsa do Programa de Iniciação Científica PIBIC/UERJ
através do Projeto “Estudos hidrológicos de balanço hídrico da bacia hidrográfica do rio
São Domingos, RJ” e bolsa de doutorado.
À EMBRAPA-CNPS, coordenadora do Projeto de Gestão Participativa de Sub-
bacias do rio São Domingos (GEPARBH - Edital 02/2002).
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Computação - Área de
concentração Geomática, Universidade Estadual do Rio de Janeiro – UERJ.
À Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) pelo apoio ao
monitoramento, através do funcionário Eugênio Batista.
À equipe da EMBRAPA-CNPS, em especial aos pesquisadores Sílvio Bhering,
Beth Brandão, Rachel Prado, Alexandre Ortega e Elaine Fidalgo e aos técnicos Fabiano
e Gustavo, pelo apoio e colaboração ao longo do trabalho.
À minha esposa, Cristiane Campos de Oliveira Moraes, pela compreensão e carinho
nos momentos difíceis, estando sempre ao meu lado.
À minha família, base que me sustenta emocionalmente, pelo incentivo.
Às alunas Priscila Ribeiro Moreira e Daniele Pereira Batista pelo apoio e dedicação
aos trabalhos realizados.
Ao amigo Ernani Bellon pela atenção e apoio no desenvolvimento da tese.
À Yêda de Alcântara Machado, pessoa de grande sabedoria, pela amizade e carinho.
VI
Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para obtenção do grau de Doutor em Ciências (D.Sc.).
ESTIMATIVA DO BALANÇO HÍDRICO NA BACIA EXPERIMENTAL/REPRESENTATIVA DE SANTA MARIA/CAMBIOCÓ -
MUNICÍPIO DE SÃO JOSÉ DE UBÁ
Marconi Fonseca de Moraes Março/2007
Orientadores: Rui Carlos Vieira da Silva Luciene Pimentel da Silva Programa: Engenharia Civil
Esta tese se baseou no estudo dos processos físico-ambientais, através do
monitoramento de região hidrográfica experimental e representativa tanto das
características fisiográficas quanto da organização social e características
socioeconômicas da Região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro - Brasil, com vistas
ao estudo da disponibilidade hídrica e recuperação da degradação ambiental em que se
encontra a região como um todo. Os estudos experimentais estão inseridos na bacia
hidrográfica do rio São Domingos, afluente do rio Muriaé, e este, do rio Paraíba do Sul,
abrange, principalmente, o município de São José de Ubá, um dos que apresentam
situação mais crítica na Região. A bacia do rio São Domingos, que tem limites
praticamente coincidentes com os do Município, apresenta área de 280km2 e expressa a
realidade fundiária da Região, guardando similaridades com outras regiões inseridas nas
zonas montanhosas do Sudeste brasileiro. Foi implantado um posto fluviométrico,
localizado logo a jusante da junção dos córregos de Santa Maria e de Cambiocó,
denominado localmente de Valão Preto, com uma área de aproximadamente 13,5km2,
que drena suas águas para o rio São Domingos. No posto fluviométrico, foram
monitorados níveis d’água e concentração de sedimentos em suspensão. A partir dos
níveis d’água e de medições de descarga, foram obtidas séries de vazões observadas.
Além do monitoramento fluviométrico, foi estabelecida também a observação da
precipitação e da temperatura em três locais na bacia de Santa María/Cambiocó. Todos
os dados foram registrados a cada quinze minutos e considerou-se, para estes estudos, o
período entre abril de 2005 e agosto de 2006.
VII
Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.).
ESTIMATIVE OF WATER BALANCE IN CATCHMENT EXPERIMENTAL/REPRESENTATIVE OF SANTA MARIA/CAMBIOCÓ -
MUNICIPALITY OF SÃO JOSÉ DE UBÁ
Marconi Fonseca de Moraes
VIII
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Transformação demográfica no Brasil................................................. 10
Figura 2.2 Percentuais de uso da água.................................................................... 12
Figura 2.3 Consumo de água para produzir uma tonelada do produto............... 15
Figura 2.4 Produtividades médias de culturas irrigadas e não irrigadas no
Brasil........................................................................................................ 16
Figura 3.1 Representação esquemática das fases associadas ao ciclo
hidrológico............................................................................................... 43
Figura 3.2 Situação estimada atual das captações de água doce no Brasil por
setor.......................................................................................................... 56
Figura 4.1 Divisão política do estado do Rio de Janeiro....................................... 59
Figura 4.2 Distribuição da população na região Noroeste Fluminense................ 60
Figura 4.3 Comparativo da evolução do PIB (R$ correntes)................................ 63
Figura 4.4 Bacia hidrográfica do Paraíba do Sul................................................... 66
Figura 4.5 Vulnerabilidade atual à erosão na bacia do rio Muriaé...................... 69
Figura 4.6 Localização das comunidades no município São José de Ubá: bacia
do rio São Domingos.............................................................................. 74
Figura 4.7 Número de habitantes nas maiores comunidades rurais do
município de São José de Ubá............................................................... 76
Figura 4.8 Anos de estudo por população acima de 10 anos de idade.................. 77
Figura 4.9 Cenas registradas em São José de Ubá, na estação seca de 1999........ 79
Figura 4.10 Localização do município de São José de Ubá na bacia hidrográfica
do Paraíba do Sul................................................................................... 80
Figura 4.11 Construções de reservatórios nas comunidades rurais – município
de São José de Ubá.................................................................................. 81
Figura 4.12 Localização da bacia experimental/representativa de Santa Maria/
Cambiocó, município de São José do Ubá – RJ................................... 85
Figura 4.13 Acesso à bacia Santa Maria/Cambiocó (RJ-186)................................ 85
Figura 4.14 Localização da bacia representativa/experimental de Santa Maria/
Cambiocó em relação às bacias vizinhas – RJ......................................
86
IX
Figura 4.15 Localização dos perfis de solos, na microbacia de Santa Maria
(azul) e Cambiocó (rosa)......................................................................... 87
Figura 4.16 Rede de drenagem da microbacia experimental/representativa de
Santa Maria/Cambiocó........................................................................... 89
Figura 4.17 Modelo digital do terreno, localização geográfica da rede de
drenagem.................................................................................................. 90
Figura 4.18 Ocorrência da elevação na microbacia de Santa Maria/Cambiocó... 90
Figura 4.19 Modelo digital do terreno, declividade da microbacia de Santa
Maria/Cambiocó...................................................................................... 93
Figura 4.20 Exemplos de tempos de concentração calculados em bacias rurais... 94
Figura 5.1 Barragem e reservatório construídos por agricultores para fins
lucrativos.................................................................................................. 100
Figura 5.2 Evolução do número de ocorrências de doenças infecciosas e
parasitárias com necessidade de internação no município de São
José de Ubá.............................................................................................. 101
Figura 5.3 Pontos de instalação dos pluviômetros na microbacia de Santa
Maria e Cambiocó................................................................................... 104
Figura 5.4 Diagrama do sistema de coleta de dados meteorológicos da estação
termopluviométrica de baixo custo...................................................... 105
Figura 5.5 Instrumentos de monitoramento termopluviométrico no posto
Santa Maria (C12), altitude 156m........................................................ 105
Figura 5.6 Sensor de temperatura e pluviômetro (C13), instalado junto à
estação fluviométrica.............................................................................. 106
Figura 5.7 Local da estação fluviométrica - leito rochoso...................................... 108
Figura 5.8 Vertedor em funcionamento (março 2005)........................................... 110
Figura 5.9 Ponte construída para monitoramento fluviométrico (dez.
2004)....................................................................................................... 111
Figura 5.10
Detalhamento do posto fluviométrico Santa
Maria/Cambiocó...................................................................................... 112
Figura 5.11 Calibração do vertedor: uso micro molinete....................................... 114
Figura 5.12 Curva-chave – seção vertedouro – posto fluviométrico Fazenda
João Linhares..........................................................................................
114
X
Figura 5.13 Medições de velocidades com molinete, período de cheia: posto
fluviométrico João Linhares.................................................................. 115
Figura 5.14 Curva-chave – seção vertedor afogado – posto fluviométrico João
Linhares................................................................................................... 116
Figura 5.15 Posicionamento das Referências de Nível – posto fluviométrico
João Linhares.......................................................................................... 117
Figura 5.16 Tela de configuração da estação SOLAR, ajustada para intervalos
de quinze minutos entre as leituras....................................................... 118
Figura 5.17 Tela para a edição da expressão de escolha ou edição da curva
chave......................................................................................................... 119
Figura 5.18 Localização das estações SOLAR e NOVUS ....................................... 120
Figura 5.19 Comparação dos dados de chuva entre os postos da bacia Santa
Maria/Cambiocó e Itaperuna: anos 2005 e 2006 ................................. 122
Figura 5.20 Comparação entre os dados pluviométricos coletados na
microbacia representativa de Santa Maria/Cambiocó e o posto de
Itaperuna.................................................................................................. 125
Figura 5.21 Temperaturas médias diárias - 2005..................................................... 129
Figura 5.22 Temperaturas médias diárias - 2006..................................................... 131
Figura 5.23 Análise das temperaturas nas estações C11 e C13 – exutório da
microbacia Santa Maria/Cambiocó....................................................... 132
Figura 5.24 Horário de ocorrência das temperaturas máximas e mínimas........... 133
Figura 5.25 Variação diária das temperaturas......................................................... 134
Figura 5.26 Análise das temperaturas médias mensais na bacia de Santa
Maria/Cambiocó..................................................................................... 134
Figura 5.27 Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em
Itaperuna - ano 2005............................................................................... 135
Figura 5.28 Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em
Itaperuna - ano 2006............................................................................... 136
Figura 5.29 Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em
Miracema - ano 2005............................................................................... 137
Figura 5.30 Temperaturas médias mensais............................................................. 137
Figura 5.31 Comparação mensal entre os dados de temperatura e de chuva -
Anos: 2005 e 2006.................................................................................... 139
XI
Figura 5.32 Comparação diária entre os dados do posto C12 e Itaperuna -
janeiro e junho de 2006......................................................................... 140
Figura 5.33 Comparação diária entre os dados de temperatura e de chuva dos
postos (27/01/2006).................................................................................. 141
Figura 5.34 Variação dos níveis d’água no posto fluviométrico da bacia
experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó – Estação
SOLAR ....................................................................................................
Figura 5.35 Comparação da variação dos níveis d’água no posto fluviométrico
da bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó –
Estação SOLAR e NOVUS................................................................... 149
Figura 5.36 Comparação dos dados níveis d’água SOLAR x NOVUS.................. 150
Figura 5.37 Registros de vazões no posto fluviométrico da bacia experimental/
representativa de Santa Maria /Cambiocó...........................................
Figura 5.38 Comparação dados do termopluviômetro: chuva e os dados da
estação fluviométrica - níveis d’água e vazões...................................... 156
Figura 5.39 Comparação das vazões médias mensais entre posto fluviométrico
João Linhares e posto de Itaperuna.................................................... 157
Figura 5.40 Variação da carga de sólidos suspensos no posto fluviométrico da
bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó –
Estação SOLAR......................................................................................
Figura 5.41 Local de monitoramentos do consumo de água em propriedades
pilotos em diferentes etapas do cultivo do tomate (comunidade de
Barro Branco).......................................................................................... 164
Figura 5.42 Localização das principais comunidades da bacia do rio São
Domingos: em destaque Barro Branco, Santa Maria e Cambiocó.... 164
Figura 5.43 Culturas de inverno e verão na bacia hidrográfica do rio São
Domingos: em destaque, a microbacia de Santa
Maria/Cambiocó............................................................................ 167
Figura 6.1 Totais mensais de precipitação em Santa Maria/Cambiocó e em
Itaperuna.......................................................................................
174
159/160
153/154
145/146
XII
Figura 6.2 Totais diários de evapotranspiração em Itaperuna e no posto de
Cambiocó na bacia experimental de Santa Maria/Cambiocó............. 177
Figura 6.3 Comparação entre as temperaturas mensais de Miracema e
Cambiocó (bacia experimental) - março a outubro - 2005................ 179
Figura 6.4 Totais mensais de evapotranspiração calculadas pelo método
combinado de Penman (Miracema) e Thornthwaite (Cambiocó
na bacia experimental de Santa Maria/Cambiocó) - abril a
outubro de 2005............................................................................. 180
Figura 6.5 Totais mensais de evapotranspiração em Itaperuna e no posto de
Cambiocó na bacia experimental de Santa Maria/Cambiocó –
Método Penman............................................................................. 180
Figura 6.6 Balanço hídrico para a bacia experimental/representativa de Santa
Maria/Cambiocó............................................................................ 185
XIII
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Vazão per capita no meio rural, conforme o estado
considerado............................................................................................. 13
Tabela 3.1 Período de renovação da água em diferentes reservatórios na Terra 42
Tabela 3.2 População e área agrícola “sustentável” para as regiões do
mundo....................................................................................................... 54
Tabela 3.3 Consumo médio diário, em litros/hab.dia, para áreas rurais em
países em desenvolvimento..................................................................... 55
Tabela 3.4 Demanda anual de água para a irrigação nas regiões do Brasil......... 57
Tabela 3.5 Áreas irrigadas pelos diferentes métodos de irrigação em 2001......... 58
Tabela 3.6 Evolução das áreas irrigadas no mundo e na América do Sul (mil
hectares): período de 1975 a 2000.......................................................... 58
Tabela 4.1 Variação na produção de culturas de 2002 a 2003............................... 65
Tabela 4.2 Mapeamento do uso do solo e cobertura vegetal no Estado do Rio
de Janeiro................................................................................................. 70
Tabela 4.3 Comunidades existentes no município de São José de
Ubá.................
73
Tabela 4.4 População residente no município de São José de Ubá..................... 75
Tabela 4.5 Unidades Ambulatoriais do município de São José de Ubá................ 78
Tabela 4.6 Critério para escolha da microbacia hidrográfica (MBH)................. 86
Tabela 4.7 Descrição geral dos solos da microbacia Santa Maria/Cambiocó...... 88
Tabela 4.8 Declividade e comprimento do curso d’água principal....................... 93
Tabela 4.9 Valores obtidos para o Tempo de concentração.................................. 94
Tabela 4.10 Quadro-resumo das características físicas da microbacia
experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó.................... 95
Tabela 5.1 Resultado do censo populacional das comunidades de Santa Maria
e Cambiocó em 2004............................................................................... 97
Tabela 5.2 Percentagem da população adulta em atividades não rurais – 2004.. 97
Tabela 5.3 Ocupação dos adultos das duas comunidades – 2004.......................... 98
Tabela 5.4 Maiores dificuldades das comunidades de Santa Maria e Cambiocó
em saúde................................................................................................... 102
Tabela 5.5 Cabeçalho das cadernetas utilizadas para anotar diariamente as
XIV
leituras registradas pelos pluviômetros ............................................... 107
Tabela 5.6 Estação hidrossedimentológica SL 2000 MIM, SOLAR
Instrumentação Ltda.............................................................................. 113
Tabela 5.7 Classificação das intensidades de chuva............................................... 126
Tabela 5.8 Percentual de falhas ocorridas no posto fluviométrico, de
abril/2005 a agosto/2006 (Estação SOLAR)......................................... 146
Tabela 5.9 Dados registrados de níveis d’água, cotas máximas e mínimas para
as estações NOVUS e SOLAR............................................................... 148
Tabela 5.10 Percentual de falhas ocorridas no posto fluviométrico,
monitoramento de sólidos suspensos de abril/2005 a julho/2006
(Estação SOLAR 2000)........................................................................... 161
Tabela 5.11 Consumo de água por propriedade por tipo de irrigação................... 166
Tabela 5.12 Plantações desenvolvidas em Santa Maria/Cambiocó......................... 167
Tabela 5.13 Consumo mensal de água para abastecimento na bacia de Santa
Maria/Cambiocó..................................................................................... 168
Tabela 5.14 Estimativa do consumo de água na irrigação para o cultivo de
inverno na bacia de Santa Maria/Cambiocó........................................ 169
Tabela 5.15 Estimativa do consumo de água na irrigação para o cultivo de
inverno e verão na bacia de Santa Maria/Cambiocó........................ 169
Tabela 6.1 Altura de chuva média mensal em Santa Maria/Cambiocó............... 173
Tabela 6.2 Evapotranspiração em Santa Maria/Cambiocó pelo método de
Thornthwaite................................................................................. 176
Tabela 6.3 Vazões médias mensais, bacia experimental/representativa de Santa
Maria/Cambiocó............................................................................ 181
Tabela 6.4 Estimativa do armazenamento de água na bacia (∆s) - bacia
experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó.................. 184
Tabela 6.5 Déficits (DEF), Excessos (EXC) anuais, para região Norte
Fluminense (1971-2000).................................................................. 185
Tabela 6.6 Análise das vazões e do armazenamento na bacia de Santa
Maria/Cambiocó com restituição do consumo na irrigação............. 187
XV
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 1
1.1 Justificativa e relevância do tema.................................................................... 1
1.2 Objetivos............................................................................................................. 3
1.2.1 Objetivos gerais..........................................................................................
1.2.2 Objetivos específicos..................................................................................
3
4
1.3 Metodologia e estrutura de apresentação da tese........................................... 5
2 BACIAS RURAIS E GESTÃO PARTICIPATIVA............................................. 9
2.1 Caracterização das bacias rurais.....................................................................
2.2 Uso dos recursos hídricos em bacias rurais.....................................................
2.2.1 Consumo de água em bacias rurais: atividade de irrigação.......................
2.2.2 Uso de água e o aumento da produtividade em bacias rurais....................
2.2.3 Redução do uso dos recursos hídricos em bacias rurais............................
2.3 Impactos das atividades antrópicas.................................................................
2.3.1 Perda de solo – Erosão..............................................................................
2.3.2 Contaminação dos recursos hídricos pela agricultura...............................
2.3.3 O uso de agrotóxicos.................................................................................
2.4 Estratégias para redução dos impactos e recuperação da
disponibilidade hídrica....................................................................................
2.4.1 Gestão participativa..................................................................................
2.4.2 Métodos alternativos ou complementares de controle de pragas e
doenças de plantas e de ervas daninhas..................................................
2.4.3 Controle biológico e manejo integrado de pragas....................................
2.4.4 Sistema de manejo do solo.......................................................................
2.5 Bacias experimentais e representativas ..........................................................
9
11
14
15
16
18
20
22
25
27
29
32
33
34
37
3 ESTUDOS DE BALANÇO HÍDRICO.................................................................. 41
3.1 Fundamentos das análises de balanço hídrico................................................
3.2 Equações de balanço hídrico ............................................................................
3.2.1 Evapotranspiração......................................................................................
3.2.2 Precipitação................................................................................................
3.2.3 Interceptação pela cobertura vegetal.........................................................
3.2.4 Infiltração...................................................................................................
41
44
44
46
47
48
XVI
3.2.5 Armazenamento superficial.......................................................................
3.2.6 Escoamento superficial..............................................................................
3.3 Demanda em bacias rurais................................................................................
49
51
53
4 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO................................................. 59
4.1 A região Noroeste Fluminense..........................................................................
4.1.1 Histórico....................................................................................................
4.1.2 A agricultura fluminense nas últimas décadas..........................................
4.1.3 Análise de atores dos recursos hídricos ...................................................
4.1.4 Modificações dos padrões do solo............................................................
4.1.5 Impactos das ações antrópicas .................................................................
4.2 Município de São José do Ubá: a bacia hidrográfica do rio São
Domingos...........................................................................................................
4.2.1 População e indicadores socioeconômicos..............................................
4.2.2 Características físico-ambientais..............................................................
4.3 A bacia experimental e representativa de Santa Maria/Cambiocó...............
4.3.1 Estratégia e escolha da bacia de Santa Maria/Cambiocó.........................
4.3.2 Localização da bacia experimental/representativa de estudo...................
4.3.3 Características fisiográficas do sítio experimental...................................
59
59
63
66
68
71
72
74
78
82
82
84
86
5 MONITORAMENTO SOCIOAMBIENTAL....................................................... 96
5.1 Indicadores socioeconômicos............................................................................
5.2 Monitoramento hidroclimatológico.................................................................
5.3 Monitoramento hidrossedimentométrico........................................................
5.3.1 Escolha do local........................................................................................
5.3.2 Estabelecimento do posto fluviométrico...................................................
5.4 Análise de consistência de dados hidroclimáticos e fluviométricos...............
5.4.1 Dados pluviométricos................................................................................
5.4.1.1 Análise das intensidades de chuva...............................................
5.4.1.2 Análise dos períodos mais chuvosos e mais secos......................
5.4.2 Dados de temperaturas...............................................................................
5.4.2.1. Análise das temperaturas médias diárias....................................
5.4.2.2 Avaliação do horário de ocorrência dos registros máximos e
mínimos de temperatura.............................................................
96
102
108
108
110
120
120
126
127
127
128
132
5.4.2.3 Análise da variação diária das temperaturas................................ 133
XVII
5.4.2.4 Análise das temperaturas médias mensais..................................
5.4.2.5 Análise integrada das observações de chuva e de
temperatura................................................................................
5.4.3 Dados fluviométricos..................................................................................
5.4.3.1 Níveis d' água................................................................................
5.4.3.2 Dados de vazões...........................................................................
5.4.3.3 Sólidos suspensos.........................................................................
5.5 Estudo das demandas e do consumo de água..................................................
5.5.1 Estimativa do consumo de água na tomaticultura irrigada.......
5.5.2. Levantamento das áreas das culturas na bacia de Santa Maria/
Cambiocó............................................................................................
134
138
141
142
150
158
162
164
166
6 ANÁLISE DOS RESULTADOS........................................................................... 170
6.1 Análise do balanço hídrico mensal...................................................................
6.1.1 Estabelecimento da equação de balanço hídrico.......................................
6.1.2 Precipitação mensal...................................................................................
6.1.3 Evapotranspiração mensal.........................................................................
6.1.4 Vazão média mensal..................................................................................
6.1.5 Armazenamento na bacia...........................................................................
6.2 Disponibilidade hídrica e o consumo de água na irrigação...........................
6.3 Análise das vazões regionais.............................................................................
170
172
173
174
181
182
186
188
7 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS................. 190
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................. 200
ANEXOS
Anexo A - Fichas descritivas das estações termopluviométricas......................... 222
Anexo A I - Ficha descritiva da estação termopluviométrica (C10)..................
Anexo A II- Ficha descritiva da estação termopluviométrica (C11)..................
Anexo A III - Ficha descritiva da estação termopluviométrica (C12)................
Anexo A IV - Ficha descritiva da estação termopluviométrica (C13)...............
222
223
224
225
Anexo B - Diagrama de instalação dos sensores - Estação SOLAR 2000........... 226
Anexo C - Medição da carga líquida - vertedor Cipoletti.................................... 227
Anexo C I - Tabela para cálculo das velocidades - micro molinete................... 227
Anexo C II - Vazões obtidas com micro molinete............................................. 228
Anexo D - Medição da descarga líquida - vertedor afogado............................... 229
XVIII
Anexo E - Levantamento planialtimétrico no posto fluviométrico - bacia
Santa Maria/Cambiocó...................................................................... 230
Anexo F - Algoritmo de programação da estação SOLAR 2000......................... 231
Anexo G - Ficha descritiva de estação fluviométrica........................................... 232
Anexo H - Cronograma de falhas no monitoramento de níveis d' água
(estação SOLAR 2000)....................................................................... 233
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa e relevância do tema
Os impactos das ações antrópicas no meio ambiente têm sido evidenciados em
diferentes partes do mundo, as questões relacionadas ao aquecimento global vêm
motivando pesquisas de ordem físico-ambiental e sócio-econômica. Os impactos
também são evidenciados nas alterações observadas tanto na disponibilidade hídrica
quanto na degradação da qualidade das águas.
Recentemente, foi publicado o relatório “Mudança de clima, mudanças de vidas
- Como o aquecimento global já afeta o Brasil”(Greenpeace Brasil, 2006), que trata das
questões do aquecimento global e apresenta cenários sócio-econômicos para o futuro,
revelando impactos graves, entre eles a migração populacional, seja devido àa elevação
do nível do mar, seja pelas mudanças de tempo e clima e, pela intensificação de eventos
extremos como furacões e grandes tempestades. A pressão do crescimento populacional
em alguns locais do planeta aumenta a pressão nos recursos hídricos e pode contribuir
para o agravamento da degradação da qualidade e, conseqüentemente, da saúde coletiva.
Os países em desenvolvimento, entre eles o Brasil, freqüentemente pela falta de
políticas públicas efetivas, já sofrem com a migração interna com raízes profundas nas
recorrentes crises sócio-econômicas. Este cenário torna as populações dos países em
desenvolvimento ainda mais frágeis aos impactos do aquecimento global. As atividades
agrícolas têm uma participação significativa no PIB brasileiro. A falta de política efetiva
para o desenvolvimento sustentável de regiões rurais promove em muitas regiões
brasileiras o esvaziamento das mesmas e o inchamento dos grandes centros. A
população urbana cresceu 6% no Brasil nos últimos 10 anos (LIMA et al. 2000). A falta
2
de infra-estrutura para recebimento desse contingente leva à pressão pela ocupação
desordenada do solo, o uso da água, o aumento de efluentes, o agravamento das
condições de saúde e, conseqüentemente, a degradação da qualidade de vida. Políticas
para o controle da degradação ambiental e crescimento sustentável das regiões rurais
contribuem indiretamente para o controle do crescimento das regiões urbanas. Grandes
cidades brasileiras, como São Paulo, Recife, Salvador e Rio de Janeiro apresentam
grande contingente de pessoas favelizadas, onde as condições de vida são muito
precárias.
Observa-se também no Brasil uma mudança na gestão dos recursos hídricos. A
nova legislação introduzida a partir de 1997 incluiu a implementação de novos
instrumentos como o plano de recursos hídricos, o sistema de informações de recursos
hídricos, a outorga e a cobrança. Nesse contexto, apesar de vários esforços
implementados recentemente, observa-se ainda uma lacuna nas informações e dados
para a efetiva implementação dos novos instrumentos de gestão.
A região Noroeste do estado do Rio de Janeiro, embora sob características
climáticas que levam a uma menor pluviosidade em relação a outras regiões do estado,
após vários ciclos agrícolas, como o da cana, o do café e o do fumo, apresenta
atualmente, sinais graves de degradação ambiental, ocasionando, inclusive restrição
hídrica e degradação da qualidade das águas. Com o aparente
desaparecimento/migração de muitas nascentes, há um aumento da pressão no sistema
de águas subterrâneas e o favorecimento da proliferação de pequenos reservatórios no
início da estiagem como garantia de abastecimento de água para as atiévidades agrícolas
de inverno.
Em decorrência dessa situação, estabeleceu-se na região um ciclo de decadência
econômica baseado no binômio pobreza - degradação ambiental. Isso contribui para que
a região, atualmente, apresente os menores índices de desenvolvimento e maior taxa de
indigência do estado, somente comparáveis aos das regiões mais pobres do país. Ainda,
observa-se alto nível de desemprego, analfabetismo e evasão rural.
A bacia hidrográfica do rio São Domingos, afluente do rio Muriaé, localizada na
região Noroeste abrange principalmente o município de São José de Ubá, um dos que
apresenta situação mais crítica na região. A bacia do rio São Domingos, que tem limites
praticamente coincidentes com os do município, apresenta área de 280 km2 e expressa a
realidade fundiária da região, guardando similaridades com outras regiões inseridas nas
3
zonas montanhosas do Sudeste brasileiro, apresentando grande concentração de
pequenas propriedades rurais. As principais atividades econômicas na
bacia são a pecuária leiteira, a olericultura e a monocultura da plantação de tomate. Em
1999, houve um evento de estiagem crítico que atingiu toda a região e fortemente o
município de São José de Ubá. Isso tem motivado desde então, um olhar especial sobre
o município e o investimento em vários projetos de pesquisa, que visam, em última
análise, propor políticas públicas e medidas que promovam o controle da degradação
ambiental, recuperação dos níveis de base dos cursos d’água, a revitalização das
nascentes, a melhoria da qualidade de vida da população e, conseqüentemente, a
minimização do êxodo rural.
1.2 Objetivos
Os estudos compreendidos no desenvolvimento dessa tese de doutorado estão
contextualizados no Projeto de Pesquisa “Gestão Participativa da Sub-bacia do Rio São
Domingos, RJ1” (GEPARMBH) que teve financiamento da FINEP através do Fundo
Setorial de Recursos Hídricos e foi realizado no período de 2003 a 2005. Os objetivos
gerais da tese guardam semelhanças com os objetivos do Projeto GEPARMBH.
1.2.1 Objetivos gerais
Entre os objetivos gerais da tese, destacam-se:
1 O projeto incorporou o conhecimento, já parcialmente gerado por projetos em desenvolvimento na
região, como o de "Sistemas pastoris sustentáveis utilizando práticas de plantio direto para recuperação de áreas degradadas em relevo movimentado do Bioma Mata Atlântica na Região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro (Projeto RADEMA).
4
• Contribuir para a gestão sustentável de bacias hidrográficas, desenvolvendo
ações que visem ampliar o conhecimento e buscar uma conscientização face
aos problemas sócio-ambientais ocorridos nas microbacias hidrográficas
(MBHs), que compõem a sub-bacia do rio São Domingos.
• Monitorar e avaliar os recursos naturais nas microbacias como subsídio à
auto-gestão participativa da sub-bacia.
• Realizar estudos sócio-ambientais complementares ao diagnóstico para
conservação e minimização dos impactos.
• Iincentivar o planejamento e gestão participativa conservacionista em
MBHs, buscando o desenvolvimento rural sustentável na região Noroeste.
1.2.2 Objetivos específicos
• Monitorar a microbacia experimental/representativa de Santa
Maria/Cambiocó, objetivando obter os dados pluviométricos (instalando na
região estações pluviométricas e termopluviométricas) e os dados
fluviométricos (instalando uma estação fluviométrica).
• Estimar a oferta x demanda dos recursos hídricos da região de estudo,
através dos dados obtidos no monitoramento e por meio das outras vertentes2
de estudo do projeto GEPARMBH.
2 O projeto de "Gestão Participativo da Bacia de São Domingos - RJ" objetiva as seguintes Metas Físicas: (i) realizar estudos sócio-ambientais; (ii) desenvolver uma metodologia de classificação físico-hídrica das terras; (iii) estimar balanço hídrico das MBHs; (iv) elaborar o plano de manejo sustentável das micro bacias; (v) implantar modelo de gestão comunitária dos recursos naturais em MBHs; (vi) implantar sistemas de produção conservacionistas nas MBHs; (vii) monitorar parâmetros de qualidade de solo e água; (viii) elaborar um protótipo de mecanismo de compensação financeira para auto-gestão da sub-bacia; (ix) disseminar os resultados e tecnologias gerados (FNDCT, 2002).
5
• Caracterizar hidrológicamente a região a partir das variáveis monitoradas
na bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó.
• Determinar
• o balanço hídrico da microbacia experimental/representativa.
• Analisar as disponibilidades hídricas locais e de consumo nas atividades de
agricultura irrigada no contexto do planejamento e gestão de recursos
hídricos na região.
• Avaliar as vazões de estiagem como suporte aos processos de outorga dos
recursos hídricos.
1.3 Metodologia e estrutura de apresentação da tese
A metodologia do projeto de pesquisa se baseou no estudo dos processos físico-
ambientais através do monitoramento de região hidrográfica experimental e
representativa, tanto das características fisiográficas quanto da organização social e
características sócio-econômicas da região Noroeste Fluminense, com vistas ao estudo
da disponibilidade hídrica a recuperação da degradação ambiental em que se encontra a
região como um todo.
Foi implantado na bacia hidrográfica de Santa Maria/Cambiocó, selecionada
para os estudos, um posto fluviométrico localizado logo a jusante da junção dos
córregos de Santa Maria e de Cambiocó, denominado localmente de Valão Preto. No
posto fluviométrico foram monitorados níveis d’água e concentração de sedimentos em
suspensão. A partir dos níveis d’água e de medições de descarga, obteve-se séries de
vazões observadas. Além do monitoramento fluviométrico, foi estabelecida também a
observação da precipitação e da temperatura em três locais na bacia hidrográfica. Todos
6
os dados foram registrados a cada quinze minutos e considerou-se para esses estudos, o
período de abril de 2005 a agosto de 2006.
Os dados foram analisados e consistidos e, confrontados com séries temporais
regionais existentes, em benefício dos estudos de balanço hídrico a partir da equação de
conservação de massa, realizado para intervalos mensais. Os valores das taxas
evaporimétricas foram determinados a partir das temperaturas pelo método de
Thornthwaite. Estes valores foram confrontados com estimativas pelo método
combinado de Penman para o posto climatológico de Miracema (distante 50 km do local
em estudo). Foram também, analisados os consumos humano e nas atividades de
irrigação face à disponibilidade hídrica atual. Adicionalmente, foi desenvolvido,
baseado em outros estudos da literatura, cenário no sentido de especular sobre as vazões
e armazenamento na bacia, caso não fossem realizados consumos para a agricultura
irrigada, tanto de inverno, como de verão.
Para a bacia de Santa Maria /Cambiocó foram feitas, ainda estimativas do valor de
Q7 (média mínima de duração de 7 dias) para o ano de 2005 e 2006. Esses valores
foram, então analisados face ao valor estimado adotando o estudo de regionalização de
vazões da bacia do rio Paraíba do Sul, desenvolvida pela CPRM.
A tese foi dividida em sete capítulos:
Capítulo 2 - faz-se uma caracterização das bacias rurais, onde é relatada a
realidade presente nas áreas consideradas rurais e analisa-se os impactos das atividades
antrópicas que acontecem, principalmente, pelo fato dos agricultores utilizarem, de
forma incorreta, os agrotóxicos, acarretando a perda do solo e a contaminação dos
recursos hídricos. Apresenta-se algumas soluções para reduzir e/ou minimizar os
impactos nas cabeceiras das bacias, que são responsáveis pela formação das nascentes e
conseqüente drenagem dos córregos e riachos. Enfatiza-se que a agricultura irrigada
desvia uma quantidade excessiva de água para satisfazer as necessidades humanas.
Mostra como está acontecendo a gestão participativa.
Capítulo 3 - trata do balanço hídrico apontando os seus fundamentos e
detalhando o ciclo hidrológico, demonstra as equações de balanço hídrico, citando suas
7
metodologias e aborda a demanda em bacias rurais que é de grande relevância para o
estudo apresentado.
Capítulo 4 - busca-se caracterizar a área de estudo, detalhando sobre: a região
Noroeste Fluminense, a bacia hidrográfica do Rio São Domingos, localizada no
município de São José de Ubá e a microbacia experimental/ e representativa de Santa
Maria/Cambiocó. Destaca-se ainda, as estratégias seguidas para a escolha da área de
estudo, os critérios para a sua seleção, bem como a sua localização em relação ao
município e suas características fisiográficas.
Capítulo 5 - trata do monitoramento sócio-ambiental, analisando os indicadores
sócio-econômicos e a consistência dos dados hidroclimáticos e fluviométricos. Procura
também verificar os monitoramentos:
- Hidroclimático: Obtenção dos dados de precipitação e de temperatura., comparação
dos mesmos, com dados de outros postos existentes na região Noroeste Fluminense,
análises dos períodos chuvosos e dos períodos secos, obtenção dos dados de
temperaturas, análises das temperaturas médias e horários de ocorrência de máxima e
mínimas.
- Hidro-sedimentológico: dados de níveis d’água, com os quais foram estimadas as
vazões médias mensais e os dados de sólidos em suspensão.
- Demandas de irrigação: dados de culturas desenvolvidas na microbacia nos períodos
do inverno e do verão.
Apresenta todo detalhamento utilizado no monitoramento, na operação dos
postos pluviométricos e termopluviométricos e na estação fluviométrica, bem como os
equipamentos utilizados.
Capítulo 6 - apresenta-se a análise dos resultados, face aos dados monitorados da
precipitação mensal, das taxas de evapotranspiração mensal, das vazões médias mensais
e do armazenamento na bacia, sendo esse último reconstituído, para a área em estudo,
considerando o consumo de água utilizado pelas culturas de inverno e verão. Destaca-
se, ainda na análise para vazões obtidas, o valor de Q7,10 comparado com o valor
estimado adotando o estudo de regionalização de vazões da bacia do Rio Paraíba do Sul.
8
Conclusão - mostra-se que, o monitoramento hidroclimatológico aqui
estabelecido, com obras hidráulicas do tipo vertedor, para análise fluviométrica e postos
termopluviométricos, para análise de precipitação e temperaturas, representam um
procedimento adequado para avaliação das pontencialidades hídricas em regiões onde, a
carência de dados, não permite um estudo de viabilidade econômica para o
aproveitamento dos recursos hídricos disponíveis.
9
2 BACIAS RURAIS E GESTÃO PARTICIPATIVA
2.1 Caracterização das bacias rurais
Um dos pontos que emergem quando se enfoca a questão do gerenciamento de
bacias hidrográficas é a separação entre os espaços urbano e rural. Analisando
historicamente, as áreas consideradas rurais eram aquelas que se dedicavam
essencialmente às atividades agrícolas e pecuárias, sendo caracterizadas por uma baixa
densidade populacional e uma categoria “residual” frente ao progresso da urbanização.
Tratava-se de áreas opostas ao meio urbano.
Em face do crescimento das áreas urbanas no Brasil, durante a segunda metade
do século passado, houve o crescente fenômeno de abandono do campo. Os habitantes
se transferiam de regiões de menos condições de sustentabilidade econômica para
outras, em busca de melhores condições de vidas. O êxodo rural assim configurado era
acompanhado pela miséria de milhões de retirantes e, às vezes, até a morte de milhares
por fome, sede e doenças ligadas à desnutrição.
Para Veiga (2004), a falta de uma política de desenvolvimento das zonas rurais,
tais como as construções de infra-estrutura básica – estradas, escolas e hospitais –,
contribuiu para o esvaziamento dessas regiões agrícolas que representaram, ao longo do
tempo, estado de empobrecimento e de decadência. A Figura 2.1 mostra os dados do
censo demográfico de 1940, os quais indicam que, naquela época, cerca de 69% da
população brasileira vivia no campo, contra menos de 19% no censo de 2000.
10
Figura 2.1 – Transformação demográfica no Brasil Fonte: Adaptada do Censo Demográfico (2000)
Entretanto, Marsden (1998) observou nos últimos anos muitas mudanças
importantes no meio rural dos países desenvolvidos, que deixou de ser exclusivamente
agrícola para caracterizar-se por um conjunto de atividades produtivas e de serviços das
mais diferentes naturezas.
Moyano e Paniagua (apud CAMPANHOLA; GRAZIANO, 2000) relatam que
essa divisão clara entre rural e urbano deixou de ser importante, pois as relações de
troca se diversificam e o enfoque passa a ser os espaços, o local (territórios), que dão o
suporte físico aos fatores socioeconômicos.
No Brasil, grandes mudanças também têm ocorrido no meio rural devido à
incorporação de atividades tipicamente urbanas. Ao analisar a crise de desemprego das
áreas urbanas, que vem se acentuando desde a década de 1980, percebe-se que houve
maior procura pelo meio rural, não somente para moradia, mas também para ocupar
postos de trabalho: prestação de serviços domésticos, trabalhos por conta própria,
empregos em serviços públicos, professores de 1° grau, pedreiros, balconistas,
atendentes, entre outros (GRAZIANO DA SILVA, 1999).
Essas novas atividades não agrícolas e outras agrícolas não tradicionais têm
representado fonte de renda complementar para muitas famílias rurais que dependiam
11
exclusivamente da agricultura, contribuindo para a fixação da população em áreas ou
regiões que passam a oferecer melhores oportunidades e condições de vida (GROSSI,
1999).
Uma das alternativas para superar essas dicotomias tradicionais seja rural ou
urbana, agrícola ou não agrícola é a classificação de microbacias. Teixeira (2005)
relaciona microbacia a uma área associada à realização de programas de
desenvolvimento sustentável, tendo como beneficiárias diretas as comunidades rurais.
A microbacia, como unidade geográfica, consubstanciou tais programas
inicialmente idealizados por técnicos da extensão rural pública do Estado do Paraná,
Programa “Paraná rural”, no fim dos anos de 1970, sendo um dos fatores motivadores a
dificuldade de se planejar a intervenção em bacias hidrográficas, com toda a sua
complexibilidade e infinitas variáveis socioeconômicas e ambientais. Assim os
programas de microbacias surgiram contrapondo-se ao gigantismo das bacias
hidrográficas.
Entre as diversas conceituações para microbacias, Tito Ryff (apud TEIXEIRA,
2005, p.4) assim as define:
Unidade natural de planejamento agrícola e ambiental adequada à implantação de novos padrões de desenvolvimento rural, que representa uma etapa no processo de aproximações sucessivas rumo ao ideal de um desenvolvimento rural sustentável.
Em face dessa definição, pode-se concluir que as microbacias são reconhecidas
como unidades de planejamento, intervenção e monitoramento em que se consegue
deduzir as variáveis ambientais (chuvas, temperaturas, vazões, relevo, etc.) e
socioeconômicas, permitindo planejamento e gestão integrada.
2.2 Uso dos recursos hídricos em bacias rurais
O aumento da demanda pelo uso da água evidenciado ao longo do tempo,
sobretudo nas últimas décadas, vem causando sérios conflitos entre os seus usuários
em muitas regiões da Terra, fazendo, em muitos casos, com que a água se torne o fator
limitante do desenvolvimento sustentável.
12
Segundo Oliveira e Ferreira (2005), atividade econômica alguma no mundo se
desenvolve sem água. As atividades desenvolvidas em áreas rurais, sobretudo a
agricultura, estão entre aquelas que mais demandam, em volume, os recursos hídricos.
A produção de alimentos mundial responde por 70,2% do consumo de água que vem
dos mananciais. A seguir, os maiores usos são a produção industrial e o abastecimento
humano domiciliar.
No Brasil, os índices não são muitos diferentes. De acordo com Christofidis
(2005), os dados de 2002 publicados nos Cadernos Setoriais dos Recursos Hídricos pelo
Ministério do Meio Ambiente, em bacias rurais, a agropecuária representa 61% do
volume de água retirado dos mananciais. O abastecimento doméstico e a atividade
industrial estão na seqüência como maiores usuários, com 21% e 18% respectivamente.
Na Figura 2.2, apresentam-se os dados da Agência Nacional de Água (ANA), de
acordo com estudos que regulam o uso da água no Brasil. Os percentuais que
correspondem às vazões efetivamente consumidas por diversas categorias.
Conforme Gondenfum e Tucci (1998), para esses diferentes tipos de demanda
considerados definiu-se, com base em pesquisa junto às companhias estaduais de
abastecimento de água, indústrias usuárias, estatísticas oficiais e relatórios de projetos,
os seguintes coeficientes para cálculo da demanda hídrica:
Uso Industrial 7%
Abastecimento Rural 2%
Irrigação 69%
Uso Urbano 11%
Abastecimento Animal
11%
Figura 2.2 – Percentuais de uso da água Fonte: ANA, 2005
13
a) Abastecimento humano e animal
Para o abastecimento humano, são sugeridos coeficientes de demanda de água
diferentes, caso se trate de população que ocupe os núcleos urbanos ou as áreas rurais.
– População urbana: no caso da demanda para atendimento da população urbana,
são propostos coeficientes diferenciados em função do porte de cada município.
– População rural: a literatura técnica registra que populações de baixa renda e
não habituadas à utilização de água encanada podem satisfazer-se com dotações
diárias de 50 a 70 l/hab. Desta forma propõe-se para o atendimento à população
rural um per capita de 70 l/hab x dia.
– Abastecimento animal: em trabalhos realizados por instituições de pesquisa,
serviços de extensão rural e entidades de crédito, tem havido um consenso sobre
os valores adotados para dotação diária de água para dessedentação dos
rebanhos. Baseados nesses trabalhos, propõe-se como coeficiente de demanda o
valor de 50 l/cabeça x dia.
b) Irrigação
Com base nos critérios específicos para esse setor, a demanda de água para
irrigação é em função dos dados evaporimétricos e pluviométricos característicos de
cada região e do tipo de cultura.
c) Agroindústrias
A demanda de água nas agroindústrias como nos demais casos industriais é
extremamente variável segundo a tipologia industrial, sendo difícil estabelecer valores
de consumo homogêneos.
Nesse contexto, caracterizando as bacias rurais, na Tabela 2.1, apresenta-se
ainda a determinação da vazão per capita no meio rural, segundo critérios propostos
pela ANA (2003), no documento “Base de Referência para o Plano Nacional de
Recursos Hídricos”.
Tabela 2.1 – Vazão per capita no meio rural, conforme o estado considerado
ESTADOS VAZÃO PER CAPITA L/ (HAB.D)
AL, GO, PI 70
AC, BA, CE, DF, ES, MA, MS, MT, PA, PB, PE, PR, RN, RO, SE, SC, TO 100
AM, AP, MG, RJ, RS, RR, SP 125
Fonte: ANA, 2003
14
2.2.1 Consumo de água em bacias rurais: atividade de irrigação
O dado apresentado na figura 2.2, em que a agricultura irrigada brasileira
consome cerca de 69% da demanda total de água, é quase sempre associado à idéia de
que esse volume é na sua maior parte “desperdiçado” e “perdido por evaporação” e que,
portanto, a irrigação é a maior responsável pelas perdas de água existentes. Associa-se
então a idéia de que a população pode ser castigada pela escassez da água. Essas idéias
são geradas, muitas vezes, pela falta de conhecimento sobre a verdadeira participação da
água na produção das atividades rurais.
Segundo Ferreira (1997), a produção de alimentos é uma atividade essencial para
a existência humana que demanda efetivamente muita água. A chuva é a sua principal
fonte e, na falta desta, a irrigação supre essa necessidade, de forma parcial ou integral,
dependendo da região do país.
Conforme Lima e Leopoldo (1999), para atingir o potencial produtivo, uma
planta requer um volume de água para seu metabolismo que pode ser considerado
extremamente alto quando comparado com outros tipos de usuários. Por exemplo, o
milho cultivado na época em que ocorrem normalmente as chuvas (outubro a março),
nas condições climáticas médias do município de Campinas (no Estado de São Paulo),
pode chegar a consumir, durante todo o ciclo produtivo, um total aproximado de 500mm
ou 5.000m3 de água por hectare. De acordo com os autores, a irrigação não gasta muita
água, no entanto é a produção de alimentos que precisa de um volume significativo de
água para se viabilizar.
A Figura 2.3 apresenta a quantidade média de água requerida em metros cúbicos
(m3) para se produzir uma tonelada (t) de diferentes produtos agrícolas, nas condições
climáticas normais do município de Campinas, SP.
15
Figura 2.3: Consumo de água para produzir uma tonelada do produto Fonte: LIMA, 2000
2.2.2 Uso de água e o aumento da produtividade em bacias rurais
Estudos científicos demonstram que o estresse causado pela falta de água reduz
sensivelmente a produção vegetal, inviabilizando-a, por exemplo, em regiões de clima
árido ou semi-árido, onde a falta de água é constante e limita a atividade agrícola. Por
outro lado, como conseqüência de uma irrigação realizada no momento certo, utilizando
os métodos corretos, aplicando-se a quantidade certa de água, tem-se índices de
produtividade acima das médias das culturas quando cultivadas sob condição de chuva
somente (também chamados de cultivos de sequeiro).
Exemplos de produtividade de algumas culturas brasileiras sob condições de
cultivos de irrigação e apenas de chuva são mostrados na Figura 2.4 com o respectivo
percentual de aumento de produtividade. Com exceção de poucas culturas, o percentual
de aumento da produtividade é quase sempre superior a 100% em relação à cultura não
irrigada (LIMA; LEOPOLDO,1999).
16
Figura 2.4 – Produtividades médias de culturas irrigadas e não irrigadas no Brasil Fonte: LIMA; LEOPOLDO, 1999
2.2.3 Redução do uso dos recursos hídricos em bacias rurais
Na tentativa de buscar sempre um menor custo e reduzir os desperdícios
possibilitando assim, maiores retornos, a escolha do método ou sistema mais adequado
para uso dos recursos hídricos nas bacias rurais, principalmente na atividade de
irrigação, depende de vários fatores, entre eles o tipo de solo, as culturas a serem
manipuladas, a quantidade de água disponível etc.
Testezlaf (1997) cita a existência de três métodos utilizados no processo de
cultura irrigada na bacias rurais:
a) Irrigação por superfície ou por gravidade
Método bastante utilizado em quase todo o mundo. A água é aplicada sobre o
solo e, devido à gravidade, escorre penetrando até as raízes pela infiltração. O melhor
exemplo desse método é a irrigação por sulcos. Esse método é fácil de manejar, mas
exige a preparação do terreno, como nivelamento, e necessita de bastante água para
irrigar.
92% 71% 208% 35% 100% 129% 100% 114%
18
2.3 Impactos das atividades antrópicas
Logo após o início de sua colonização, a economia brasileira era baseada no
extrativismo e na monocultura. O primeiro ciclo foi o da cultura da cana-de-açúcar,
iniciado em 1532. O plantio foi seguido de um imenso desmatamento da área de Mata
Atlântica. Todo esse processo só veio a aumentar as variações climáticas (GALLETI,
1998).
Através dos séculos, a complexidade dos usos da água pelo homem aumentou,
desencadeando degradação e poluição acarretadas pela pressão imposta pelo
crescimento demográfico, aumento das áreas incorporadas à agricultura etc.
Um dos primeiros pontos a se destacar quanto aos impactos é que a irrigação
representa o maior consumo do uso da água, por isso demanda cuidados e técnicas
especiais para o aproveitamento racional com o mínimo de desperdício. Quando
utilizada de maneira incorreta, além de causar problemas quantitativos, a irrigação pode
afetar a qualidade do solo e dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos
(fertilizantes, agrotóxicos, entre outros).
Segundo Brown et al. (2000), a crescente demanda de água para irrigação, aliada
ao desperdício, está ocasionando problemas aos recursos hídricos em muitas partes do
mundo. Em alguns casos, o uso indiscriminado da água tem levado ao secamento de
rios, açudes, lagos e aqüíferos subterrâneos.
Sob o aspecto técnico e ambiental, é preciso alinhar as técnicas agrícolas em uso
no Brasil às necessidades do solo e do clima tropical. Os imigrantes europeus que
vieram para o país no fim do século XIX trouxeram técnicas agrícolas em uso, na época,
nos países temperados. Estas técnicas não se adaptaram às condições do Brasil e
acabaram causando a degradação crescente dos solos que, dessa forma manejados, para
manterem a produtividade, necessitam cada vez mais de insumos caros e danosos ao
ambiente. E, mesmo assim, a sua degradação continua avançando.
Graziano (1998) relata que milhões de toneladas de defensivos e fertilizantes
químicos são aplicados no campo, a prática das queimadas é adotada, além do fato de
que em muitas áreas se realiza o processo de cultivo da monocultura. Essas ações
implicam impactos ambientais negativos, tudo isso para fazer o que o solo e o ambiente
poderiam fazer por si mesmos, se recebessem o tratamento adequado.
20
reflexo do uso e manejo do solo da bacia hidrográfica. Neste sentido, a seguir, pretende-
se abordar os principais aspectos nos sistemas agrícolas, citando algumas atividades e os
processos de poluição do solo e da água.
2.3.1 Perda de solo: erosão
Nas ciências ambientais, define-se erosão como o desgaste e/ou arrastamento da
superfície da terra pela água corrente, vento, gelo ou outros agentes geológicos,
incluindo processos como o arraste gravitacional (SILVA MAGALHÃES, 2001). A
erosão é um processo complexo no qual vários fatores influenciam, de forma e grau
diferenciados, conforme o local de ocorrência. Entre esses fatores, destacam-se o solo, o
embasamento geológico, o clima, a topografia e a cobertura do solo.
A erosão natural ou geológica é o desgaste da superfície da terra sob condições
naturais de meio ambiente em termos de clima e vegetação, sem perturbações
provocadas por ações antrópicas. Já a erosão acelerada ou induzida é primariamente
resultado da influência das atividades antrópicas, sendo as atividades agrícolas e a
pecuária um de seus principais agentes.
Em se tratando de bacias caracteristicamente rurais, sem dúvida o solo é um dos
recursos naturais mais importantes e sua capacidade de produção pode ser limitada pela
adoção de um manejo inadequado. Assim, para que seja estabelecido um eficiente
sistema de manejo, é necessário, entre muitas condições, que haja um conhecimento
adequado do fenômeno erosão nos seus aspectos qualitativos e nas suas relações com
vários fatores, como os que agravam o processo da erosão hídrica: chuva, solo,
cobertura vegetal e topografia. Segundo Bertol et al. (2002), desses quatro fatores, as
chuvas como fonte de energia têm um papel ativo nos processos de erosão.
Wischmeier e Smith (apud MONTENEGRO et al., 2006) verificam que, quando
todos esses fatores mencionados, com exceção da chuva, são mantidos constantes, a
perda de solo por unidade de área de um terreno desprotegido de vegetação é
diretamente proporcional ao produto de duas características da chuva: a energia cinética
(E) multiplicada por sua intensidade máxima em 30 minutos (I30). Esse produto foi
denominado de EI30, índice de erosividade, um fator que, segundo Montenegro et al.
(2006), tem sido amplamente utilizado pelos pesquisadores brasileiros, objetivando
identificá-lo em relação às diferentes regiões fisiográficas. Este índice é o que melhor
21
expressa o potencial da chuva em causar erosão, considerando as fases de impacto das
gotas da chuva, a desagregação do solo, a turbulência do escoamento e o transporte das
partículas. Montenegro et al. (2006), por exemplo, utilizaram o índice de erosividade
(EI30) da chuva na bacia experimental de Jatobá e identificaram os períodos críticos
quanto à erosividade.
Outro ponto relevante a ser considerado referente à erosão do solo é devido ao
escoamento superficial que transporta partículas de solo, nutrientes, matéria orgânica,
sementes e agrotóxicos, causando prejuízos à produção agropecuária e a poluição dos
recursos hídricos. As perdas de solo decorrentes desses processos tendem a elevar os
custos de produção agrícola, aumentando a necessidade do uso de corretivos e
fertilizantes. A erosão causa também problemas à qualidade e disponibilidade de água,
devido à poluição e ao assoreamento dos mananciais, favorecendo a ocorrência de
enchentes no período chuvoso e aumentando a escassez de água no período de estiagem
(STEFANO, 2005).
Para Bertoni e Neto (1999), a quantidade de material em suspensão arrastado pela
água depende da velocidade com que ela escoa. Essa velocidade é uma resultante do
comprimento do lançante e do grau de declividade do terreno.
Com base nesse contexto, vários autores, como Borst e Woodburn (1970), Duley
e Hays (1990), Neal (1994), reconhecem que a topografia do terreno, representada pela
declividade e pelo comprimento dos lançantes, exerce acentuada influência sobre a
erosão, destaca-se a importância para o controle desse fenômeno do uso de técnicas para
aumentar a resistência do solo ou diminuir as forças do processo erosivo.
Benatti et al. (1998) afirmam que o esgotamento dos solos pela erosão pode ser
controlado. Segundo os autores, as técnicas utilizadas para evitar ou minimizar o
processo erosivo podem ser divididas em: vegetativas, edáficas e mecânicas (estruturas
artificiais construídas mediante a remoção ou disposição adequada de porções de terra).
Ressaltam ainda que as práticas de conservação do solo resolvem apenas parcialmente o
problema e que, para melhor solução, essas práticas deverão ser aplicadas
simultaneamente, a fim de abranger, com uma maior amplitude possível, os diversos
aspectos do problema.
A conservação do solo não se reduz à simples aplicação de um número de
práticas conservacionistas. No item 2.4.3, destaca-se o sistema de manejo do solo, que
assegura a obtenção dos maiores lucros possíveis no sistema agrícola sem diminuir a
22
produtividade do terreno (MARQUES; BERTONI, 1990).
A erosão também causa a redução na qualidade da cultura (BERTONI; NETO,
1999). Realmente, quando os nutrientes são erodidos do solo, não somente a produção
das culturas é diminuída como também as culturas crescem com baixa qualidade e
podem ainda apresentar carência de alguns elementos nutritivos.
2.3.2 Contaminação dos recursos hídricos pela agricultura
Segundo Legg (apud PINHEIRO et al., 2005), os recursos hídricos são afetados
pelas atividades humanas e em especial por suas atividades agrícolas. Uma das maiores
conseqüências ambientais da agricultura intensiva pode ser a degradação da qualidade
das águas.
Para melhor caracterizar os riscos da poluição agrícola aos recursos hídricos em
bacias rurais, Toledo e Ferreira (2000) propõem agrupar as atividades agrícolas em três
situações: (i) sistemas agrícolas praticados em ambientes ecologicamente frágeis;
(ii) sistemas de agricultura intensiva; (iii) sistemas de produção com criação de animais
em confinamento.
(i) Sistemas agrícolas praticados em ambientes ecologicamente frágeis: a
respeito das áreas ecologicamente frágeis em bacias rurais, deve-se considerar que
nascentes e margens dos rios são áreas de recarga dos aqüíferos, áreas declivosas etc.
Isso porque muitas dessas regiões são bacias vertentes do complexo sistema formador
da drenagem de grandes rios que, por sua vez, fornecerão água para o abastecimento dos
centros urbanos. Dessa forma, elas devem ser preservadas, ou então exploradas por
sistemas agroflorestais de baixo impacto ambiental, que preservam a matéria orgânica
do solo e a manutenção da água no sistema, através da infiltração da chuva.
Sabe-se que a contaminação da água é potencializada quando práticas agrícolas
conflitantes são empregadas segundo o potencial de uso das terras, como, por exemplo,
os agricultores que cultivam solos em áreas declivosas e frágeis. Nestes casos, o
processo de erosão hídrica é severo e a contaminação dos recursos hídricos ocorre pela
grande quantidade de sedimentos que chegam até os corpos de água. Com a erosão
hídrica, também a qualidade do solo é alterada por meio da perda de carbono e
nutrientes e, conseqüentemente, a capacidade produtiva dos solos é comprometida. Para
23
compensar o desequilíbrio produtivo, os agricultores aumentam o aporte de
agroquímicos (adubos solúveis e agrotóxicos), tornando crescentes os níveis de
degradação do solo e da água.
O deflúvio superficial em bacias hidrográficas com topografia acentuada
exploradas por agricultura intensiva (culturas anuais, por exemplo) apresenta grande
energia para desagregar o solo exposto e transportar sedimentos para os corpos de água.
Estes sedimentos são capazes de carregar, absorvidos na sua superfície, tanto nutrientes,
como o fósforo e os compostos tóxicos, conforme os agroquímicos. Isso é freqüente em
sistemas de produção de fumo no Sul do Brasil.
(ii) Sistemas de agricultura intensiva: esses sistemas são caracterizados pela
utilização intensiva de tecnologia, que envolve a mecanização e o alto uso de insumos
como fertilizantes, herbicidas e inseticidas. De uma maneira geral, as áreas que são
utilizadas com agricultura intensiva são de boa aptidão agrícola. Assim, o uso
inadequado das terras é menos freqüente e com isso os problemas de poluição das águas
causados pela erosão hídrica ocorrem com menos intensidade, quando comparados ao
cultivo de áreas de baixa aptidão agrícola.
Nesses sistemas, o problema de erosão pode ocorrer quando o manejo de solos é
inadequado, devido principalmente ao preparo excessivo do solo e à reposição
insuficiente de carbono orgânico. Essas duas condições favorecem a degradação física
do solo, que tem como conseqüência o aumento do deflúvio e a conseqüente
contaminação das águas superficiais devido aos sedimentos, nutrientes solúveis e
particulados e dos agroquímicos, que se encontram absorvidos aos sedimentos.
No entanto, Thompson (1995) diz que se verifica nesses últimos anos uma
mudança na maneira de cultivar o solo, uma vez que o intenso revolvimento vem sendo
substituído pela semeadura direta. Exemplo dessa realidade ocorre nos estados da região
Sul e em algumas regiões do Cerrado, onde a semeadura direta tem sido amplamente
utilizada, atualmente praticada em 14 milhões de hectares.
A semeadura direta, ainda que seja eficiente no controle da erosão hídrica, pode
causar problemas de contaminação da água subterrânea e superficial. No primeiro caso,
os mecanismos atuantes são: o fluxo de macroporos e a lixiviação (TOLEDO;
FERREIRA, 2000). Já a contaminação da água superficial pode ocorrer devido ao
transporte de poluentes solúveis pelo escoamento superficial. O deflúvio gerado em
áreas de semeadura direta é potencialmente perigoso em situações nas quais a
24
semeadura é realizada no sentido do declive e na ausência de estruturas de controle para
o escoamento.
A contaminação da água via fluxo de macroporos ocorre, principalmente,
quando as aplicações de agroquímicos são seguidas de chuvas de grande intensidade.
Nessas condições, a água que infiltra via macroporos apresenta a capacidade de
transportar poluentes para a zona saturada. Já os problemas de poluição, causados pelo
deflúvio superficial, estão associados, principalmente, ao transporte de fósforo solúvel
para os corpos de água, uma vez que a fração solúvel predomina sobre a particulada nos
solos submetidos à semeadura direta. Com isso, o risco de poluição é maior, já que a
forma solúvel é prontamente utilizada pelas algas.
(iii) Sistemas de produção com criação de animais em confinamento: outra fonte
importante de contaminação das águas refere-se à poluição causada pelas atividades de
pecuária em sistemas de confinamento, como a suinocultura, a pecuária de leite e a
avicultura. Os problemas gerados por essas atividades tendem a crescer no Brasil,
devido, principalmente, ao crescimento do consumo interno e da exportação de carne de
aves e suínos.
Entre as atividades de pecuária, a que representa maior risco à contaminação das
águas é a suinocultura, devido à grande produção de efluentes altamente poluentes
produzidos e lançados ao solo e nos cursos de água sem tratamento prévio (VIEIRA,
1995). O problema de poluição causado pela suinocultura concentra-se nos Estados da
região Sul – Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná –, uma vez que nesses estados
estão quase 70% do rebanho suíno do Brasil. O material produzido por sistemas de
criação de suínos é rico em nitrogênio, fósforo e potássio e seu material orgânico
apresenta uma alta DBO5. O fósforo e a alta DBO5 são os responsáveis pelos grandes
impactos ao ecossistema aquático de superfície, sendo o primeiro responsável pelo
processo de eutrofização das águas e a segunda pela redução do oxigênio disponível. Já
o nitrogênio oferece mais risco de contaminação da água subterrânea quando lixiviado.
A utilização de dejetos de suínos como fertilizantes orgânicos também pode
contribuir para a contaminação dos recursos hídricos, caso as quantidades aplicadas
sejam superiores à capacidade do solo e das plantas de absorverem os nutrientes
presentes nesses resíduos. Dessa forma, poderá haver contaminação das águas
superficiais pelo deflúvio quando a capacidade de infiltração da água no solo for baixa,
25
e das águas subterrâneas, se a infiltração da água no solo for elevada (POTE; HILL,
2001).
2.3.3 O uso de agrotóxicos
Os agrotóxicos são compostos utilizados para destruir, prevenir ou controlar
insetos, roedores, plantas, sementes e outras formas de vida. Os agrotóxicos podem ser
agrupados quimicamente em: inorgânicos, orgânicos naturais e orgânicos sintéticos
(BULL, 1982). De acordo com o seu objetivo de controle biológico, os agrotóxicos
classificam-se ainda em inseticidas (insetos), herbicidas (plantas), algicidas (algas),
fungicidas (fungos), nematocidas (vermes) e rodenticidas (roedores). Os herbicidas são
a classe de agrotóxico com mais larga aplicação, chegando a 84% do consumo total nos
Estados Unidos e 78% do volume de agrotóxicos consumidos no Brasil. Na década de
90, a produção mundial excedeu a dois milhões de toneladas (MILLER, apud
BENETTI, 2005).
Os agrotóxicos sintéticos tiveram grande desenvolvimento após a Segunda
Guerra Mundial. Os principais tipos de agrotóxicos sintéticos são os hidrocarbonetos
clorados, os organofosforados, os carbonatos e os s-triazina.
Os organofosforados caracterizam-se por possuírem fósforo, enxofre e algumas
vezes nitrogênio em sua estrutura química. São usualmente solúveis em água, possuindo
um grande potencial de contaminação dos recursos hídricos (SAWYER; MACCART;
PARKIN, 2003).
A degradação atinge águas superficiais e subterrâneas, através dos aportes
agrícolas (agrotóxicos). Assim, dentro do contexto atual da necessidade de
desenvolvimento sustentável, é essencial a adoção de uma melhor gestão dos aportes
agrícolas visando preservar os recursos hídricos, sejam eles superficiais (rios, lagos,
reservatórios) ou subterrâneos (aqüíferos livres ou artesianos).
No solo, as substâncias são submetidas a diversos processos: a degradação, a
retenção no solo até a formação de resíduos ligados, o transporte em direção a outros
compartimentos ambientais por outros processos físico-químicos (volatilização) ou
através do vetor água, pela lixiviação ou escoamento, ou ainda, pelas partículas erodidas
do solo (ORTIZ, 2003).
26
Visando analisar o transporte de nitrogênio e de fósforo sob a forma de nitrato e
ortofosfato em microbacias, cujas atividades são essencialmente agrícolas, Pinheiro et
al. (2005) desenvolveram um monitoramento em duas mirobacias, a do Ribeirão do
Pedro e a do Ribeirão Areado, em Santa Catarina. Através de coletas realizadas em
diferentes seções fluviométricas, foi possível calcular a carga transportada e estabelecer
uma correlação entre vazão escoada e a carga de ortofosfato e nitrato. Assim, analisou-
se o uso do solo em termos de cada bacia a contribuição de carga transportada. É
importante ressaltar que a Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa
Catarina – EPAGRI realiza, desde 1997, o monitoramento da águas em microbacias
rurais.
Neto et al. (2006) destacam que a poluição dos rios está relacionada a diversas
fontes, desde os efluentes municipais como a carga difusa agrícola. A carga difusa
agrícola depende das práticas agrícolas utilizadas na região de abrangência do rio e da
época do ano, em função do período de preparo da terra para plantio e aplicação dos
agrotóxicos.
No estado do Ceará, por exemplo, o monitoramento da água de açudes nas
bacias do Curu e Acaraú, que são mananciais de abastecimento humano, indica
concentrações elevadas de nutrientes, algo que causa preocupação ao poder público e
às populações usuárias dessas águas. De acordo com estudos realizados por Araújo
(2006), o monitoramento trimestral e em vários pontos dos reservatórios Araras, Edson
Queiroz e Jaibaras apresentou estado de eutrofização nesses corpos d’água em todos os
pontos, na maioria do tempo, quando aplicado o Índice de Eutrofização. Araújo et al.
(2006) avaliaram o alto nível de vulnerabilidade do reservatório Edson Queiroz ao
processo de eutrofização, considerando fatores de pressão relativos ao transporte de
sedimentos na sua microbacia, à carga de fósforo proveniente das áreas ativamente
agrícolas.
Outro aspecto relevante a ser considerado é o uso seguro e eficiente dos
agrotóxicos por meio dos métodos de aplicação: polvilhamento, pulverização, iscas e
grânulos. Matuo (1982) aponta diversas causas como responsáveis pelo fracasso no uso
destes produtos, como falha na seleção ou uso do equipamento, calibração inadequada,
inabilidade para controlar o tamanho e colocação das partículas de pulverização, faixa
de aplicação inadequada, escolha incorreta dos bicos, entre outros. A aplicação
incorreta, de acordo com o autor, acarreta diversos problemas, tais como: custo de
27
aplicação extremamente alto; desperdício de produtos caros; intoxicações; destruição de
organismos benéficos; danos à cultura devido à deriva e manuseio errado de produto.
O Centro Nacional de Pesquisa de Monitoramento e Avaliação de Impacto
Ambiental (CNPMA) da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)
realizou um levantamento de opinião de especialistas sobre os cenários da agricultura
brasileira e os rumos que a pesquisa agropecuária deverá desenvolver nos próximos dez
anos. De acordo com Lopes (2001), os impactos ambientais da agropecuária podem ser
mais ou menos negativos, dependendo do uso de fatores de produção e do modo como
esses fatores são usados. Os mais importantes desses impactos negativos da agricultura
no Brasil nos próximos dez anos terão sido causados: a) pelo uso inadequado do solo
(82% de concordância); b) pelo uso de agentes químicos, como agrotóxicos, fertilizantes
e corretivos (74%); c) pelo desmatamento para fins agrícolas (59%); e d) pelo uso de
recursos hídricos (46%). Esses impactos negativos são conseqüências da falta de
educação ambiental direcionada para a aplicação equilibrada de insumos, os quais
podem ser usados apropriadamente do ponto de vista agronômico e, ainda assim,
exceder a capacidade ambiental de assimilá-los, desequilibrar o balanço ambiental,
tornando-se, desse modo, poluentes. O uso da água pode redundar em problemas
semelhantes pela mesma causa.
2.4 Estratégias para redução dos impactos e recuperação da
disponibilidade hídrica
As estratégias para redução da poluição devido às atividades agrícolas devem ter
como meta a diminuição do deflúvio superficial e do uso de agroquímicos, bem como o
manejo adequado dos efluentes produzidos pelos sistemas de criação de animais em
confinamento. As práticas relacionadas com o controle do escoamento superficial são
baseadas na melhoria da qualidade da estrutura do solo e, conseqüentemente, do sistema
poroso. Isso possibilita que as taxas de infiltração se mantenham elevadas, minimizando
o volume escoado superficialmente. Uma vez formado o deflúvio superficial, é possível
atenuar a sua potência hidráulica por meio da construção de barreiras físicas que cortem
28
a direção de seu fluxo por meio da implantação de terraços ou cordões vegetados
(AMORE, 2004).
Segundo Albuquerque (2005), é importante também estar atento ao manejo da
zona ripária – a faixa de vegetação próxima aos rios –, uma vez que a utilização dessa
zona é extremamente importante para reduzir a carga poluente, que é introduzida para
os corpos de água através do escoamento. Para cumprir essa função, é necessária a
manutenção ou recomposição da mata ciliar e o estabelecimento de uma faixa de
vegetação densa junto a ela, para servir de filtro dos poluentes transportados pelo
deflúvio. O manejo dos dejetos provenientes de confinamentos e de efluentes da
irrigação torna-se fundamental.
De acordo com Silva Magalhães (2001), os novos sistemas devem observar as
seguintes premissas:
(a) utilização de recursos, atendendo às taxas permitidas pelo meio;
(b) estabelecimento de atividades em áreas e em ecossistemas com uma alta
capacidade de suporte e
(c) que a emissão de efluentes de determinada atividade não ultrapasse a capacidade
de assimilação do meio ambiente (sistemas semi-intensivos e extensivos, por
exemplo).
Algumas técnicas e equipamentos destacam-se para o tratamento e/ou disposição
dos resíduos de animais, tais como: biodigestores, esterqueiras e bioesterqueiras,
compostagem e vermicompostagem (adubação), reutilização como ração, lagoas de
estabilização etc. (SILVA; MAGALHÃES, 2001).
Deve-se considerar que a redução do uso de agrotóxicos e o manejo adequado de
dejetos de animais constituem práticas também essenciais para reduzir os problemas de
poluição da água. No que se refere ao primeiro, é preciso direcionar os esforços para
resgatar o conhecimento de tecnologias menos intensivas em sua utilização e mais
aplicadas no uso de técnicas agrônomas e da compreensão das interações dos
ecossistemas agrícolas. Esse conhecimento é fundamentado em princípios como a
rotação de culturas, o manejo integrado de pragas, o uso de adubos verdes etc.
Uma das práticas que também pode ser utilizada consiste em aumentar a
fertilidade do solo e diminuir a lixiviação pelas águas de percolação. Consiste em
corrigir a acidez do solo com a aplicação de cálcio. Essa operação é conhecida como
calagem (BULL, 1982). O papel do cálcio é proporcionar melhor cobertura vegetal que
29
se refletirá em uma maior proteção contra impactos de gotas de chuva, diminuindo,
portanto, a perda de solo e água, além de possibilitar maior infiltração, resultando no
aumento da disponibilidade hídrica no solo.
Outro ponto a se destacar, conforme Vianna e Albuquerque (2006), se refere aos
conflitos que surgem pelo uso da água, os quais devem ser analisados individualmente,
pois, na maioria das vezes, apresentam particularidades que podem estar relacionadas
com a história de ocupação e dominação política e econômica do território, com os
fatores ambientais e com o tipo de uso dos recursos hídricos de cada região, dificultando
uma análise generalizada dos conflitos.
Cabe ressaltar ainda que o manejo integrado dos recursos hídricos baseia-se na
percepção da água como parte integrante do ecossistema, um recurso natural, bem
econômico e social, cujas quantidades e qualidades determinam a natureza de sua
utilização. O manejo integrado dos recursos hídricos, inclusive a integração de aspectos
relacionados à terra e à água, deve ser feito em nível de bacia ou sub-bacia de captação.
Segundo Lima e Leopoldo (1999), devem-se traçar, implementar e avaliar
projetos e programas que sejam economicamente eficientes e socialmente adequados no
âmbito de estratégias definidas com clareza, baseadas numa abordagem que inclua
ampla participação pública, e das comunidades locais, no estabelecimento de políticas e
nas tomadas de decisão do manejo hídrico.
2.4.1 Gestão participativa
Um componente importante no fortalecimento do espaço local tem sido as
exigências e as preocupações crescentes com a gestão e conservação dos recursos
naturais. Cabe enfatizar, nesse caso, os espaços rurais, devido à sua representatividade
nos recursos naturais do país.
O Brasil, há mais de uma década, vive um sentido de mudança do seu sistema
federativo no que se refere ao discurso político, apontando para a descentralização, com
o fortalecimento da capacidade decisória das instâncias subnacionais (ALMEIDA,
1996).
Para Almeida (1996), a descentralização como transferência de competência e
atribuições de outras esferas estatais para municípios deve ser feita com concomitante
descentralização na gestão dos recursos. O processo de municipalização adquiriu
30
expressão no país a partir da constituição de 1988. Esse processo se deu principalmente
em decorrência de uma reforma política fiscal, com a instituição do Fundo de
Participação dos Municípios (FPM). Os municípios recebem parcelas de recursos do
Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Prestação de Serviços (ICMS), do Imposto
Territorial Rural (ITR), do Fundo de Saúde, Assistência Social, Educação e mais
recentemente do Programa nacional de fortalecimento da agricultura familiar
(PRONAF) – um fundo destinado a municípios que submetem propostas de ações
aprovadas pelo Conselho Municipal de Desenvolvimento Rural.
Silva (2005) vê a descentralização como uma ferramenta importante para o
desenvolvimento rural e para a redução da pobreza.
Os benefícios alcançados pela descentralização são muitos, destacando-se entre
eles, segundo Bava (1996):
- o aumento do retorno do governo à sociedade;
- a formação de maiores atividades de participação e associativismo;
- a ampliação do escopo do projeto para além da agricultura;
- o reforço do compromisso do governo central com o desenvolvimento rural;
- a atenção maior aos fatores socioculturais e
- a adaptação do desenvolvimento às condições locais.
Acredita-se que com esse processo de gestão, mediante um diagnóstico bem
elaborado, possam-se identificar os principais problemas e reivindicações e propor as
principais linhas para uma política de desenvolvimento.
Campanhola e Graziano (2000) fazem referência a essas linhas de políticas de
desenvolvimento destacando a qualidade de vida, a renda dos agricultores familiares, o
acesso a novas tecnologias e alternativas que garantam a qualidade e conservação do
meio ambiente, a assistência técnica e formação profissional dos agricultores, a
qualidade da educação rural, a organização dos agricultores e sua participação nas
decisões que envolvam as políticas para o município.
Cabe ressaltar, no entanto, que os planos e políticas a serem implementados
serão monitorados e avaliados para que se possa atingir um objetivo final − a melhoria
da qualidade de vida. Observa-se que, nos planos e políticas de desenvolvimento rural,
os quais assumem que a alternativa para a melhoria da renda dos agricultores familiares
deve se dar por meio da melhoria das atividades agropecuárias, se destacam (como
descrito anteriormente no item 2.1) as atividades agrícolas não tradicionais e não as
31
agrícolas que já são praticadas no meio rural, mostrando sua importância crescente
como geradora de renda familiar complementar.
Armalte (apud CAMPANHOLA e GRAZIANO, 2000), em avaliação das
experiências de desenvolvimento local nos países da Europa do Sul (Portugal, Espanha
e Grécia), mostrou que o subdesenvolvimento é na maioria das vezes resultado da falta
de atividades rurais não agrícolas, mesmo nas zonas de agricultura moderna.
Como exemplo no processo de gestão, Souza e Fernandes (2000) destacam os
estados do Paraná, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e São Paulo que implantaram,
há alguns anos, programas de microbacias hidrográficas, com o objetivo de promover
o desenvolvimento sustentável rural através do manejo da água e a conservação do
solo.
Em São Paulo, já existem ações em 194 microbacias, que ocupam uma área de
610 mil hectares. A segunda fase do programa pretende incluir ainda 535 microbacias.
O total representa 37% das microbacias hidrográficas a serem trabalhadas nesse estado
(DAEE, 2005).
Não há regras para um envolvimento participativo na elaboração e implantação
do planejamento regional integrado. As estratégias têm que ser sintonizadas e
adequadas às condições específicas de cada região (GROSSI, 1999).
Para que haja uma gestão participativa, é necessária uma colaboração que
implique um processo de decisão comum para a solução de problemas, em que o poder
é compartilhado – os indivíduos, grupos e organizações formais assumem
responsabilidades coletivas por suas ações e subseqüentes resultados dessas ações.
Segundo Souza e Fernandes (2000), há duas visões distintas sobre gestão
participativa. Uma é a de que ela aumenta a eficiência, pois as pessoas concordam e
assumem posição ativa na implantação das decisões. A outra considera que a
participação é um direito básico, no qual o objetivo é a mobilização para ações
coletivas, fortalecimento e construção institucional.
É importante ressaltar que, através da caracterização sobre o processo de
participação3, qualquer que seja ele, não há garantia de que as ações efetivamente
ocorram, ou seja, a participação não significa necessariamente ação. Para que haja uma
gestão participativa e interativa, devem existir mecanismos para ativá-la e estimulá-la, a
3 Segundo Pretty (apud CAMPANOLA; GRAZIANO, 2000), há sete tipos de participação: manipulada, passiva, por consulta, por incentivo, funcional, interativa e mobilização.
32
fim de que ela ocorra de modo organizado para que todos venham a contribuir para o
novo processo de gestão, no qual as oportunidades se apresentam igualmente a todos os
setores (SOUZA; FERNANDES, 2000).
Cavalcanti (2003) destaca que deve haver uma predisposição prévia do poder
local com o propósito de promover o diálogo e a negociação, ou seja, que os conflitos
de interesses sejam resolvidos de forma clara, participativa e democrática.
Cabe aqui, novamente, fazer referência aos programas de microbacias
hidrográficas que têm sido desenvolvidos no Brasil. Esses programas baseiam-se no
envolvimento e na participação dos diferentes atores do setor público e da iniciativa
privada. Como citado no item 2.1, no Estado do Paraná, os atores envolvidos no
Programa “Paraná rural: subprograma de manejo e conservação do solo” foram:
Secretaria de Estado da Agricultura e do Abastecimento e as empresas a ela vinculadas,
Assistência Técnica e Extensão Rural (Emater-PR), Instituto Agronômico do Paraná
(IAPAR) e Instituto Ambiental do Paraná (IAP); prefeituras; sindicatos; associações e
outras entidades representativas de produtores; empresas de planejamento agrícola e
assistência técnica; e cooperativas. Parte-se do princípio de que deve haver participação
ativa de todas essas entidades através de estruturas organizacionais e operacionais que a
facilitem (FLEISCHFRESSER, apud SOUZA; FERNANDES, 2000).
Nesse contexto, ressalta-se o texto da Lei no 9.433, de 08/01/1997, que
estabelece a bacia hidrográfica como unidade de gestão para a implementação da
Política Nacional de Recursos Hídricos, bem como a constituição de conselhos e
comitês para a formulação e gestão de políticas públicas no assunto, com a participação
do poder público e de representações da sociedade.
2.4.2. Métodos alternativos ou complementares de controle de pragas e
doenças de plantas e de ervas daninhas
A sociedade encontra-se cada vez mais consciente em relação à importância da
preservação do meio ambiente, dos agroecossistemas, da saúde humana e da qualidade
dos produtos agrícolas. Este fato vem influenciando a indústria de química fina,
fabricante de agrotóxicos, a gerar produtos menos tóxicos ou de baixa toxicidade. Tem
levado também as instituições públicas e privadas a desenvolver métodos alternativos
33
ou complementares no controle de pragas e doenças das principais culturas. Entre estes
métodos, destacam-se: controle biológico; manejo integrado de pragas, doenças e
plantas daninhas; melhoramento genético de plantas; emprego de fenômenos;
biotecnologia.
Outras técnicas agronômicas, como o plantio direto na palha, também
contribuem para a redução do uso de agrotóxicos. Todos esses métodos de controle de
pragas e doenças têm o objetivo de conciliar a redução ou eliminação dos danos às
culturas com a preservação da qualidade do meio ambiente, do produto, da saúde
humana e animal.
Os órgãos de pesquisa vêm despendendo esforços visando contribuir para a
redução do emprego de agrotóxicos. Alguns dos procedimentos mencionados acima
serão analisados a seguir.
2.4.3 Controle biológico e manejo integrado de pragas
O controle biológico tem por objetivo administrar espécies de pragas pelo uso de
manipulação de organismos vivos, incluindo parasitas, predadores, patógenos e
concorrentes da praga-alvo. Atualmente, a sociedade preocupa-se com o controle
biológico para a proteção de plantas, já que tem se interessado pela preservação
ambiental e pelo desenvolvimento sustentável. Mackauer (1992) aponta algumas das
diversas razões para o apoio político à causa do controle biológico:
a)a) Os pesticidas sintéticos não representam uma grande proteção para as
plantas. Eles perderam a eficiência por causa de sua resistência ou foram retirados do
mercado devido a preocupações com sua toxicidade para os organismos não alvo e a
contaminação ambiental.
b)b) Os inimigos naturais das pragas são percebidos pelo público como
diferentes dos controles "sintéticos" feitos pelo homem, sendo crença geral que não têm
efeitos colaterais prejudiciais, que podem ser usados para obter um controle permanente
das pragas.
c)c) Argumenta-se que, em geral, é mais barato desenvolver, implantar e manter
o controle biológico para a proteção de plantas a efetivar outras abordagens,
particularmente a aplicação de pesticidas. Mesmo que esta conclusão seja altamente
34
dependente das suposições econômicas básicas, há evidências de que o controle
biológico seja eficiente do ponto de vista do seu custo.
O controle biológico de insetos-pragas iniciado pelos chineses, que utilizaram
formigas para o combate às pragas de citros, há centenas de anos, ganhou notoriedade a
partir de 1988, com o uso da joaninha Rodolia cardinalis, da Austrália, pelos
citricultores da Califórnia, EUA, para o controle do pulgão branco dos citros (Icerya
purchasi).
A análise da evolução tecnológica da indústria de agrotóxicos revela que o
desenvolvimento da biotecnologia e das técnicas de manejo integrado de pragas (MIP) e
o controle biológico permitiram a redução de 30% a 40% no uso de inseticidas químicos
(FAUSTINO, 1996).
2.4.4 Sistema de manejo do solo
As práticas de manejo do solo foram utilizadas pelo homem com o objetivo de
aumentar as colheitas e de cultivar as mais diversas culturas. Os sistemas de manejo têm
sido utilizados também visando à manutenção e à fertilidade do solo, proporcionando o
crescimento de plantas de raízes profundas e aumentando as condições físicas do solo
quanto à circulação e reserva de água.
Landers (1996) descreve algumas técnicas segundo suas aplicabilidades:
a) Rotação de culturas
É o sistema de alternar em um mesmo terreno diferentes culturas em uma
seqüência de acordo com um plano definido. Esse sistema tem como objetivo melhor
organização da distribuição da cultura na propriedade agrícola, economia do trabalho,
auxílio no controle das ervas daninhas e insetos, na manutenção da matéria orgânica do
solo e do nitrogênio, e ajuda ainda o aumento da produção e a redução das perdas por
erosão.
35
b) Preparo do solo
Devido ao aumento crescente da demanda de produtos agrícolas, o agricultor
busca não somente ampliar as áreas cultivadas, mas também uma progressiva
intensificação dos trabalhos de preparo do solo.
O preparo do solo determina uma maior ou menor desagregação de suas
partículas, o que contribui para diminuir as perdas tanto dele mesmo quanto da água. De
acordo com o modo em que são deixados no solo, os resíduos da cultura anterior, eles
podem proteger a superfície contra erosão e as perdas de água por evaporação. Ressalta-
se, no entanto, que tal preparo do solo nem sempre coincide com melhores e maiores
colheitas.
c) Subsolagem
É o processo mecânico para soltar e quebrar o material do subsolo, visando
aumentar a infiltração da água da chuva, maior penetrabilidade das raízes e melhor
aeração.
No que se refere ao sistema de manejo, o principal objetivo desse método é
conservar a água através do melhoramento das condições físicas do solo e reduzir as
perdas erosivas com a diminuição da enxurrada. Assim a subsolagem aumenta a zona de
aeração do solo e quebra a crosta formada pelo tráfego do maquinário agrícola comum a
determinada profundidade ou alguma camada pouco permeável.
d) Plantio direto (PD)
De acordo com Landers (1996), o plantio direto na palha, ou simplesmente
plantio direto (PD), é uma técnica introduzida em 1969, em Não-Me-Toque, RS, em um
plantio experimental de sorgo. Em relação às técnicas convencionais de preparo e
cultivo do solo, o PD apresenta práticas agronômicas totalmente inovadoras, que o
movimentam menos, permitem um eficiente controle da erosão e favorecem a
infiltração da água por meio da manutenção de uma cobertura morta (mulch) sobre ele.
O sucesso do PD entre os agricultores pode ser avaliado pela evolução da área
que utiliza essa técnica no Brasil. Nos primeiros anos, a evolução das áreas com PD foi
36
muito lenta devido às dificuldades técnicas com semeadoras e herbicidas, o que elevava
os seus custos acima do plantio convencional (PC). Os problemas técnicos foram
superados até o fim da década de 80 e, desde então, tais áreas vêm se expandindo
rapidamente.
De acordo com Landers (1996), à primeira vista, o plantio direto poderia parecer
uma técnica não favorável ao meio ambiente, uma vez que implicaria aumento de
aplicação de herbicidas. No entanto, ela pode ser vista como uma solução eficaz na
compatibilização entre a agricultura e o meio ambiente, já que é praticamente eliminado
o problema da erosão provocada pela intensa mecanização com o plantio convencional.
Essa forma de plantio mostra a alta segurança ecológica dos herbicidas dessecantes
empregados, a tendência de reduzir o emprego, o risco da contaminação por agrotóxicos
pela profissionalização do agricultor e uma agricultura sustentável em todas as
dimensões. Na opinião de Toledo e Ferreira (2000), essa é uma prática agrícola
altamente produtiva e sustentada, protegendo áreas do meio ambiente, já que evita a
expansão em novas áreas, cujos agricultores exploram para obter uma maior
produtividade.
Como descrito no início deste item, as estratégias para a redução de impactos e a
recuperação da disponibilidade hídrica, para serem realizadas com sucesso, devem ser
feitas de maneira que se possam traçar, implementar e avaliar programas e projetos que
sejam economicamente viáveis e socialmente adequados. Neste contexto, Macedo et al.
(2005), no sentido de compreender o processo de recarga hídrica do aqüífero fissural e
monitorar a influência do manejo da água e do solo na dinâmica hídrica do solo,
implantaram três unidades experimentais4: cultivo convencional, cultivo mínimo e
plantio direto na região do município de São José de Ubá, no noroeste do RJ. O sistema
de manejo utilizado teve como objetivo principal estudar a influência do manejo do solo
e da água de uma lavoura de tomate de mesa. Como resultado, os autores verificaram
que a adoção do plantio direto com gotejamento na condução do tomate de mesa
proporcionou um aumento da produção.
4 Unidades experimentais implantadas no município de São José de Ubá – comunidade de Barro Branco, comunidade vizinha à área de estudo deste trabalho, onde, no item 5.5, será avaliada a demanda hídrica para irrigação no cultivo do tomate.
37
2.5 Bacias experimentais e representativas
As bacias experimentais têm entre outras funções a de desempenhar o papel de
um laboratório em campo, onde busca-se caracterizar as relações entre solo, planta, água
e atmosfera, assim como suas inter-relações. Dado que a região hidrográfica
experimental seja representativa dessas características, as informações podem ainda,
através de metodologias adequadas, serem extrapoladas. Ressalta-se a importante
contribuição que os estudos em bacias experimentais e representativas podem dar na
compreensão dos efeitos das mudanças climáticas globais. Pode-se ainda, buscar na
escolha da bacia experimental, procurar a representatividade das condições sócio-
econômicas associadas (Pimentel da Silva et al., 2005).
Freqüentemente os estudos de regionalização hidrológica têm servido para
extrapolação de vazões para regiões hidrográficas menores. Muitas vezes, por falta de
alternativa, além dos limites teórico-metodológicos. Isso se justifica na prática, à
medida que, especialmente no Brasil, ainda são poucas as séries históricas de vazões
associadas a pequenas áreas de drenagem. Adicionalmente, essas informações são
muitas vezes empregadas nas decisões de outorga.
A classificação das bacias hidrográficas segundo a magnitude da área de
drenagem apresenta um certo grau de subjetividade (Ponce, 1989) e mesmo
ambigüidade conforme a área de conhecimento. Pimentel da Silva e Ewen (2000)
apresentaram diagrama apresentado na Figura 2.5 adaptado de Becker e Nemec (1987).
Na Figura observa-se que há uma correspondência entre a meso-escala nas ciências
atmosféricas e a escala de grandes bacias nas ciências hidrológicas. Enquanto as
menores bacias, corrrespondentes à escala micro nas ciências hidrológicas, áreas da
ordem de 10-2 km2. Nas áreas sócio-econômicas não é incomum a definição de micro
bacia associada ao número de famílias, nesse caso 100.
38
Figura 2.5 – Classificação das escalas nas ciências atmosféficas, hidrológicas e
Geográficas. Fonte: Pimentel da Silva e Ewen, (2000), apud Becker e Nemec,(1987)5a
Observa-se que os estudos mais contemporâneos em bacias experimentais (entre
outros e.g. Rehisa, 20065b
39
experimentos iniciados mais recentemente foram apresentados. A seguir são discutidos
alguns dos resultados associados aos estudos em bacias experimentais no Brasil.
Cruz (1995) analisou a influência de padrões e processos da paisagem sobre duas
micro bacias na região amazônica, sendo uma apresentando cobertura vegetal intacta,
que serviu de referência (Bacia do rio Sucunduri-AM) e outra em processo constante e
progressivo de desmatamento e que foi monitorado ao longo de 18 anos (Bacia do rio Ji-
Paraná- RO. O autor encontrou uma forte relação entre a complexidade da vazão de
estiagem e a complexidade da estrutura da paisagem, indicando a possibilidade de
desenvolvimento de um modelo que defina uma vazão mínima de preservação
ambiental.
Na Reserva Biológica do Rio Cuieiras, pertencente ao Instituto nacional de
Pesquisa da Amazônia (INPA), foi instalada uma rede de instrumentos
hidrometeorológicos objetivando realizar o monitoramento de uma micro bacia
hidrográfica experimental, cuja área correspondente é de aproximadamente 6,31 km2.
Esta micro bacia hidrográfica possui um estudo detalhado de dinâmica de
transferência e armazenamento de água em variados compartimentos. Os dados de
precipitação são registrados com freqüência de 5 minutos, desde junho de 2002, a partir
de três pluviômetros instalados em pontos estratégicos. Dois situados na cabeceira da
micro bacia hidrográfica e um próximo ao seu ao exutório.
A convecção na região Amazônica é um importante mecanismo de aquecimento
da atmosfera tropical e suas variações, em termos de intensidade e posição, possui um
papel importante na determinação do tempo e clima da região.
Com base, ainda nos estudos dos efeitos da cobertura no solo, sobre as perdas de
água, Albuquerque et al. (2002) entre os anos de 1983 a 1990 estudaram os efeitos do
manejo e da cobertura do solo sobre as perdas de solo e água provocados por chuva
erosiva na bacia experimental de Sumé – PB, inserida dentro da Bacia Representativa
de Sumé que é operada pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB).
Lourdes et al. (2000), analisou por meio de uma sofisticada metodologia de
análise, as condições das águas da bacia experimental do Rio Prado - SP, que
desempenha importante papel no abastecimento das cidades de Botucatu e Pardinho. Os
autores buscaram, com isso, fornecer as bases necessárias para o gerenciamento e
manejo dos recursos hídricos de uma bacia hidrográfica objetivando sobre tudo a
garantia do desenvolvimento sócio-econômico sem a degradação do ambiente.
40
Já em ambientes semi-árido brasileiro, verifica-se que a chuva tende a ser
extremamente variável no espaço e no tempo. Visando as aplicações hidrológicas, faz-se
necessário à extrapolação de medidas pontuais de chuva. Para se determinar o raio de
influência de uma estação pluviométrica é preciso avaliar o comportamento da série
medida e posteriormente verificar as correlaç
41
3 ESTUDOS DE BALANÇO HÍDRICO
3.1 Fundamentos das análises de balanço hídrico
O conceito de balanço hídrico Thornthwaite (apud TUCCI, 1995) avalia o solo
como um reservatório fixo, no qual a água armazenada, até o máximo da capacidade de
campo, somente será removida pela ação das plantas.
Obviamente é um conceito simples, porém que muito tem ajudado nos processos
de zoneamento agroclimático, na verificação da demanda de água para irrigação e até
mesmo na classificação climática.
O balanço hídrico, além da evapotranspiração potencial, possibilita estimar a
evapotranspiração real, a disponibilidade hídrica, a deficiência hídrica e as fases de
reposição e retirada de água no solo.
É importante salientar nesse contexto que, dentre os objetivos da Política
Nacional de Recursos Hídricos, destaca-se o desenvolvimento sustentável, o qual visa
assegurar à atual e às futuras gerações a disponibilidade da água em padrões de
qualidade adequados aos respectivos usos, bem como a utilização racional e integrada
desses recursos.
Setti, Lima e Chaves (2001) afirmam que, para que se pratique o
desenvolvimento sustentável, é necessário dispor de bancos de informações e
metodologias apropriadas à quantificação dos recursos hídricos.
Para favorecer a gestão dos recursos hídricos, deve-se integrar a política de
gestão da água com as políticas de ordenamento territorial, ambiental, econômico e
social de cada estado pertencente à bacia, de modo a favorecer o desenvolvimento da
região.
42
A disponibilidade hídrica de uma bacia pode ser avaliada pelo balanço hídrico
através da análise das vazões mínimas observadas no período de estiagem, refletindo o
potencial natural disponível para o abastecimento de água de populações, indústrias,
irrigação, navegação, geração de energia elétrica e lançamento de efluentes, sendo as
vazões mínimas caracterizadas pela sua duração e freqüência de ocorrência. A
estimativa da vazão máxima é importante para o controle de inundações e
dimensionamento de obras hidráulicas, enquanto a vazão média permite caracterizar,
além da disponibilidade hídrica, o potencial energético da bacia, sendo a vazão média
de longa duração a vazão máxima possível de ser regularizada. A vazão específica serve
como índice comparativo entre bacias e caracteriza o seu potencial hídrico.
Os estudos de balanço hídrico hidrológico são fundamentados no próprio
conceito do ciclo de água. A água existente na Terra distribui-se por três reservatórios
principais: os oceanos, os continentes e a atmosfera, entre os quais existe uma
circulação contínua, denominada ciclo hidrológico. O movimento da água no ciclo
hidrológico é determinado pela energia radiante de origem solar e pela ação da
gravidade (Tabela 3.1).
Tabela 3.1 – Período de renovação da água em diferentes reservatórios na Terra
Reservatórios Período médio de renovação Oceanos 2.500 anos
Água subterrânea 1.400 anos Umidade no Solo 1 ano
Águas permanentemente congeladas 9.700 anos Geleiras em montanhas 1.600 anos
Solos congelados 10.000 anos Lagos 17 anos
Pântanos 5 anos Rios 16 dias
Biomassa Algumas horas Vapor na atmosfera 8 dias
Fonte: OMM/UNESCO, 1997
O ciclo hidrológico pode ser definido como a seqüência fechada de fenômenos
pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e regressa
àquele nas fases líquida e sólida. A transferência de água da superfície do globo para a
atmosfera, sob a forma de vapor, dá-se por evaporação direta, por transpiração das
plantas e dos animais e por sublimação (passagem direta da água da fase sólida para a
43
de vapor). Na Figura 3.1, são apresentados os processos físicos associados ao ciclo
hidrológico.
A água que precipita nos continentes pode tomar vários destinos. Uma parte é
devolvida diretamente à atmosfera por evaporação; outra origina escoamento sobre a
superfície do terreno (escoamento superficial) e este, concentrando-se em canais, dá
lugar aos cursos de água. A parte restante infiltra, isto é, penetra no interior do solo,
subdividindo-se em uma parcela que se acumula na sua parte superior e pode voltar à
atmosfera por evapotranspiração, e em outra que se movimenta para maiores
profundidades até atingir os aqüíferos, indo constituir o escoamento subterrâneo. Tanto
o escoamento superficial quanto o subterrâneo irão alimentar os cursos d’água que
deságuam nos lagos e nos oceanos ou vão alimentar diretamente estes últimos.
Figura 3.1 – Representação esquemática das fases associadas ao ciclo hidrológico Fonte: Próprio autor
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L e n ç o l A r t e s i a n o
L e n ç o l F r e á t i c o
44
Entre as fases do ciclo hidrológico, o escoamento superficial, processo relativo
ao deslocamento da água sobre a superfície do solo, ocorre quando a água originada de
uma precipitação escoa livremente sobre a superfície do solo, drenada por forças
gravitacionais (PRAKASH et al., 1996). Para fins de diferenciação, considerar-se-á o
estudo do escoamento superficial sobre a superfície do terreno anterior à sua
concentração em cursos d’água.
O escoamento superficial constitui uma resposta rápida à precipitação e cessa
pouco tempo depois que ela acaba. O escoamento subterrâneo, entretanto, ocorre com
lentidão e continua a alimentar os cursos de água por longo tempo após o término da
precipitação que o originou. A divisão da água que precipita nos continentes é
condicionada por vários fatores de ordem climática e referentes às características físicas
do local onde ocorre a precipitação, como tipo de vegetação e condições da topografia e
do solo.
3.2 Equações de balanço hídrico
3.2.1 Evapotranspiração
A evapotranspiração, perda de água por evaporação da superfície e do solo e
transpiração da planta, ocorre quando a água é convertida em vapor e transferida para a
atmosfera. Informações quantitativas desse processo são utilizadas na resolução de
numerosos problemas que envolvem o manejo da água. Tanto o planejamento de áreas
agrícolas de sequeiro ou irrigadas como a previsão de cheias ou a construção e operação
de reservatórios requerem dados confiáveis de evaporação e/ou evapotranspiração. A
evapotranspiração é importante para a realização do balanço hídrico em uma bacia
como um todo ou, principalmente, para a estimativa do balanço hídrico em estudos
relacionados à agricultura, os quais poderão envolver o cálculo da necessidade de
irrigação, o monitoramento do crescimento de culturas, o manejo de irrigação e, até
mesmo, a gestão de recursos hídricos (TUCCI; BELTRAME, 2000 e MO; LIU, 2001).
A evapotranspiração potencial representa a quantidade máxima d’água que
pode ser evapotranspirada por uma superfície coberta (CHATTOPADHYAY; HULME,
45
1997). Em um solo descoberto, considerando este com alta umidade, a evaporação é
inicialmente condicionada pelos fatores atmosféricos (radiação, velocidade do vento,
etc). Durante esta fase, o solo está úmido e com condutividade hidráulica suficiente para
transportar água a uma taxa proporcional à demanda evaporativa. Após esta fase, a taxa
de evaporação cai progressivamente abaixo da taxa potencial, sendo limitada, então,
pelo fornecimento de água pelo perfil do solo por meio de suas características
hidráulicas (MENZIANI et al., 2001) e pela profundidade do lençol freático.
A evapotranspiração envolve um conjunto complexo de processos que são
influenciados por muitos fatores locais, tais como umidade do solo, exigências de água
pelas plantas e natureza física da cobertura do solo. As condições climáticas podem
atenuar ou acentuar a evapotranspiração. Na ausência de valores observados de
evapotranspiração, uma alternativa é usar modelos matemáticos para realizar
estimativas a partir de dados meteorológicos (ALI et al., 2000).
Existem muitos métodos disponíveis para a estimativa da evapotranspiração
potencial de referência da cultura, compreendendo métodos diretos, tais como o
lisímetro. Os métodos indiretos, em ordem crescente de complexidade e exigência de
dados, incluem equações baseadas na temperatura (Thornthwaite, Blaney-Criddle entre
outros), na temperatura, pressão de vapor e velocidade do vento (Penman) e na
temperatura e radiação (Priestley-Taylor), na temperatura, radiação, umidade do ar e
velocidade do vento (Combinado Penman e Penman-Monteith), ou até mesmo em
avaliações do balanço de energia da superfície evaporativa. Estes métodos e similares
são discutidos detalhadamente em Jensen, Burman e Allen (1990), que mostraram que
os resultados dos métodos podem variar em até 20% quando comparados com a
evapotranspiração potencial da grama. Há também o modelo de Ritchie (Jones; Ritchie,
1990), que estima a evapotranspiração da cultura calculando a evaporação da água do
solo e a transpiração da planta.
De acordo com Tourula e Heikinheimo (1998), quando a vegetação pode ser
tratada como uniforme, a equação de Penman-Monteith é indicada. Apresentam, ainda,
um modelo, baseado no trabalho de Shuttleworth e Wallace, em que a premissa básica é
que o fluxo de vapor de água do solo para a atmosfera é dividido em evaporação da
superfície do solo, transpiração das plantas e evaporação da água interceptada pela
cobertura vegetal. O modelo consiste de formulações matemáticas da resistência que
controla o fluxo de vapor de água.
46
3.2.2 Precipitação
A precipitação é um parâmetro fundamental na determinação do balanço hídrico
e nos modelos hidrológicos porque é ela que ativa os processos de escoamento e de
transporte de massa em bacias hidrográficas. Em muitos estudos, é assumida como
espacialmente uniforme, embora as tempestades que causam o maior movimento de
sedimentos e nutrientes raramente sejam uniformes (CHAUBEY et al., 1999). Goodrich
et al. (1995) notaram que, embora a variabilidade espacial da precipitação tenha um
papel importante no processo de geração de escoamento superficial, assume-se que a
chuva é uniforme na aplicação de modelos para predizer o comportamento hidrológico
de pequenas bacias.
As condições do escoamento superficial também são influenciadas pelas
características e pela variabilidade espacial da precipitação. Algumas tempestades se
concentram em pequenas áreas, enquanto outras se espalham sobre grandes áreas. A
intensidade da precipitação tem uma grande correlação com a estabilidade vertical do ar
e com condições orográficas. A influência do movimento das tempestades no
escoamento superficial (forma do hidrograma e vazão máxima), mencionada por Singh
(1998), depende de sua direção, velocidade e duração (LIMA; SINGH, 2002).
Chaubey et al. (1999) afirmam que o padrão de variação espacial da
precipitação pode ser obtido usando informações provindas de uma rede de medição de
chuvas ou dados de precipitação obtidos de radares. Informações de radares, quando
calibradas com dados provenientes de pluviômetros, podem fornecer uma boa
estimativa da precipitação. Outro beneficio da utilização de radares advém do potencial
de previsão de enchentes em áreas com topografia não muito acidentada. (TSANIS;
GAD; DONALDSON, 2002).
As informações sobre as características das precipitações máximas de curta
duração são de extrema importância, com aplicações em planejamentos agrícolas e em
projetos hidráulicos em geral. Garcez (1976) destaca o fato de que, para a obtenção de
valores extremos de precipitação, é necessário estabelecer a relação entre intensidade,
duração e freqüência.
Em estudos hidrológicos, necessita-se, além do conhecimento das precipitações
máximas observadas nas séries históricas, da previsão das precipitações máximas que
possam vir a ocorrer na localidade com determinada freqüência (VILLELA e
47
MATTOS, 1975).
Segundo Pruski, Rodrigues e Silva (2001), a intensidade das chuvas pode ser
obtida de duas formas: a partir da equação de intensidade, duração e freqüência da
precipitação ou a partir de pluviogramas, observados pelo usuário.
Os autores indicam que alturas de precipitação podem ser calculadas
multiplicando-se a intensidade máxima média de precipitação (im, em mm h-1) pela
duração da chuva (td, em min), como se segue:
60tdiPT m= (Eq. 3.1)
Para a obtenção de im, é utilizada a equação de intensidade, duração e freqüência
da precipitação, expressa por
c
a
m btKTi
)( += (Eq. 3.2)
em que:
T = período de retorno, anos; e
K, a, b, c = parâmetros da equação de chuvas intensas da localidade de
interesse.
3.2.3 Interceptação pela cobertura vegetal
A interceptação pela cobertura vegetal depende de vários fatores, como
características da precipitação, condições climáticas, tipo e densidade da vegetação.
Cabe ressaltar que este processo não fez efetivamente parte do contexto na elaboração
do trabalho desenvolvido, devido à grande ausência da mesma na área de estudo.
Destaca-se, no entanto, o modelo apresentado na literatura por Rutter (1968), bastante
aplicado e discutido no mundo inteiro.
48
3.2.4 Infiltração
A compreensão do processo de infiltração tem muitas aplicações na hidrologia,
principalmente no estudo do escoamento superficial, da erosão hídrica, da irrigação por
superfície, no transporte de contaminantes e na determinação do escoamento superficial
por excesso da infiltração (GANDOLFI; SAVI, 2000).
O conceito de capacidade de infiltração é aplicado no estudo da infiltração para
diferenciar o potencial que o solo tem de absorver água pela superfície, em termos de
lâmina por tempo, da taxa real de infiltração que acontece quando há disponibilidade de
água para penetrar no solo. Uma curva de taxas reais de infiltração no tempo somente
coincide com a curva da capacidade de infiltração de um solo quando o aporte
superficial de água tem intensidade igual ou superior à capacidade de infiltração
(SILVEIRA; LOUZADA; BELTRAME, 2000).
Se uma precipitação atinge o solo com uma intensidade menor que a capacidade
de infiltração, toda a água penetra no solo, provocando uma progressiva diminuição da
própria capacidade de infiltração, já que o solo está se umedecendo. Se a precipitação
continuar, dependendo da sua intensidade, pode ocorrer um momento em que a
capacidade de infiltração diminui tanto que sua taxa se iguala à intensidade da
precipitação.
Quando o teor de umidade do solo aumenta, a taxa de infiltração diminui,
resultando em um aumento de água na superfície do solo (BURK; CHANASYK;
MAPFUNO, 2000). A partir deste momento, mantendo-se a precipitação, a infiltração
real se processa nas mesmas taxas da curva da capacidade de infiltração, que passa a
decrescer exponencialmente no tempo, tendendo a um valor mínimo de infiltração
(SILVEIRA; LOUZADA; BELTRAME, 2000).
No instante em que toda a lâmina potencialmente interceptável pela cobertura
vegetal é preenchida, a precipitação passa a ser transformada em infiltração, sendo que a
taxa de infiltração (Ti) é igual à intensidade de precipitação (ip). Esta condição é
mantida até que Tii p ≥ , que é expressa pela equação de Green-Ampt modificada por
Mein-Larson:
49
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −+=
IS
KTi wiss
)(1
θθ (Eq. 3.4)
em que,
Ks = condutividade hidráulica do solo saturado, mm h-1;
sθ = umidade de saturação do solo, cm3 cm-3;
iθ = umidade inicial do solo, cm3 cm-3;
Sw = potencial matricial médio na frente de umedecimento do solo,
mm.c.a.; e
I = infiltração acumulada, mm.
3.2.5 Armazenamento superficial
Outra característica importante que influencia o balanço hídrico é a capacidade
de armazenamento da água sobre a superfície do solo (SCHUMANN; FUNKE;
SCHULTZ, 2000), que corresponde ao armazenamento pelo microrrelevo da superfície
do terreno. A rugosidade da superfície do terreno controla muitos processos de
transferência na interface solo-atmosfera, como por exemplo a infiltração, o escoamento
superficial, o desprendimento de partículas pela água e pelo vento, a evaporação, entre
outros (MAGUNDA et al., 1997).
A topografia natural apresenta um microrrelevo, que consiste em pequenas
depressões que devem ser preenchidas, após o início do empoçamento, antes de o
escoamento superficial começar. A água armazenada no microrrelevo, denominada
armazenamento superficial, não se tornará escoamento superficial, podendo infiltrar-se
ou evaporar. Em certas regiões, o armazenamento superficial pode ser bastante
expressivo (OGDEN, 1998).
De acordo com Planchon et al. (2001), o armazenamento superficial
freqüentemente é calculado quando dados do microrrelevo são disponíveis. Estes
autores apresentam um aparelho eletrônico para a caracterização do microrrelevo e uma
metodologia para o cálculo da rugosidade randômica (rugosidade devido às
50
irregularidades aleatórias da superfície do solo) e do armazenamento superficial. Poucos
estudos mediram o armazenamento superficial fisicamente a partir do preenchimento
com água de uma parcela da superfície do solo após a impermeabilização desta ou
através de aparato experimental, que consiste em molde da superfície do terreno em
resina e em seu preenchimento com água para posterior quantificação. Quando o
microrrelevo é desconhecido, o armazenamento superficial pode ser obtido a partir da
rugosidade randômica.
A rugosidade randômica é normalmente representada por uma distribuição
normal de suas elevações e é caracterizada pelo seu desvio padrão (KIRKBY, 2001). A
rugosidade da superfície do terreno afeta a capacidade de armazenamento superficial e,
conseqüentemente, o escoamento superficial e a erosão. Superfícies mais rugosas
armazenam mais água que superfícies lisas. O armazenamento superficial também é
afetado pela declividade. Nesse caso, terrenos mais declivosos armazenam menos água
que declives suaves (MOORE; LARSON, 1979, ULLAH; DICKINSON, 1979 e
ONSTAD, 1984).
Em áreas agrícolas, a rugosidade da superfície do terreno é influenciada
principalmente pelo tipo de preparo do solo, vegetação, tipo de solo e quantidade e
intensidade de precipitação (HANSEN; SCHJONNING; SIBBESEN, 1999). O índice
mais comum usado para caracterizar a rugosidade da superfície é a rugosidade
randômica (MAGUNDA et al., 1997). Baseado na declividade e no índice de
rugosidade randômica definido por Allmaras et al. (1966), Onstad (1984) desenvolveu
uma equação para calcular o armazenamento superficial.
Onstad (1984) descreve que a infiltração acumulada que ocorre do início da
precipitação até o início do empoçamento de água sobre a superfície do solo é
representada pela equação:
dtiI pt
tARMi
I∫= )(
(Eq. 3.5)
em que ti(ARM) é o tempo de início de ocorrência da fase de armazenamento superficial,
ou seja, tempo de começo do empoçamento de água sobre a superfície do solo.
No tempo ti(ARM), tem-se o início do empoçamento da água sobre a superfície do
solo, que começa somente a partir do momento em que ip for maior do que a Ti. A
51
capacidade de armazenamento superficial da água sobre a superfície do solo (ARM)
pode ser assim obtida, seguindo a metodologia proposta por Onstad (1984):
ARM = 112 RR + 3.100 RR2 - 1,2 RR S (Eq. 3.6)
em que
RR = rugosidade randômica, mm (obtido em Laboratório); e
S = declividade do terreno, %.
O tempo para o qual toda a capacidade de armazenamento de água sobre a
superfície do solo é preenchida t(PRE) é calculado pela equação:
TidtdtiARM PRE
ARMi
PRE
ARMi
ttp
tt ∫−∫=
)()( (Eq.3.7)
em que tPRE é o tempo para o qual a capacidade de armazenamento de água sobre a
superfície do solo encontra-se preenchida, quando, então, inicia-se o escoamento
superficial.
Muitos modelos hidrológicos, como na equação do Soil Conservation Service, o
armazenamento superficial é representado de forma genérica como uma perda inicial e
representado no modelo através de parâmetro, passível de ajuste ou calibração.
3.2.6 Escoamento superficial
O escoamento superficial, entre outros, pode ocorrer devido ao excesso de
saturação na superfície do solo, ou por saturação devido à disposição das camadas do
solo, ou pelo excesso de infiltração, denominado escoamento hortoniano. Nos terrenos
declivosos, pode ocorrer também o escoamento superficial denominado return flow, em
que, devido à topografia e características da região não saturada dos solos, o
escoamento subsuperficial retorna ou passa pela superfície (KIRKBY, 2001). O
escoamento superficial também é referenciado como escoamento rápido e é o principal
responsável pelas cheias e enchentes urbanas. Nas obras de engenharia de drenagem e
de irrigação em geral, procura-se controlar o escoamento superficial.
No contexto das bacias rurais, entre os impactos causados pelo escoamento
superficial, destaca-se a erosão hídrica, sendo um problema sério na maioria das áreas
52
agrícolas do mundo. A erosão hídrica tem sido tradicionalmente considerada como
sendo a causa da perda de nutrientes, bem como da produtividade (MAMO;
BUBENZER, 2001). Milhões de toneladas de solo erodido são depositadas em rios,
lagos e reservatórios transportadas pelo escoamento superficial. Além da alta carga de
sedimentos que atingem os corpos d’água, o escoamento pode conduzir nutrientes, que
são capazes de estimular o crescimento de algas e acelerar a eutrofização.
Adicionalmente, uma carga excessiva de sedimentos pode deteriorar ou destruir habitats
aquáticos, reduzir o valor estético e reduzir a capacidade de armazenamento de
reservatórios (RAUHOFER; JARRET; SHANNON, 2001). Estimativas de escoamento
superficial são importantes para se verificar o risco da ocorrência de erosão (YOUNG et
al., 2002). Nos projetos de irrigação, o controle ou diminuição do escoamento
superficial contribui também para a diminuição das necessidades de rega.
O comportamento do escoamento superficial depende essencialmente das
características de uso e cobertura dos solos, de sua declividade, do sistema de drenagem,
da precipitação, das características físico-hídricas dos solos e de seu estado de umidade.
A representação do escoamento superficial em todos os seus detalhes é complexa
(TUCCI, 1998a), já que envolve diferentes mecanismos de formação e depende do
estado de umidade do sistema e da intensidade de chuva.
Estudos realizados para as bacias rurais (PRUSKI, RODRIGUES e SILVA,
2001) descrevem que, após o final da fase de armazenamento superficial, começa a
ocorrer o escoamento superficial, sendo que, para cada tempo t., a sua taxa de
ocorrência é:
qES = ip - Ti (Eq.3.8)
em que que:
qES = taxa de ocorrência do escoamento superficial produzida analisada, m s-1.
ip = intensidade de precipitação, mm
Ti = taxa de infiltração, mm
A taxa de infiltração (Ti), durante o período de ocorrência do escoamento
superficial, continua sendo expressa pela equação (Eq.3.4).
Estimativas do escoamento superficial são importantes também nas análises e
controle da poluição. Segundo Oliveira (1999), o escoamento superficial constitui o
53
principal meio de contaminação dos mananciais de água de superfície; devido ao arraste
de sedimentos e produtos químicos. O transporte de produtos químicos pode ter efeito
direto e imediato na deterioração da qualidade da água, ao passo que o transporte de
material sólido pode ter impacto de mais longo prazo nos recursos hídricos As equações de balanço hídrico e o próprio princípio de conservação de massa
são freqüentemente adotados na modelagem hidrológica de bacias hidrográficas
(modelos de bacias) nos estudos de simulação, de previsão de vazões, de cenários e
previsão de impactos de ações antrópicas e de mudanças climáticas na disponibilidade
hídrica.
3.3 Demanda em bacias rurais
As metodologias apresentadas na seção anterior para o estudo do balanço hídrico
envolvem apenas os processos naturais e não consideram as ações antrópicas que
envolvem o aproveitamento dos recursos hídricos, ou seja, fornecem estimativas para a
disponibilidade hídrica. No entanto, no planejamento e na gestão dos recursos hídricos,
sobretudo nas decisões de outorga, é preciso levar em consideração os aproveitamentos
ou usos da água. Os principais usos ou demandas da água estão associados ao consumo
humano e animal, inclusive no processo produtivo, à geração de energia, irrigação,
atividades industriais, diluição de efluentes e lazer.
Ramos e Pruski (2003) analisaram o comportamento das precipitações, vazões
médias, máximas, mínimas e associadas a diferentes níveis de permanência e do
coeficiente de deságüe em 77 estações fluviométricas situadas na bacia do rio São
Francisco. Eles evidenciaram a necessidade de realização de uma análise mais
aprofundada dos diversos fatores que interferem na disponibilidade hídrica na bacia, por
exemplo, a quantificação das vazões consumidas pelos diversos usuários, de modo a
facilitar a compreensão do comportamento hidrológico ao longo do período de análise e
a otimização do uso da água na bacia.
A Lei 9.433 de janeiro de 1997, que estabelece as diretrizes para a gestão e o
sistema nacional de recursos hídricos, prevê a outorga dos recursos hídricos entre seus
instrumentos. Tanto os usos que envolvem o consumo da água quanto aqueles que
54
alteram o regime hídrico estão sujeitos à outorga. Só estão isentos da outorga, mas não
ao cadastro, as vazões insignificantes. A Lei também estabelece, em caso de conflito, a
prioridade para uso para dessedentação. Prevê também situações em que pode haver a
revogação do termo de outorga. No Plano de Recursos Hídricos, outro instrumento
estabelecido na lei, também está previsto o cálculo do balanço entre disponibilidade
hídrica e demanda pelo uso da água. Com base no balanço hídrico entre disponibilidade
e demanda hídrica e cenários de desenvolvimento, também são estabelecidos no Plano
de Recursos Hídricos os vetores de crescimento, previsão de desenvolvimento
socioeconômico, assim como a hierarquização para concessão de outorga, nas situações
de conflito, garantindo o desenvolvimento sustentável.
O balanço entre disponibilidade e demanda hídrica de uma bacia pode ser
avaliado pela análise das vazões mínimas observadas no período de estiagem, refletindo
o cenário mais crítico, sendo as vazões mínimas caracterizadas pela sua duração e
freqüência de ocorrência.
A Tabela 3.2 apresenta as respectivas populações e a área agrícola “sustentável”
para as regiões do mundo.
Tabela 3.2 – População e área agrícola “sustentável” para as regiões do mundo
Região População
(milhões) Área total (Km2) Área agrícola
'sustentável’ (Km2)
África 2.183 30.716.675 4.607.501 Ásia 6.566 34.159.601 5.123.940 América do Sul/Central 939 17.827.511 2.674.127 América do Norte 453 27.947.371 4.192.106 Europa 686 23.246.413 3.486.962 Oceania 50 8.503.670 1.275.551 Fonte: LOPES, 2001
É importante salientar que, para um desenvolvimento sustentável, é preciso
garantir à população alto nível de saúde com menores custos. Isso implica o
atendimento de maior número de pessoas com o mesmo montante de capital investido.
Para tanto, é necessário um planejamento estratégico de conscientização das populações
que dependem diretamente do uso da água, de setores rurais para que o façam com
55
racionalidade, visando também à redução do desperdício no consumo. A água é
utilizada para muitos fins e há grandes variações na quantidade de água que as pessoas
requerem ou podem usar. O levantamento realizado pela Organização Mundial de Saúde
(OMS) indica os seguintes valores médios de consumo diário, em litros per capta por
dia, para as áreas rurais dos paises em desenvolvimento, em diversas regiões (Tabela
3.3):
Tabela 3.3 – Consumo médio diário, em litros/hab.dia, para áreas rurais em países em
desenvolvimento
Regiões Mínimo Máximo África 15 35 Sudeste da Ásia 30 70 Pacífico Ocidental 30 95 Mediterrâneo Oriental 40 85 Argélia, Marrocos, Turquia 20 65 América Latina 70 190 Média Mundial nos países em desenvolvimento 35 90
Fonte: FAO, 2001
Destaca-se o consumo diário, em litros per capta por dia, na região da América
Latina, incluso Brasil, o maior valor mínimo de 70l/hab.dia, bem superior ao encontrado
nas outras regiões. A pesquisa realizada pela Organização Mundial de Saúde ressalta
ainda que, em alguns países, como, por exemplo, no continente Africano, o consumo
nas áreas rurais chega a ser de aproximadamente de 5L/hab.dia, demonstrando a
situação crítica de algumas regiões.
Segundo ICR (1997), entre 1900 e 1995, o consumo total de água em atividades
humanas cresceu seis vezes, enquanto a população mundial não chegou a triplicar.
Atualmente, mais de um bilhão de habitantes não têm acesso ao abastecimento de água
de boa qualidade, ressaltando-se que 40% da população mundial vivem em regiões onde
a disponibilidade de água já impõe restrições para o seu uso, percentual que deve atingir
65% em 2025 (CUNHA, 2003).
Selborne (2001) afirma que, se a população mundial aumentar 65% nos próximos
50 anos, cerca de 70% dos habitantes do planeta enfrentarão deficiências no suprimento
de água, e 16% deles não terão água bastante para produzir sua alimentação básica.
56
Responsável por cerca de 70% do consumo da água doce no mundo, a irrigação
na agricultura é o setor que retém a maior fatia do total de água utilizada pelo homem.
Entretanto, conforme Brito, Couto e Santana (2002), cerca de 97% do volume destinado
às plantas são perdidos para a atmosfera por meio da evapotranspiração das culturas, de
forma que, de 3% a 5% apenas de toda a água usada para a irrigação são efetivamente
retidos pelas plantas. Com uma superfície de aproximadamente 1,51 bilhão de hectares
de área total cultivada no mundo, 17,7% corresponde à agricultura irrigada (267,7
milhões de hectares), sendo esta fração responsável por 40% do total das colheitas
agrícolas (CHRISTOFIDIS, 2001).
Christofidis (2001) apresentou o resultado de um levantamento realizado em
1998, onde, dos 47.900.000 de hectares cultivados no Brasil, apenas 2.950.230 hectares
são irrigados, correspondendo a um percentual de 6,16% da área total cultivada, apesar
de o país disponibilizar de uma área com infra-estrutura para irrigação e drenagem da
ordem de 3.169.000 hectares. Porém, na mesma obra, estimou-se que a área irrigada
brasileira em efetiva produção, no final de 1999, estaria em torno de 2 765 000 hectares.
Tais números põem o país com um dos piores indicadores de relação área
irrigada/cultivada entre os países com mais de um milhão de hectares irrigados.
Brito, Couto e Santana (2002) afirmam que, apesar do pequeno percentual da
área irrigada no Brasil, esta contribui com 16% da produção agrícola e representa 35%
do valor total da produção.
Estima-se também que a agricultura irrigada no país usa, aproximadamente, 72%
do total da água utilizada pelo homem, em comparação com os 18% utilizados no
abastecimento doméstico e 10% no setor industrial (LIMA, 2000), conforme
Figura 3.2.
Uso Agrícola72%
Abastecimento18%
Industrial10%
Figura 3.2 – Situação estimada atual das captações de água doce no Brasil por setor Fonte: LIMA, 2000
57
Na Tabela 3.4, apresenta-se a demanda anual de água destinada para irrigação
nas regiões do Brasil. Observa-se que, no contexto geral, o Brasil apresenta uma
eficiência de irrigação da ordem de 60%.
Tabela 3.4 – Demanda anual de água para a irrigação nas regiões do Brasil
Região / Estado
Área irrigada
(hectares)
Água derivada
dos mananciais
(mil m3/ ano)
Água consumida
pelos cultivos (mil m3/
ano)
Água derivada
dos mananciais
(m3/ha. ano)
Água consumida
pelos cultivos (m3/ha.
ano)
Eficiência
de
irrigação
%
Norte 86.660 836.900 461.320 9.657 5.323 55,1 Nordeste 495.370 8.114.586 5.340.146 16.380 10.780 65,8 Sudeste 890.974 9.497.223 6.223.402 10.659 6.985 65,5 Sul 1.195.440 13.696.405 8.521.624 11.457 7.128 62,2 Centro-Oeste 201.760 1.602.183 492.667 7.941 2.442 30,8 Brasil 2.870.204 33.777.297 21.039.159 11.768 7.330 62,3 Fonte: CHRISTOFIDIS, 2001
No caso de países em desenvolvimento, a aplicação da água em sistemas de
irrigação (Tabela 3.5) é, com grande freqüência, ineficiente. Tomando o Brasil como
exemplo, cerca de 60% da área total irrigada no território nacional utilizam irrigação por
superfície. Tal método apresenta uma eficiência de aplicação de água que varia 55% e
65,8%, estando a média em 62,3% Conforme dados apresentados por Christofidis
(2001), a região brasileira que retém o maior percentual deste método é o Sul, onde
1.195.440ha de terra são irrigados.
Christofidis (2001) descreve ainda que a simples adoção de técnicas de irrigação
para o aumento da produtividade não é suficiente. Em regiões onde há escassez de água,
como na bacia em estudo, município de São José de Ubá - Noroeste Fluminense, torna-
se necessária a adoção de métodos mais eficientes no uso, de forma que haja água
suficiente para os múltiplos empregos, espacial e temporalmente.
58
Tabela 3.5 – Áreas irrigadas pelos diferentes métodos em 2001
Área irrigada por método (ha) Região Superfície Aspersão
convencional Pivô central Localizada Total
Sudeste 238.009 246.135 354.580 80.278 919.002 Sul 1.103.755 57.295 23.443 33.052 1.217.545
Centro-Oeste 59.630 41.756 98.853 12.271 212.510 Nordeste 166.719 177.070 84.577 84.457 512.823 Norte 82.330 3.250 390 2.510 88.350
Fonte: Adaptado de SHIKLOMANOV, 2002.
Na opinião de Bernardo (1989), para que o Brasil alcance condições ideais na
agricultura irrigada, a fração da superfície produtiva sob irrigação em relação ao total da
área cultivada deve ficar entre 15% a 20%.
A Tabela 3.6 mostra a evolução da área irrigada no mundo e na América do Sul.
Tabela 3.6 – Evolução das áreas irrigadas no mundo e na América do Sul (mil
hectares): período de 1975 a 2000
Área irrigada (milhões de hectares) Região 1900 1940 1950 1960 1970 1980 1990 1995 2000
Mundo 47 76 101 142 173 200 243 254 264 América do Sul
- - - 4,7 6,3 7,2 8 9,8 11,3
Fonte: Adaptado de CHRISTOFIDIS, 2001 e SHIKLOMANOV, 2002
No contexto das regiões rurais, além da irrigação das culturas, os usos da água
são definidos também pelo consumo humano, dessedentação e criação de animais. Em
geral, o consumo per capita em regiões rurais é bem menor do que nas regiões urbanas.
59
4 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
4.1 A região Noroeste Fluminense
4.1.1 Histórico
A região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro é formada pelos seguintes
municípios: Porciúncula, Varre-Sai, Natividade, Itaperuna, Bom Jesus do Itabopoana,
Italva, Cambuci, Itaocara, Aperibé, Santo Antônio de Pádua, Miracema, Laje do Muriaé
e São José de Ubá. Sendo que este último vem sofrendo, nos anos mais recentes, grande
degradação ambiental (município de estudo, Figura 4.1).
Figura 4.1 – Divisão política do Estado do Rio de Janeiro Fonte: CIDE, 1987
60
O processo de metropolização em torno da cidade do Rio de Janeiro, nas últimas
três décadas, foi um dos mais vertiginosos do país. Muito embora o crescimento urbano
tenha sido um fenômeno nacional no período, com o Estado do Rio de Janeiro
recebendo enormes contingentes oriundos de outras unidades da federação, o fluxo
migratório interno rural-urbano foi também considerável. Segundo o Censo de 1950, do
IBGE, o número de habitantes da zona rural era de 1.280.223, representando 27,4% da
população total. Em 1980, esse contingente caiu para 924.027 habitantes, passando a
representar apenas 8,2% da população total de 11.490.170 habitantes, correspondendo a
uma redução de 27,8% em relação ao número de habitantes existentes no meio rural em
1950. Atualmente, os dados do último Censo Demográfico registram uma população
rural de 608.065 habitantes para um total de 12,2 milhões de habitantes, significando
que o processo de esvaziamento do setor rural manteve-se forte no estado (CENSO
DEMOGRÁFICO, 2000).
A Figura 4.2 apresenta a distribuição da população na região Noroeste
Fluminense, na qual se constata que o município de Itaperuna possui o maior percentual
populacional da região, com 29%, e o município de São José de Ubá possui apenas 2%.
Figura 4.2 – Distribuição da população na região Noroeste Fluminense Fonte: TCE, 2004
61
Do ponto de vista histórico, conforme Santos e Masiero (2003), a análise da
agricultura fluminense revela que o setor só teve uma participação expressiva na
economia do estado no período em que a produção agrícola era voltada para a
exportação. Esse extenso período, que remonta aos tempos coloniais e se estende até a
fase contemporânea (década de 50), caracterizou-se pela origem de pólos de
desenvolvimento econômico no estado. Ao longo desta fase, a cidade do Rio de Janeiro,
favorecida por tornar-se a capital administrativa do país, tornou-se simultaneamente um
grande centro comercial e um importante mercado consumidor.
Em virtude da pouca sensibilidade das autoridades responsáveis pela
administração do estado ante o fenômeno de transição que ocorria na agricultura
fluminense, o declínio das lavouras de exportação, que se tornou acelerado na década de
50, causou grandes transtornos à economia estadual. Isso porque as novas atividades
agrícolas, embora corretamente direcionadas ao abastecimento urbano, não foram
suficientes para preencher a lacuna deixada no plano econômico pelas lavouras de
exportação.
Considerando-se que a migração rural apresenta uma certa seletividade, tanto de
natureza etária como de possibilidade de habilitação profissional, as conseqüências que
se observam são envelhecimento e menor qualificação dos habitantes rurais
remanescentes. Essas duas características tornam-se um obstáculo a mais à
modernização das técnicas agrícolas, geralmente via mecanização das atividades, uso de
sementes selecionadas e aplicação de insumos orgânicos ou químicos, visando à
melhoria da rentabilidade setorial. O uso correto de defensivos, insumos químicos de
alta periculosidade para os seresseres vivos em geral é um dos exemplos que elevam as
conseqüências da seleção negativa proveniente da migração rural. Neste sentido, o fluxo
migratório acentuado é, em geral, resultado da marginalização da agricultura como setor
importante para o desenvolvimento do estado, notadamente na região do pólo sucro-
alcooleiro do norte fluminense, cujo empobrecimento tornou-se notório nas últimas
décadas (ASSIS, 2002).
É importante destacar, todavia, que as terras que passaram a ser ocupadas pela
pecuária e lavouras do abastecimento interno encontravam-se empobrecidas,
notadamente nas zonas cafeeiras. Esse processo de esgotamento (e acidificação) dos
solos agrícolas do estado prevaleceu durante todos os ciclos das lavouras de exportação,
tendo em vista as técnicas depredatórias que consubstanciavam a agricultura praticada
62
na época. Assim, o cultivo morro abaixo, sem nenhuma preocupação com a erosão e a
não-reposição dos nutrientes do solo extraídos pelas plantas, reduziu fortemente a
fertilidade das terras fluminenses, de modo a diminuir a capacidade de suporte dos
pastos instalados nas antigas áreas cafeeiras. Como os solos agrícolas exauridos exigem
uma parcela adicional de recursos – tanto na área de custeio quanto de investimento –
para tornar rentável a atividade lavoureira, a opção empresarial recai sempre na
pecuária.
No plano social, a conseqüência óbvia é a diminuição do nível de emprego no
meio rural, nível este que, por ser menor na pecuária do que na lavoura, reduz-se mais
ainda em razão da característica extensiva da atividade criatória, principalmente a
bovinocultura de corte, praticada no estado.
Além das áreas de lavouras de exportação que foram substituídas por pecuária
ou lavouras para o abastecimento do meio urbano (os produtos olerícolas em especial),
deve ser evidenciada a tomada de extensas áreas de lavouras permanentes ou
temporárias para fins urbanos e industriais.
Em relação à economia nacional, o ano de 2003 foi marcado por estagnação,
caracterizada por crescimento localizado no setor exportador, na agroindústria e nas
instituições financeiras, contra redução das demais atividades. O PIB nacional recuou
0,2%, enquanto a economia do Estado do Rio de Janeiro teve queda maior, de 1,4%.
Para efeito de melhor compreensão do desempenho da economia no Noroeste
Fluminense, no ano de 2003, verificou-se que somente a indústria extrativa mineral e a
administração pública tiveram crescimento. Todos os demais setores decaíram. A
agropecuária, pouco representativa no PIB fluminense, recuou 1,4%. Os quatro
subsetores que formam a indústria e que correspondem a aproximadamente 48% do PIB
estadual tiveram desempenho ruim. A indústria extrativa mineral cresceu apenas 0,7%,
a menor desde 1995. A indústria de transformação caiu cerca de 3%; a construção civil
teve desempenho negativo de 8,6%; e os serviços industriais de utilidade pública
decaíram 2,3%. O comércio varejista teve volume de vendas reduzido em quase 7% em
2003; as comunicações caíram 3,5% e os transportes, 6,2%. O setor de serviços, que
representa 25% do PIB estadual, também sofreu retração estimada em 0,5%. A
administração pública, por sua vez, corresponde a 20% do produto estadual e teve
crescimento estimado em 1,3% (TCE, 2004).
63
Para uma melhor visualização da participação dos municípios da região
Noroeste Fluminense na economia estadual, a Figura 4.3 apresenta uma comparação da
evolução do PIB entre 2000 e 2002.
4.1.2 A agricultura fluminense nas últimas décadas
De acordo com estudo realizado pela Secretaria de Estado de Planejamento,
Desenvolvimento Econômico e Turismo5, a região Noroeste Fluminense caracteriza-se
economicamente pela importância dada à pecuária leiteira e de corte e à produção
agrícola, principalmente cana-de-açúcar, olericultura. Somam-se, mais recentemente,
café, tomate, fruticultura, floricultura e piscicultura de água doce, registrando-se que a
maior parte da população vive em função da atividade primária.
5 Maiores informações, vide a publicação “Diretrizes para o Desenvolvimento da Região Noroeste Fluminense” – SEPDET – Maio, 2002.
Figura 4.3 – Comparativo da evolução do PIB (R$ correntes) Fonte: TCE, 2004
64
Segundo Santos e Masiero (2003), a agricultura teve um papel singular na
trajetória da civilização da região Noroeste. As práticas agrícolas adotadas no Noroeste
fluminense desde a época da ocupação da área, num contexto ecológico mais amplo,
constituem um modelo de desenvolvimento econômico de um tipo muito intenso de
exploração do meio natural, a começar pela derrubada das árvores para o plantio do
café. No passado, o café da região era plantado em linha reta, a favor da encosta, ou
seja, morro abaixo. Esta situação, combinada ao escoamento superficial, resulta em
grande poder erosivo, responsável pela freqüência dos fenômenos das torrentes e das
enxurradas, que causaram o empobrecimento dos solos pelo caráter monocultor da
plantação. O sistema desse cultivo possuía apenas uma pequena atenuante, pelo fato de
não haver capina no período da entressafra, segurando um pouco o processo erosivo das
encostas.
Outra atividade agrícola que esgotou os solos da região foi a plantação da cana-
de-açúcar, devido principalmente à prática das queimadas, que, se antes da década de
50, era utilizada de maneira menos acentuada, tornaram-se regra geral a partir de então.
E, neste setor produtivo, também se empreendia a derrubada das matas para obtenção da
lenha nativa que alimentava as caldeiras dos engenhos.
A olericultura, com destaque para o tomate, exerceu forte influência na região na
década de 50, pois sua introdução determinou o uso de agrotóxico, fertilizantes
químicos, irrigação, dando continuidade aos impactos característicos das monoculturas.
Ross (1998) destaca que a prática do cultivo de uma espécie única, seja ela qual for, em
grandes extensões de terra favorece o desenvolvimento de grande quantidade de
espécies animais invasoras, as pragas, que se alimentam desses produtos. Já a policultura
implica uma competitividade entre elas, eliminando a possibilidade de disseminações de
pragas.
Diferentemente dos outros setores, a atividade agropecuária no seu contexto não
se localiza na região metropolitana, desenvolvendo-se de forma dispersa por todo o
território fluminense (GUERRA; CUNHA, 1995).
O processo de urbanização em torno da cidade do Rio de Janeiro, nas últimas
quatro décadas, foi um dos mais intensos do país. Em função disso, houve mudanças
significativas na estrutura populacional e produtiva das regiões, tendo a atividade
agropecuária se deslocado de áreas tradicionais para outras, em geral mais próximas da
região metropolitana. A região norte fluminense é o exemplo mais ilustrativo dessas
65
transformações, pois foi a que registrou o mais forte declínio populacional. De fato,
nessa região, sete dos 13 municípios apresentaram uma queda no número de habitantes
em termos absolutos, acompanhando o declínio da atividade sucro-alcooleira que
marcou o Norte do estado nas últimas décadas (CIDE, 2003).
Inicialmente, constata-se que a cana-de-açúcar, produto tradicionalmente
expressivo do setor, acusa significativa queda no contexto da agropecuária estadual. A
lavoura canavieira que participava com 16,6 % do valor da produção em 1980, cai para
9,1 % em 1993 e como relatado em TCE (2004), para os anos de 2002 e 2003 apresenta-
se praticamente estável, pequena variação de 0,26% da produção.
De acordo com o TCE (2004), a produção primária do estado concentra-se na
atividade canavieira. Considerando o desempenho de cinco das principais lavouras
cultivadas no Noroeste Fluminense responsáveis por mais de 70% do valor da produção
vegetal, uma apresentou crescimento, duas tiveram reduções e duas mostraram
estabilidade (Tabela 4.1). Para efeito de cálculo da contribuição ao PIB fluminense,
pode-se admitir uma variação da produção agrícola igual à média geral, isto é, -1,40%.
Tabela 4.1 – Variação na produção de culturas de 2002 a 2003
Cultura 2002 2003 Variação % Cana-de-açúcar (mil t) 7.215,3 7.233,8 0,26 Tomate (mil t) 163,1 176,6 8,28 Mandioca (mil t) 173,4 150,7 -13,09 Banana (milhões de cachos) 176,6 163,2 -7,59 Laranja (milhões de frutos) 106,7 106 -0,66
Fonte: TCE, 2004
A lavoura do café, que, até o início dos anos 50, viveu longo período de
prestígio na economia do setor e declinou fortemente nas décadas subseqüentes, passa a
registrar uma certa recuperação a partir dos anos 80, com a renovação do seu plantio no
estado.
Finalmente, a participação da produção do tomate no valor total da produção
agropecuária do estado saltou de 2,61 %, em 1980, para 5,44 % em 1993 e, como visto
na Tabela 4.1, de 2002 para 2003, apresentou uma variação 8,28% na produção. Vale
destacar que o cultivo dessa solanácea se concentra em dois pólos de produção no
66
estado: os municípios de Cambuci e de São José de Ubá, na região Noroeste, e os
municípios de Paty do Alferes e de Vassouras, no Centro-Sul do estado. Esses dois
pólos são responsáveis, em conjunto, por 47,7% da produção estadual. A tomaticultura
aparece ainda com destaque nos municípios de São Sebastião do Alto, Nova Friburgo,
Bom Jardim, Sumidouro e Teresópolis, na Região Serrana; e em Itaperuna, Santo
Antônio de Pádua e Varre-Sai, na região Noroeste.
4.1.3 Análise dos atores dos recursos hídricos
A região Noroeste Fluminense é drenada por dois principais rios: o Rio Pomba e
o Rio Muriaé, que pertencem à bacia hidrográfica do Paraíba do Sul (Figura 4.4).
Figura 4.4 – Bacia hidrográfica do Paraíba do Sul Fonte: Projeto BRA 96/017, 1996
A região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro vem sofrendo sérias restrições de
abastecimento de água para consumo humano e animal, em função da escassez hídrica
dos últimos anos. O desmatamento excessivo das florestas, o uso e o manejo
inadequado dos solos conduziram a processos erosivos, tornando o solo menos
67
permeável. Portanto, há um prejuízo em relação à plena recarga dos sistemas hídricos,
levando ao desaparecimento de rios temporários, ao assoreamento dos rios e à migração
de nascentes, o que compromete a manutenção dos ecossistemas e a produção
agropecuária da região.
A Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM, 2002), por meio de
várias pesquisas, obteve os resultados das regressões e as curvas adimensionais de
probabilidades, o que a levou a definir 13 regiões consideradas hidrológica e
estatisticamente homogêneas: entre elas, destacam-se a Vb e VII, que compreendem a
sub-bacia 58 do Paraíba do Sul:
– (Vb) Sub-bacias dos rios Paraibuna Mineiro até a confluência do Preto
(inclusive), Pomba, Pirapetinga e Angu.
– (VII) Sub-bacias do rio Muriaé.
As sub-bacias VII (Rio Muriaé) – bacia Paraíba do Sul – abrangem a Região do
Vale do Paraíba do Sul, com grande parte da unidade Depressão Escalonada dos rios
Pomba e Muriaé e pequena parte da unidade Alinhamentos de Cristas do Paraíba do
Sul; a Região da Mantiqueira Setentrional (norte Fluminense), com as unidades
Serranias da Zona da Mata Mineira e Patamares Escalonados do Sul Capixaba.
Posto fluviométrico na bacia do Muriaé
a) Diagnóstico da rede fluviométrica existente
No rio Muriaé, afluente do rio Paraíba do Sul (58), bacia Atlântico, Trecho Leste
(5), destaca-se o posto fluviométrico 58940000 – Itaperuna, no município de Itaperuna
localizado na latitude –21:12:28 e longitude – 41:53:36 a uma altitude de 113m,
compreendendo uma área de drenagem de 5.812km2 (HIDROWEB).
b) Vazões máximas anuais e média de cheia
A vazão máxima anual ocorrida em cada estação fluviométrica pode
corresponder ao máximo valor diário, resultado da média das leituras diárias de níveis
d'água (7 e 17 horas), ou ao valor máximo entre essas duas leituras diárias. Para a bacia
58, o banco de dados diários apresenta valores máximos estabelecidos de uma ou outra
maneira, dependendo do período da série, sem que se possa distingui-los com exatidão.
68
Foram tomadas como modelo para o estudo da regionalização as vazões médias do
posto fluviométrico da cidade de Itaperuna (58940000), (CPRM, 2002).
Quanto à forma de administração dos sistemas públicos de abastecimento de
água, tem-se que, no município de Muriaé, os serviços são operados pelo Departamento
Municipal de Saneamento Urbano – DEMSUR. Nos outros municípios – Miradouro,
Miraí e Patrocínio do Muriaé –, os sistemas são operados por uma empresa pública, a
Companhia de Saneamento de Minas Gerais – COPASA, e, no município de São José
de Ubá, o abastecimento é feito por intermédio da CEDAE (Companhia Estadual de
Águas e Esgotos do Rio de Janeiro) .
No que diz respeito aos mananciais utilizados, a maioria dos municípios capta
água de mananciais superficiais, com exceção da cidade de Patrocínio de Muriaé, que
capta água de um lençol artesiano e do município de São José de Ubá, onde o
abastecimento também é feito por poços municipais. Embora a utilização dos recursos
hídricos subterrâneos da bacia ainda não seja tão extensiva, os mesmos começam a
sofrer gradativa pressão, à medida que os recursos hídricos superficiais estão sendo
degradados pela necessidade de ampliação das captações para os centros urbanos
(SERESSERE, 2002).
Quanto à quantidade de água fornecida às cidades nas regiões hidrográficas dos
rios Pomba e Muriaé, pode-se afirmar que o abastecimento é bastante satisfatório, sendo
que atende entre 90% e 98% da população urbana.
4.1.4 Modificações dos padrões do solo
A região Noroeste tem poucas áreas planas. A drástica redução da cobertura
florestal natural e as formas de uso do solo inadequadas às condições de relevo e solos
desde a expansão da monocultura cafeeira, no século XIX, configuraram um cenário
generalizado de processos intensos de erosão, com estágios avançados de degradação
em diversas áreas da região.
As áreas de média vulnerabilidade tendem a uma condição de alto processo
erosivo. Este fato se dá devido, principalmente, à ausência de cobertura florestal em
áreas de maior risco de erosão (topos de morro, encostas íngremes, nascentes e margens
69
Muito Baixa Baixa Média Alta Muito Alta
de rios); à falta de práticas de conservação de solo no manejo das pastagens e à
ocorrência de freqüentes queimadas. A Figura 4.5 apresenta o mapa de vulnerabilidade
atual à erosão na Bacia do Rio Muriaé.
Figura 4.5 – Vulnerabilidade atual à erosão na bacia do rio Muriaé Fonte: Projeto BRA 96/017, 1996
Verifica-se que, na região compreendida na bacia hidrográfica do Muriaé, região
Norte e Noroeste Fluminense, o solo apresenta, na maioria dos municípios, a
vulnerabilidade a erosão de média a alta.
No trecho fluminense da região hidrográfica do rio Paraíba do Sul, existem 19
municípios com menos de 5% de cobertura florestal. A maior parte desse conjunto mais
desmatado encontra-se nas regiões Norte/Noroeste do estado, destacando-se os
municípios de Aperibé, Italva e São José do Ubá, que não têm sequer um hectare de
mata nativa e contam com apenas alguns hectares de vegetação secundária. Em melhor
situação estão 12 municípios (que representam 25% do trecho fluminense da bacia),
onde o percentual de florestas é superior a 20%, chegando a atingir o dobro ou mais em
alguns – 45% em Nova Friburgo, 44% em Itatiaia, 40% em Rio Claro e 39% em
Teresópolis. Os municípios que apresentam as maiores áreas de florestas, com mais de
10.000ha em cada um deles, são Teresópolis, Nova Friburgo, Petrópolis, Cantagalo,
70
Duas Barras e Trajano de Moraes (na Região Serrana) e Resende, Rio Claro e Valença
(no Médio Paraíba) conforme CPRM (2000).
Em maio de 2003, a Fundação Centro de Informações e Dados do Rio de Janeiro
(CIDE) publicou o IQM – Verde II, seqüência do primeiro estudo, lançado em julho de
2001.
Ambos comparam as áreas cobertas pelos remanescentes da cobertura vegetal
com as ocupadas pelos diversos tipos de uso do solo, criando, desta forma, o Índice de
Qualidade de Uso do Solo e da Cobertura Vegetal (IQUS). O monitoramento dos
diferentes ambientes fitoecológicos pode servir de guia para o estabelecimento de
políticas públicas confiáveis. As informações do mapeamento digital têm base em dados
coletados em 1994 (primeiro IQM) e em 2001 (segundo estudo).
No Estado do Rio de Janeiro, o mapeamento de uso do solo e da cobertura
vegetal teve a seguinte evolução (Tabela 4.2):
Tabela 4.2 – Mapeamento do uso do solo e cobertura vegetal no Estado do Rio de Janeiro
Uso do solo Área em km2
(1994)
% Área em km2
(2001)
%
Pastagens 19.556 44,5 21.669 49,4 Florestas ombrófilas densas (formações florestais) 7.291 16,6 4.211 9,6 Capoeiras (vegetação secundária) 6.814 15,5 8.071 18,5 Área agrícola 4.135 9,4 4.167 9,5 Restingas, manguezais, praias e várzeas (formações pioneiras) 1.900 4,3 1.579 3,6 Área urbana 1.846 4,2 2.763 6,3 Corpos d’água 995 2,3 921 2,1 Não sensoriado 586 1,3 0 0,0 Área degradada 506 1,2 132 0,3 Afloramento rochoso e campos de altitude 241 0,5 175 0,4 Outros 39 0,1 132 0,3 Total 43.910 100 43.864 100 Fonte: TCE, 2004
São relevantes as mudanças ocorridas em um período de apenas sete anos,
durante os quais campos e pastagens cresceram 11%, sem que isso signifique aumento
da produção pecuária. As formações florestais foram reduzidas em 42% de sua área
original, enquanto a vegetação secundária crescia 19%. Não houve expressividade no
71
aumento de um ponto percentual em área agrícola. As formações pioneiras foram
reduzidas em 16% e áreas urbanas aumentaram seu tamanho em 50%.
Em uma primeira análise do conjunto do estado no ano de 2001, podemos
destacar que: 48 municípios fluminenses tinham mais de 50% de sua área ocupada por
campo/pastagem, destacando-se os municípios de Italva, São José de Ubá, Santo
Antônio de Pádua, São Fidélis, Itaocara, Itaperuna e Aperibé, com média de 90%.
Cinqüenta e três municípios tinham menos de 1% de sua área coberto por florestas. Em
todo o estado, só restam 19% de áreas com florestas primárias ou secundárias antigas
em estágio avançado, restingas arbóreas e savana estépica. Se for considerada a área de
floresta secundária de inicial a médio estágio de regeneração natural, a cobertura
arbórea atinge 28% do território, ou seja, 12.400 quilômetros.
4.1.5 Impactos das ações antrópicas
A região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro, como descrito nos itens
anteriores, veio, ao longo do tempo, sofrendo modificações devido a fatores
socioeconômicos, tais como: vias de acesso, condições de escoamento da produção,
economia local, entre outros; boa parte do seu território perdeu sua cobertura original,
sendo essa pertencente ao ecossistema da Mata Atlântica.
A agricultura desempenhou um papel singular na trajetória da população da
região Noroeste Fluminense. As práticas adotadas na região, desde a sua ocupação,
constituem um modelo de desenvolvimento econômico, com intensa exploração do
meio natural, a começar pela derrubada de árvores para o plantio do café. Conforme
descrito anteriormente, no passado, a monocultura do mesmo muito contribuiu para o
processo erosivo das encostas (SANTOS; MASIERO, 2003).
Enfim, os diversos ciclos agrícolas do Brasil e suas respectivas crises – entre eles
principalmente os do café, da cana-de-açúcar e o do fumo, além das atividades de
pecuária – acabaram levando a região ao estágio de degradação ambiental, onde se
verificam: erosão, assoreamento e eutrofização dos cursos d'água, desaparecimento e
migração de nascentes. Este quadro fez com que os municípios da região se tornassem
detentores de um dos piores índices de desenvolvimento do estado, sendo os índices de
pobreza similares aos das regiões mais carentes do Brasil.
72
4.2 Município de São José de Ubá: a bacia hidrográfica do rio São
Domingos
São José de Ubá é um município de criação recente, mas sua história é remota,
datando ainda do século XIX. Acredita-se que, nesse período, tenha sido esta região
uma sesmaria desbravada pelos bandeirantes. Conhecida como Rancho dos Ubás, em
função da abundância desta planta nativa6, abrigava tropeiros, vindos em sua maioria
das Minas Gerais.
De acordo com Soffiatti (1998), durante o período entre o surgimento da
localidade até meados da década de 60, prevalece, como base da economia local, o
cultivo diversificado de produtos agrícolas: café, cana-de-açúcar, feijão, algodão e
milho e, em média escala, a pecuária leiteira.
A partir da década de 60, inicia-se o desenvolvimento do plantio do tomate.
Essa cultura torna-se predominante entre os produtores rurais e é base da economia do
município.
Segundo o Instituto SERE (2002), desde então, a economia, a vida social e
política da localidade giram em torno da produção e comercialização do tomate. Entre
os anos 60 e 90, a localidade experimentou relativa prosperidade e progresso: instalação
de agências bancárias, agência dos Correios, construção do Mercado do Produtor do
Noroeste Fluminense (CEASA). Esse relativo progresso criou a vontade e a necessidade
de emancipação de São José de Ubá, até então distrito de Cambuci. Assim, em 1990, foi
criada a Comissão de Emancipação de São José de Ubá que resulta na aprovação
unânime pela Assembléia Legislativa do Estado do Rio de Janeiro, em 1993, do projeto
de criação do município.
Em 2 de novembro, através do voto, 99,43% da população decidiram pelo
desmembramento da localidade em relação a Cambuci7. Em 28 de dezembro de 1995,
foi aprovada a Lei nº 2.495, que criou o município de São José de Ubá, que tem um
6 Planta herbácea da família das anonáceas, adequada para a fabricação de balaios e cestos. 7 Conforme o documento “Diretrizes para o Desenvolvimento da Região Noroeste Fluminense”, da
SEPDET (2001), “Cambuci se originou de uma sesmaria doada à família Almeida Pereira em 1810, a qual abrangia a localidade de São Lourenço, Bom Jesus do Monte Verde e São José de Ubá”.
73
único distrito-sede, ocupando uma área total de 251,6 quilômetros quadrados,
correspondentes a 4,7% da área da região Noroeste Fluminense.
Como o município é constituído de um único distrito como sede, os outros núcleos, que
são todos rurais, são denominados comunidades ou vilas, conforme os agrupamentos
residenciais, Tabela 4.3 e Figura 4.6. Como a criação do município é relativamente
recente, o mesmo não conta com o mecanismo de participação popular consolidado
na vida política local.
Tabela 4.3 – Comunidades existentes no município de São José de Ubá
COMUNIDADES E VILAS RURAIS Água Limpa Mangueira Barro Branco Maravilha Boa Mente Mavorte Brejo Monteiro Cachoeira Alta Panelão Cambiocó* Paredão Campo Grande Ponte Preta Cascatas Prosperidade Colosso Quero Ver Cruz da Moça Recreio Jenipapo Santa Maria* Gouveia Valão da Serra Inveja Valão dos Porcos Vargem Alegre
* Comunidades escolhidas para desenvolvimento do projeto.
Fonte: Adaptado de SANTOS; MASIERO, 2003
74
Figura 4.6 – Localização das comunidades no município São José de Ubá: bacia do rio São Domingos
Fonte: Adaptado de BRANDÃO, 2005
4.2.1 População e indicadores socioeconômicos
De acordo com o censo de 2000, São José de Ubá tinha uma população de 6.424
habitantes, correspondentes a 2% do contingente da região Noroeste Fluminense, com
uma proporção de 106,7 homens para cada 100 mulheres. A densidade demográfica era
de 26 habitantes por km2, contra 56 habitantes por km2 de sua região. Sua população
estimada em 2003 é de 6.549 pessoas (TCE, 2004).
•Panelão
Quero Ver •
•Cruz da Moça
•
•
Prosperidade
Mangueira
•Jenipapo
75
O município de São José de Ubá tem um contingente de 5.276 eleitores,
aproximadamente 81% da população. O município tem um número total de 2.190
domicílios, com uma taxa de ocupação de 82%. São José de Ubá possui uma agência de
correios e nenhum estabelecimento hoteleiro, mas tem duas agências bancárias. Quanto
aos equipamentos culturais, o município não dispõe de cinema e museu, mas tem um
teatro alternativo e uma biblioteca (TCE, 2004).
A população residente total de 6.549 habitantes é considerada relativamente
pequena em comparação às demais cidades da região. São José de Ubá apresenta o
menor número de habitantes, e o município mais populoso da região é Itaperuna, com
86.687 habitantes.
Em 1991, 28 pessoas residentes não eram naturais de Ubá, sendo 15 de outros
municípios do Estado do Rio de Janeiro e 13 de outros estados da federação,
demonstrando que a população não sofre processo de ondas migratórias, comuns em
outras cidades. Pelo contrário, comparando os dados populacionais desde a década de
60 aos dias atuais, percebe-se uma diminuição constante da população residente, com
uma leve retomada do número de população residente, a partir da década de 90,
conforme demonstração da Tabela 4.4.
Tabela 4.4 – População residente no município de São José de Ubá DÉCADA
1960 1970 1980 1990 2000 2003População 8.723 6.853 6.127 6.057 6.424 6.549Fonte: CIDE, 2004
A Figura 4.7 apresenta o número de habitantes em estudo feito por Brandão
(2005) na avaliação do censo populacional e ocupacional das cinco principais
comunidades rurais no município de São José de Ubá. As comunidades com maior
número de habitantes são as que estão localizadas mais próximas do centro urbano do
município.
76
Figura 4.7 – Número de habitantes nas maiores comunidades rurais do município de São José de Ubá Fonte: Adaptado de BRANDÃO, 2005
Conforme o CIDE (2003), o município apresentou uma taxa média geométrica
de crescimento, no período de 1991 a 2000, de 0,64% ao ano, contra 0,96% na região e
1,30% no estado. Sua taxa de urbanização corresponde a 36,3% da população, enquanto
que, na região Noroeste Fluminense, tal taxa corresponde a 79,2%, sendo um dos cinco
municípios que apresentaram menores índices de urbanização do estado.
Segundo dados da Fundação CIDE (2004), em 2001, o PIB municipal
concentrava-se nas áreas do comércio e dos serviços (67%), seguindo-se a agropecuária
(20%) e a indústria (13%). A participação do município de São José de Ubá no mesmo
ano representou 0,01% do PIB estadual. Em 2002, o PIB a preços básicos alcançou R$
27,9 milhões, 0,02% do produto estadual e 2,4% do PIB da região Noroeste
Fluminense. No setor primário, predomina a produção de tomate.
Atualmente São José de Ubá ocupa o 3o lugar no ranking estadual de produção
de tomate e o 5o de produção nacional. A pecuária extensiva de corte e de leite
encontra-se bastante desenvolvida. O setor secundário resume-se, basicamente, a uma
pequena indústria gráfica. No setor terciário, destacam-se os prestadores de serviços, o
comércio varejista e o transporte.
279
108
224136
448 Barro BrancoBrejoCambiocóColossoSanta Maria
77
Quanto à questão educacional do município, vale ressaltar que o processo de
ensino assume o papel, desde as últimas décadas do século XX, de referencial para
perspectivas concretas de crescimento econômico e competitividade nos mercados
globalizados. Nos atuais cenários, em que a qualidade do conhecimento da população
constitui um fator diferenciador, ter indivíduos qualificados e preparados
academicamente certamente significará caminhos abertos para o avanço tecnológico,
econômico e social. A educação pode ser uma estratégia para diminuir as desigualdades
na medida em que, ao gerar melhores qualificações, aumenta as oportunidades no
mercado de trabalho.
Na Figura 4.8, apresentam-se os indicadores disponíveis do município em
estudo relativo à escolaridade da população, em comparação com o estado.
Figura 4.8 – Anos de estudo por população acima de 10 anos de idade Fonte: TCE, 2004.
Destacam-se os percentuais de 40% da população acima de dez anos que
possuem de 4 a 7 anos de estudo e 8% que possuem menos de 15 anos de estudo no
município de São José de Ubá.
O município dispõe de duas escolas estaduais localizadas no centro urbano, com
ensino fundamental e médio. O sistema de transporte é garantido pela prefeitura para os
78
alunos das comunidades rurais. O município oferece ainda parte do ensino fundamental
(séries iniciais) em escolas situadas em algumas comunidades.
Em se tratando da saúde, conforme TCE (2004), no Estado do Rio de Janeiro,
76% dos municípios estão na condição de Gestão Plena da Atenção Básica e o restante
está capacitado para a Gestão Plena do Sistema Municipal. A Gestão Plena Estadual
ocorre naqueles municípios que ainda não estão aptos para assumir a gestão de seu
sistema hospitalar. O município de São José de Ubá tem Gestão Plena da Atenção
Básica, não dispondo de hospitais conveniados ao SUS. O município, segundo a Tabela
4.5, tem suas unidades ambulatoriais distribuídas da seguinte forma:
Tabela 4.5 – Unidades ambulatoriais do município de São José de Ubá
Unidades Ambulatoriais Quantidade
Centro de saúde 1 Policlínica 1
Pronto socorro geral 1 Unidade de saúde da família 2
Unidade de vigilância sanitária 1 Observação: Todos os dados são referentes a 2003.
Fonte: TCE, 2004
4.2.2 Características físico-ambientais
São José de Ubá fica localizado a uma altitude de 125m, apresenta relevo
acidentado e os solos são predominantemente do tipo latossolo. O clima é do tipo
tropical semi-úmido, com estação chuvosa entre outubro e abril e estação seca entre
maio e setembro, possuindo uma precipitação pluviométrica de 1.100mm/ano, o relevo
é bastante acidentado: 20% plano, 30% ondulado e 50% montanhoso (EMATER-RIO
2003, apud SANTOS; MASIERO, 2003).
Um dos condicionantes climáticos configura-se pela baixa altitude dos morros
que não favorecem o barramento das nuvens de frentes frias. As temperaturas, similares
às da região Noroeste, variam entre 15°C (mínima) e 40°C (máxima), sendo a
temperatura média 25°C (PMDR, apud SANTOS; MASIERO, 2003).
79
Cabe ressaltar que o município de São José de Ubá encontrou-se numa das
situações mais críticas no ano de 1999, por ter sofrido maior impacto pela estação seca,
apresentando quadro de escassez hídrica comparado ao Nordeste brasileiro (Figura
4.9).
(a) Jornal O Globo de 21/10/1999 (b) Jornal do Brasil de 24/10/1999 Figura 4.9 – Cenas registradas em São José de Ubá, na estação seca de 1999 Fonte: DRM/FAPERJ, 2002
Segundo Sofiatti (1998), a hidrografia do município não possui grande
quantidade de água, contando apenas com alguns valões, açudes, lagoas e pequenas
cachoeiras. A utilização da água se dá principalmente no abastecimento público, na
pesca (“pesque e pague”) e irrigação de algumas áreas rurais. O abastecimento público
na região rural é garantido pela prefeitura através de poços. Quanto ao setor urbano, o
município de São José de Ubá possui uma estação de tratamento de água cujo principal
problema é que, devido à distância entre o ponto de captação (Rio Muriaé, no município
de Aré – distrito de Itaperuna) na estação, às vezes há queda no abastecimento.
O município de São José de Ubá é quase coincidente com a bacia hidrográfica
do Rio São Domingos (área de 280km²), a não ser por uma pequena parte ao norte que
fica no município de Itaperuna.
Com relação à drenagem, o município está inserido, com sua rede de drenagem
na região hidrográfica do rio São Domingos, afluente do rio Muriaé, pela margem
direita (Figura 4.10). O rio Muriaé, por sua vez, é afluente do rio Paraíba do Sul em seu
trecho baixo, cujo curso percorre os Estados de São Paulo, Minas Gerais e Rio de
Janeiro.
80
Figura 4.10 – Localização do município de São José de Ubá na bacia hidrográfica do Paraíba do Sul Fonte: Projeto BRA 96/017, 1996
Os canais componentes da rede dos cursos d’água do município, na maioria, são
classificados como canais de primeira ordem, pois se originam de nascentes. O
município não é banhado por nenhum rio de vazão substancial, ao contrário dos outros
municípios da região Noroeste.
Os recursos hídricos, conforme Santos e Masiero (2003), disponíveis no
território, são constituídos por alguns valões (córregos): Barro Branco, Cambiocó,
Cedro, Colosso, Dantas, Inveja, Mavorte, Santa Maria, São Domingos (1) e São
Domingos (2), açudes, lagoas, barragens, poços, poços semi-artesianos e cachoeiras,
cujas águas são utilizadas no consumo humano e nas atividades agropastoris.
Toda a água brotada no território ubaense até a década de 50 se destinava à
manutenção da biodiversidade nativa aliada às necessidades de seus habitantes,
dessedentação dos animais de suas criações e somente irrigação das plantações de
arroz. As outras culturas até então não eram irrigadas (SANTOS; MASIERO, 2003).
A partir desse período, com o surgimento do cultivo do tomate, cuja plantação
consome grande quantidade de água, estabeleceu-se um maior consumo deste recurso
81
natural. Os equipamentos de irrigação, imprescindíveis para manutenção destas
lavouras, foram sendo incorporados tanto quanto a expansão das áreas cultivadas
(SOFFIATTI, 1998) sem maiores preocupações com a disponibilidade hídrica local.
É observado na região rural um grande número de reservatórios (Figura 4.11a),
retratando a interferência humana nas condições naturais. Os reservatórios são usados
para a irrigação das plantações e para o lazer. Os reservatórios, no entanto, acabam
favorecendo as perdas por evaporação, além de levar à proliferação de plantas e
animais lacustres (Figura 4.11b); a concentração e acumulação de elementos químicos,
devido ao uso de agrotóxicos8; o tempo de retenção hídrica, muitas vezes pequeno,
devido ao alto índice de evaporação nos corpos d' água.
(a) Reservatório: interferência humana nas (b) Reservatório: processo de eutrofização condições naturais – Comunidade Quero Ver Comunidade Brejo
Figura 4.11 – Construções de reservatórios nas comunidades rurais – município de São José de Ubá Fonte: Acervo próprio
8 Essa questão torna-se ainda mais crítica à medida que as plantações de tomate são localizadas nas vertentes dos reservatórios, sendo que alguns são também utilizados, ocasionalmente, para consumo doméstico, recreação, ou ainda, pesque-pague. Ainda, muitas vezes acabam recebendo também efluentes domésticos.
82
4.3 A bacia experimental e representativa de Santa Maria/Cambiocó
4.3.1 Estratégia e escolha da bacia de Santa Maria/Cambiocó
A estratégia para escolha da bacia experimental/representativa envolveu
primeiramente visitas de reconhecimento ao município de São José de Ubá, sobretudo
em sua área rural. O objetivo era, ao mesmo tempo, selecionar local representativo da
realidade socioeconômica e físico-ambiental da região9. Inicialmente, foram pré-
selecionadas oito microbacias hidrográficas (MBHs), representadas pelas comunidades
de Barro Branco, Brejo, Colosso, Panelão, Prosperidade, Quero Ver, Santa Maria e
Cambiocó.
Identifica-se ainda a estratégia, associada a outros esforços de pesquisa na região
Noroeste, em buscar sítios experimentais que pudessem representar os diferentes níveis
de degradação ambiental – desde bacias preservadas até regiões hidrográficas
totalmente degradadas – do sistema de drenagem do rio São Domingos, quase que
coincidente com os limites municipais. Após quatro visitas de campo, foram
selecionadas quatro MBHs (entre as oito), tomando-se por base, principalmente a oferta
e a demanda de recurso hídrico e o seu respectivo uso, segundo os seguintes critérios
para a seleção:
�– Localização da MBH.
�– Degradação Ambiental na região da MBH.
�– Sistema organizacional da comunidade.
�– Conflito de uso dos recursos hídricos na MBH.
�– População (representatividade da comunidade).
�– Biodiversidade e diversidade do meio físico.
9 Os conceitos de micro, pequena, média ou grande bacia muitas vezes apresentam ambigüidade ou diferenças, dependendo da área de conhecimento. Nesse caso, a conceito de microbacia respeitou o conceito preestabelecido da Secretaria de Microbacias do Estado do Rio de Janeiro, que associa este conceito a uma área onde vive um número de famílias da ordem das centenas. Ao mesmo tempo, procurou-se respeitar a tendência da comunidade científica internacional em esforços experimentais e de modelagem matemática que buscam respostas sobre o funcionamento dos sistemas hidrológicos em várias escalas de forma concomitante com a pesquisa sobre os efeitos das mudanças de uso do solo e climáticas na distribuição espaço-temporal dos recursos hídricos, como MOPEX, HAPEX, LBA, Villela e Mattos (1975), entre outros, de associar às áreas das bacias experimentais às dos elementos de modelos climatológicos de meso-escala, ou seja, da ordem de grandeza das dezenas de km2.
83
Como resultado final, foram escolhidas duas MBHs, com base nos critérios já
descritos, sendo as comunidades de Santa Maria e Cambiocó (Tabela 4.6).
Tabela 4.6 – Critério para escolha da microbacia hidrográfica (MBH)
MICROBACIAS HIDROGRÁFICAS (MBHS) Colosso Barro Branco Brejo Santa Maria e
Cambiocó Localização da
MBH. A montante do Rio São Domingos (formadora
do mesmo).
A oeste do município de São José de Ubá.
A sudoeste do município de São José
de Ubá (A montante do Rio
São Domingos).
Ao sul do município de São José de Ubá.
Degradação Ambiental na região
da MBH.
Alto índice de degradação ambiental,
região praticamente seca, grande déficit hídrico. Região em
processo de desertificação.
Alto índice de degradação
ambiental, região praticamente seca,
grande déficit hídrico. Região em
processo de desertificação.
Alto índice de degradação ambiental,
região praticamente seca, grande déficit hídrico. Região em
processo de desertificação.
Alto índice de degradação
ambiental, região praticamente seca,
grande déficit hídrico. Região em
processo de desertificação.
Sistema organizacional da
comunidade
Sistemas de residências próximos -
comunidade centralizada
Sistemas de residências mais
isolados - comunidade não centralizada,
conflitos políticos na região.
Moradores fazem plantio em terras
vizinhas (descaracterizando-se,
como produtor).
São comunidades mais organizadas,
social e politicamente.
Conflito de uso dos recursos hídricos na
MBH.
Os moradores fazem reservatórios nas
respectivas propriedades, impedindo o
abastecimento de outras famílias a
jusante.
Os moradores fazem reservatórios
(prejudicando a jusante),
problemas de contaminação.
Os moradores fazem reservatórios
(prejudicando a jusante).
Os moradores, fazem reservatórios
(prejudicando a jusante),
problemas de falta d' água para
abastecimento.
População (representatividade
da comunidade).
Baixa representatividade,
quanto à produtividade da
região.
Boa representação em relação ao plantio
de tomate.
Boa representação em relação ao plantio de
tomate.
Boa representação em relação ao plantio de
tomate.
Biodiversidade e diversidade do meio
físico.
Solo seco, alto índice de evaporação.
Vegetação pobre a inexistente
Solo seco, alto índice de evaporação.
Vegetação pobre a inexistente.
Solo seco, alto índice de evaporação.
Vegetação pobre a inexistente.
Solo seco, alto índice de evaporação.
Vegetação pobre a inexistente.
Fonte: Próprio autor
LEGENDA Situações semelhantes na caracterização das MBHs. Situações relevantes para a seleção da MBH. Pontos negativos para a escolha da MBH.
84
A microbacia escolhida foi a de Santa Maria/Cambiocó, que envolve duas
comunidades:
�a) Comunidade de Santa Maria: com aproximadamente 139 famílias; banhada
pelo córrego de Santa Maria. Constata-se a existência de reservatórios ao longo do
córrego em várias propriedades, impedindo o abastecimento de outras famílias a
jusante; as residências possuem redes de esgoto, cujo ponto de lançamento é o córrego
de Santa Maria.
�b) Comunidade de Cambiocó: possui aproximadamente 72 famílias; banhada
pelo córrego do Cambiocó; verifica-se a existência de pequenas barragens ao longo do
percurso do córrego (para armazenamento de água), interrompendo o fluxo do mesmo;
as residências têm o ponto de lançamento de esgoto no córrego de Cambiocó.
Conforme apresentado na tabela 4.6, verifica-se, nas comunidades de Santa
Maria e Cambiocó, uma boa organização sociopolitíca entre os moradores, como
também uma boa representação quanto ao cultivo de tomate, o que significa um grande
potencial em consumo da reserva hídrica local para uso na irrigação. E as comunidades
escolhidas não representaram nenhum ponto negativo quanto aos critérios adotados.
4.3.2 Localização da bacia experimental/representativa de estudo
A bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó (Figura 4.12),
com área de 13,5km2, fica localizada no município de São José do Ubá e se encontra
entre os meridianos 41° 30’ e 42° 00’, de longitude oeste, e os paralelos 21° 00’ e 21°
30’, de latitude sul.
85
O acesso para se chegar à bacia de Santa Maria/Cambiocó é feito através da
rodovia RJ–186, que acessa o município de Santo Antônio de Pádua, a sudoeste, e
Itaperuna, a noroeste. Em leito natural, a RJ-198 segue rumo norte para Itaperuna e
rumo sul para Cambuci (Figura 4.13).
Figura 4.13 – Acesso à bacia Santa Maria/Cambiocó (RJ-186) Fonte: TCE, 2004
Figura 4.12 – Localização da bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó, município de São José do Ubá – RJ Fonte: PRADO et al., 2004
86
Destaca-se, na Figura 4.14, a posição geográfica da microbacia de Santa
Maria/Cambiocó, em face das microbacias vizinhas existentes no município e o centro
urbano de São José de Ubá.
Figura 4.14 – Localização da bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó em relação às bacias vizinhas – RJ Fonte: PRADO et al., 2004
4.3.3 Características fisiográficas do sítio experimental
Os parâmetros físicos de uma região hidrográfica são elementos de grande
importância para a análise do comportamento hidrológico. O solo apresenta grande
susceptibilidade à erosão, o que pode ser observado em várias áreas ao longo da
microbacia, devido à ausência de cobertura florestal. O processo erosivo gerado pelo
escoamento superficial vem aumentando consideravelmente, gerando assim veios e
sulcos nas partes declivosas.
87
Segundo estudo realizado dentro da microbacia experimental/representativa de
Santa Maria/Cambiocó, Oliveira (2005) selecionou 13 perfis de solos considerados
representativos da área. Na Figura 4.15, apresentam-se as localizações dos pontos dos
perfis de solos selecionados e, na Tabela 4.7, uma descrição geral dos solos
encontrados na região de estudo.
Figura 4.15 – Localização dos perfis de solos, na microbacia de Santa Maria (azul) e Cambiocó (rosa) Fonte: OLIVEIRA, 2005
88
Tabela 4.7 – Descrição geral dos solos da microbacia Santa Maria/Cambiocó Localização Perfil
de Solo
Classe de Solo Textura Relevo
Santa Maria P04 Argissolo Vermelho-Amarelo
Média / argilosa Ondulado
Santa Maria P05 Cambissolo Háplico léptico
Média / argilosa Ondulado
Santa Maria P06 Gleissolo Háplico Média /argilosa Plano Santa Maria P15 Planossolo Háplico Arenosa / média Suavemente ondulado Cambiocó P20 Neossolo Litólico Média Fortemente ondulado Cambiocó P21 Gleissolo Háplico Média /argilosa Plano Cambiocó P22 Cambissolo Háplico
léptico Média /argilosa Suavemente ondulado
Cambiocó P24 Argissolo Vermelho-Amarelo
Argilosa Fortemente ondulado/ondulado
Cambiocó P27 Luvissolo Háplico Média /argilosa Fortemente ondulado/ondulado Santa Maria P32 Argissolo
Vermelho-AmareloArgilosa Fortemente ondulado
Santa Maria P34 Cambissolo Háplico gleico
Média Plano
Santa Maria P36 Planossolo Háplico Arenosa / média Suavemente ondulado Cambiocó PE Sem descrição Média /argilosa Ondulado
Fonte: OLIVEIRA, 2005
Os solos predominantes na área da microbacia são, na ordem, os cambissolos
(Cambissolos Háplicos nas encostas e Gleissolos Háplicos nas baixadas), e os
Argissolos Vermelho-Amarelos (nos vales ondulados e nas encostas)10.
Em termos de hidrologia, a rede de drenagem da microbacia
experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó é constituída de pequenos
córregos de primeira ordem, dentre os quais, se destacam basicamente dois: o córrego
de cambiocó, com nascente a 230m de altitude, localizada na comunidade de Cambiocó,
na fazenda de propriedade do Sr. Manuel Calixto, e o córrego de Santa Maria, nascente
com 220m de altitude aproximadamente, situada na comunidade de Santa Maria, dentro
da propriedade do Sr. Agostinho Alves. Na fazenda do Sr. João Linhares, ocorre a
confluência dos dois córregos, a uma altitude de aproximadamente 122m, onde o
mesmo passa a receber o nome de Valão Preto11. O córrego do Valão Preto é afluente
10 Para uma descrição pedológica mais detalhada, pode-se consultar o trabalho de Bhering et al., 2005. 11 Valão Preto, nome dado ao córrego formado pela junção dos córregos de Cambiocó e Santa Maria. Segundo moradores das comunidades de Cambiocó e Santa Maria.
89
do Rio São Domingos que, por sua vez, é afluente do rio Muriaé, que drena para o rio
Paraíba do Sul (Figura 4.16).
Figura 4.16 – Rede de drenagem da microbacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó Fonte: Adaptado de OLIVEIRA, 2005
Por meio de uma carta topográfica obtida na escala de 1:10.000, foi possível a
geração de um modelo digital do terreno, utilizando as ferramentas do ARC GIS®,
versão 9.1.
Na Figura 4.17, representa-se o modelo digital de terreno, a área da microbacia e
a rede de drenagem, na qual a topografia está representada através de uma escala de
cores. Destaca-se, ainda, na Figura 4.18, a incidência de pontos cotados com as
respectivas elevações. Constata-se que a microbacia possui um relevo pouco
montanhoso, caracterizando as áreas de baixas elevações concentradas entre 121m e
250m de altitude.
#
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#
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SÃO J OS É
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São José do UbáL aje do Mu r iaéÁrea apr oximada da bacia: 2 7.911 ,179 hec tares
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SÃO JOSÉ
90
Figura 4.17 – Modelo digital do terreno, localização geográfica da rede de drenagem Fonte: Próprio autor
Figura 4.18 – Ocorrência das elevações na microbacia de Santa Maria/Cambiocó Fonte: Próprio autor
Altimetria (m)
121,5798645 - 150
150,0000001 - 200
200,0000001 - 250
350,0000001 - 400
250,0000001 - 300
300,0000001 - 350
600,0000001 - 650
650,0000001 - 651
500,0000001 - 550
550,0000001 - 600
400,0000001 - 450
450,0000001 - 500
Elevação
Elevação Média = 246,030 m Elevação Mínima = 121,271m Elevação Máxima = 651,263 m
Pontos
Elevação Média = 246,030 m Elevação Mínima = 121,271 m Elevação Máxima = 651,263 m
Pontos
Elevação
121.271 254.269 387.267 520.265 653.263
400
300
200
100
92
Fórmula de Ven te Chow:
32,0
64,0160,0S
Ltc = (Eq. 4.3) DAEE (1978)
onde:
tc = tempo de concentração (horas)
L = comprimento do curso d’água principal (km)
S = declividade do curso d’água principal (m/m)
Fórmula de Corps Engineers:
19,0
76,0191,0S
Ltc = (Eq. 4.4) Linsley e Franzini (1978)
onde:
tc = tempo de concentração (horas)
L = comprimento do curso d’água principal (Km)
S = declividade do curso d’ água principal (m/m)
Para se estimar o tempo de concentração da microbacia de Santa
Maria/Cambiocó, foi necessário obter os valores das declividades, que são responsáveis
por controlar a velocidade com que se dá o escoamento superficial. A Figura 4.19
apresenta o mapa de declividades da bacia em estudo, obtido a partir do MDT gerado
para a bacia, em que o curso d’água principal foi divido em trechos para possibilitar o
cálculo da declividade média e o comprimento total do mesmo (Tabela 4.8).
93
Figura 4.19 – Modelo digital do terreno, declividade da microbacia de Santa Maria/Cambiocó Fonte: Próprio autor
Tabela 4.8 – Declividade e comprimento do curso d’água principal Trecho Declividade (m/m) Comprimento (km) Comprimento (ft)
1 0,1260 1,92 6.299,70 2 0,0201 0,36 1.191,64 3 0,3830 0,58 1.919,05 4 0,0493 0,65 2.137,57 5 0,0156 0,89 2.918,26 decl. méd.= 0,05 comp. total = 4,4 comp. total =14.466,22
Fonte: Próprio autor
Utilizando o valor da declividade média e comprimento do curso d’água
principal nas equações de tempo de concentração descritas, encontram-se os respectivos
valores, conforme Tabela 4.9.
0,82000
94
Tabela 4.9 – Valores obtidos para o Tempo de concentração
Fórmulas Tc em horas ( h ) Tc em minutos ( min ) Ranser-Kirpich 0,67 40,2 Johnstone: 2,05 123 Ven te Chow 1,08 64,8 Corps Engineers 1,04 62,4
Fonte: Próprio autor
Em estudo do desempenho das fórmulas de tempo de concentração em bacias
hidrográficas, Silveira (2005) avaliou o desempenho de 23 fórmulas de tempo de
concentração em bacias rurais e urbanas, calculando os seus erros com dados de
arquivos testes retirados de MOPU (1987) para as rurais e dados publicados de Schaake,
Geyer e Knapp (1967) para as bacias urbanas.
No que diz respeito à aplicação de ofício, ou seja, aplicação em bacias rurais, as
fórmulas estudadas pelo autor tiveram desempenhos variados, mas, segundo Silveira
(2005) , das 23 fórmulas testadas, o grupo formado por Kirpich, Ven te Chow e Corps
Engineers obtive melhores resultados. A Figura 4.20 apresenta três exemplos de tempo
de concentração calculado em bacias rurais.
Bacias Rurais
0
1
10
100
1000
0.01 1 100 10000
área (km2)
tc (h
oras
)
Tc obsCorps Eng
Bacias Rurais
0
1
10
100
1000
0.01 1 100 10000
área (km2)
tc (h
oras
)
Tc obsChow
Bacias Rurais
0
1
10
100
1000
0.01 1 100 10000
área (km2)
tc (h
oras
)
Tc obsKirpich
Figura 4.20 – Exemplos de tempos de concentração calculados em bacias rurais Fonte: SILVEIRA, 2005
95
Face ao estudo apresentado e a sua grande aplicabilidade em bacias rurais, as
fórmulas de Kirpich, Ven te Chow apresentaram, segundo o autor, menores erros-
padrão, permitindo realizar observações sobre os desempenhos e comparações entres as
fórmulas testadas. Para cálculo do tempo de concentração, método gráfico, foi
encontrado o valor aproximado de 40 minutos e será adotado o valor de tempo de
concentração para a bacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó o
calculado pela formula Kirpich: 40,2min.
Na Tabela 4.10, são apresentadas como quadro-resumo as características físicas
da microbacia em estudo.
Tabela 10 – Quadro-resumo das características físicas da microbacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó
Área da bacia 13,5km2 Comprimento total dos cursos d’água 8,52km Comprimento do curso d’água principal 4,41km Altitude máxima na bacia 651,262m Altitude média na bacia 246,036m Altitude mínima na bacia 121,271m Altitude do exutório 122,5m Declividade média na bacia 0,34m/m Declividade do curso d’água principal 0,05m/m Tempo de concentração 40,2min
Fonte: Próprio autor
O capítulo 5 refere-se ao monitoramento socioambiental, analisando os
indicadores socioeconômicos e a consistência dos dados hidroclimáticos e
fluviométricos. Também serão verificados os monitoramentos hidroclimático,
hidrossedimentológico e das demandas de irrigação.
96
5 MONITORAMENTO SOCIO-AMBIENTAL
5.1 Indicadores socioeconômicos
O Projeto Gestão Participativa da Sub-Bacia do Rio São Domingos –
GEPARMBH – iniciou suas atividades no município de São José de Ubá, na região
Noroeste Fluminense, em junho de 2003. Teve como um dos objetivos desenvolver
ações para gestão sustentável da bacia hidrográfica do Rio São Domingos, pois a região,
como foi visto em capítulos anteriores, apresenta uma situação de avançada degradação
ambiental, sendo a cultura do tomate de mesa e a pecuária leiteira as principais
atividades rurais. O cultivo do tomate exige grande trato cultural, principalmente o
controle de pragas e doenças, aplicação de fertilizantes e irrigação intensiva.
Uma das atividades do projeto visou implantar modelos de gestão comunitária
dos recursos naturais em pequenas bacias hidrográficas rurais, atividade esta que foi
estruturada pelas equipes do Programa de Engenharia de Produção da COPPE/UFRJ e
desenvolvida em parceria com a equipe de socioeconomia da Embrapa Solos-RJ. Para o
levantamento socioeconômico da região, foi realizada uma pesquisa junto aos
moradores em diversas comunidades do município de São José de Ubá, entre elas, as
comunidades de Santa Maria e Cambiocó.
Para execução de tal pesquisa, um questionário foi previamente elaborado e
validado, através de um censo participativo, isto é, foi realizado por alguns moradores
locais escolhidos pelas próprias comunidades envolvidas em conjunto com técnicos do
projeto. Todo esse trabalho identificou um conjunto de informações e algumas delas, as
mais relevantes para as questões relacionadas à gestão integrada dos recursos hídricos,
são destacadas a seguir. Na Tabela 5.1, são apresentados os resultados do censo
97
populacional. Observa-se que o número de casas e a população residente na comunidade
de Santa Maria superam em muito o da comunidade de Cambiocó.
Tabela 5.1 – Resultado do censo populacional das comunidades de Santa Maria e Cambiocó em 2004
Comunidade Cambiocó Santa Maria Total
Nº Casas 72 139 211 População Total 224 448 672
Fonte: BRANDÃO, 2005
Face às realidades hoje apresentadas nas regiões rurais, devido ao crescimento
das atividades não agrícolas, como descrito no Capítulo 2 (item 2.1), na Tabela 5.2,
apresenta-se o percentual da população adulta em atividades não agrícolas de residentes
adultos das comunidades de Santa Maria e Cambiocó.
Tabela 5.2 - Percentagem da população adulta em atividades não rurais – 2004
Comunidades Cambiocó Santa Maria População de adultos 156 338
Adultos em atividades não agrícolas 67 155 % pop adulta em atividades não agrícolas 42,95 45,86
Fonte: BRANDÃO, 2005
A análise das ocupações dos adultos das duas comunidades mostra o número dos
que trabalharam em outras atividades que não a atividade rural e a percentagem deste
contingente na população adulta em cada comunidade. Observa-se que, em Santa Maria,
esse percentual é 45,86%, não apresentando, embora tenha uma população bem maior,
grande diferença do percentual em atividades não agrícolas da comunidade de
Cambiocó, que foi de 42,95%.
Ter outra fonte de renda, além da proveniente da atividade agrícola é garantir
algum recurso, já que a produção agrícola é incerta a cada ano devido a fatores que o
homem rural não controla, tais como os preços pagos pelos atravessadores e as
condições climáticas. Na Tabela 5.3, estão reunidas todas as atividades declaradas
98
pelos habitantes das duas comunidades, que lhe proporcionam ganhos de renda, sejam
elas atividades agrícolas ou não.
Fonte: BRANDÃO, 2005
Ocupação dos Adultos Cambiocó Santa MariaAgente de saúde 0 2 Administrador de fazenda 0 0 Aposentado 7 41 Aposentado/lavrador 0 3 Aposentado/proprietário rural 1 0 Barbeiro 0 0 Campeiro 0 5 Comerciante 0 4 Desempregado 0 0 Do lar 53 83 Do lar/aposentada 0 2 Do lar/lavradora 6 7 Do lar/lavradora/pensionista 1 0 Do lar/artesã 0 0 Do lar/costureira 1 0 Do lar/pensionista 0 1 Doméstica 0 0 Eletricista 0 0 Encostado 2 4 Estudante 4 14 Estudante/lavrador 1 1 Funcionário DER 0 2 Funcionário público 3 9 Funcionário público/artesã 0 0 Guarda 2 1 Mecânico 1 2 Militar 0 3 Motorista/tratorista 0 4 Lavrador 59 98 Lavrador /aposentado 0 2 Lavrador /filho proprietário 2 0 Lavrador /vereador 0 0 Lavrador /pedreiro 1 0 Lavrador /proprietário 0 3 Lavrador /seg. Obras 0 0 Pedreiro 0 3 Pensionista 0 3 Professor 0 3 Proprietário rural 8 14 Sem renda 1 0 Servente 1 0 Vereador 0 1 Não declarado 2 3 Outros 0 6
Tabela 5.3 – Ocupação dos adultos das duas comunidades - 2004
99
Pode-se constatar que a maioria da população está inserida na atividade de
lavoura, sobretudo considerando que muitos têm mais de uma atividade, com registro de
59 e 98 lavradores em Cambiocó e Santa Maria respectivamente. Destaca-se o grande
número de pessoas do lar e aposentados, considerando as atividades não agrícolas,
seguidas por funcionários públicos e guarda/militares. Outras atividades ainda foram
citadas pelos moradores: barbeiro, doméstica, eletricista, servente e vereador com
poucas observações.
Segundo Santos (2006), foram identificados na região em estudo, envolvendo as
comunidades de Santa Maria e Cambiocó, vários impactos socioeconômicos que podem
ser agrupados em três tipos: conflitos existentes no uso dos recursos hídricos pelos
agricultores; um crescente aumento dos custos de manutenção da infra-estrutura de
produção, inclusive com os solos; diminuição da qualidade vida nas comunidades
locais.
A existência de conflitos pelo uso dos recursos hídricos ocorre entre os
agricultores, especialmente no período de estiagem, período este em que é desenvolvido
o cultivo de inverno – plantações de tomate. Isso porque aqueles situados a montante
dos cursos d’águas querem viabilizar o seu cultivo e, para tal, constroem pequenas
barragens e reservatórios, diminuindo o volume de escoamento para os agricultores
situados mais a jusante.
Muitos conflitos surgem, também, devido aos diferentes interesses pelas águas.
Alguns proprietários exploram esses recursos, formando grandes reservatórios, com fins
lucrativos, como, por exemplo, o “pesque-pague” (Figura 5.1).
E importante ressaltar que, objetivando minimizar esses problemas, a prefeitura
construiu poços para o abastecimento doméstico em algumas comunidades rurais. E, em
algumas situações, é enviado o caminhão-pipa para resolver os problemas de
abastecimento d’água.
100
Figura 5.1 – Barragem e reservatório construídos por agricultores para fins lucrativos Fonte: Acervo próprio
O aumento do custo de manutenção da infra-estrutura decorre de uma síntese de
todos os custos associados aos problemas ambientais que ocorrem na região. Nesse
sentido, somam-se os custos com insumos agrícolas para reposição de nutrientes (perda
de fertilidade), de combustível para bombeamento de água, por vezes utilizada para rega
e de áreas mais longínquas ou de acesso mais difícil (escassez de água), manutenção de
estradas e cercas (em decorrência de processos erosivos), bem como os custos sociais
decorrentes da deterioração dos recursos hídricos, enquanto bem público não exclusivo
(SANTOS; CASTRO, 2005).
A diminuição da qualidade de vida é representada por elementos como
problemas de saúde, falta de saneamento, perda de renda, falta de acesso a terra, ao
crédito rural, à educação, uso indevido de agrotóxicos, entre outros. Pode-se dizer, de
um modo geral, que a população dependente da agricultura de pequeno porte (familiar
ou não) vem passando por um processo de degradação de sua qualidade de vida.
De acordo com dados do Ministério do Desenvolvimento Social e Combate a
Fome, em 2005, o município de São José de Ubá apresentou índices de
desenvolvimento modestos e um número considerável de famílias vivendo abaixo da
linha de pobreza. A Figura 5.2, por exemplo, apresenta a evolução da ocorrência de
morbidades no município de São José de Ubá, cuja gravidade exigiu internação
hospitalar. Ressalta-se a tendência crescente no número de casos ao longo do tempo,
101
uma vez que não se registrou nenhuma grande epidemia nacional ou mesmo regional
que pudesse ser explicada por outros fatores. A deterioração dos corpos hídricos e do
ambiente de um modo geral pode estar contribuindo significativamente para o aumento
desse tipo de doenças, que refletem a insuficiência dos serviços de saneamento,
traduzindo-se em perda da qualidade de vida nestas áreas (SANTOS, 2006).
Figura 5.2 – Evolução do número de ocorrências de doenças infecciosas e parasitárias com necessidade de internação no município de São José de Ubá Fonte: DATASUS (apud SANTOS, 2006)
Em relação às condições socioeconômicas da região em estudo, cabe ressaltar os
dados de pesquisa feita junto às comunidades de Santa Maria e Cambiocó no município
de São José de Ubá (Tabela 5.4), cujas maiores dificuldades em saúde não foram
verbalizadas como sendo determinadas doenças, mas sim a infra-estrutura precária que
prejudica a prevenção, o diagnóstico e o tratamento de qualquer doença. Os problemas
dessa infra-estrutura derivam dos arranjos sociais, econômicos e políticos locais.
102
Tabela 5.4 – Maiores dificuldades das comunidades de Santa Maria e Cambiocó relacionadas à saúde
Maiores Dificuldades das Comunidades relacionadas à Saúde 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Total
Santa Maria
2,4%
7,3%
29,3%
7,3%
9,8%
4,9%
9,8%
2,4%
22,0%
2,4%
2,4%
100%
Cambiocó
4,8%
14,3%
4,8%
14,3%
4,85
28,6%
4,8%
14,3%
9,5%
100%
Fonte: Adaptado de COSTA; TOSTO, 2005
Legenda: 1 – Transporte 2 – Falta de médico 3 – Comprar remédio 4 – Hospital/Pronto-socorro 5 – Nenhuma/a gente quase não adoece 6 – Outros 7 – Transporte e comprar remédio/Hospital/Médico 8 – Transporte e médico/Remédio/Outros 9 – Transporte e remédio/Ambulância/Posto de Saúde 10 – Falta médico e comprar remédio 11 – Falta hospital e médico/Comprar remédio 12 – Falta médico/Comprar remédio e transporte Observa-se que, na comunidade de Santa Maria, a maior dificuldade é “comprar
remédio”, com 29,3% das respostas, seguido da categoria composta “falta médico e
comprar remédio”, com 22%. Em Cambiocó, a categoria composta “transporte, comprar
remédio, falta de hospital e de médico” responde por 28,6% das respostas, o que, em
parte, pode ser explicado pelo fato de ser uma pergunta muito abrangente e, ao mesmo
tempo, que expressa as maiores necessidades relacionadas à saúde dos habitantes da
comunidade.
5.2 Monitoramento hidroclimatológico
Para o monitoramento hidroclimatológico, foram instalados, estrategicamente
posicionados, três termopluviômetros. Os instrumentos foram posicionados de forma a
representar as características topográficas da bacia experimental/representativa. Assim,
um posto foi localizado próximo à comunidade de Cambiocó: C10 (posto Cambiocó),
103
onde se verificam as cotas altimétricas mais elevadas; outro, localizado mais próximo
ao exutório da bacia (onde está localizada a seção de monitoramento fluviométrico):
C11 (posto João Linhares)13, que apresenta as cotas mais baixas e o outro, localizado
mais próximo à comunidade de Santa Maria: C12 (posto Santa Maria), que se
caracteriza por apresentar cotas altimétricas intermediárias. A Figura 5.3 apresenta a
localização dos termopluviômetros e da seção de monitoramento fluvial na bacia de
estudo. Detalhe da localização da bacia de estudo em relação à bacia hidrográfica do rio
São Domingos e, por sua vez, em relação ao rio Muriaé em Itaperuna é mostrado na
figura 4.16. E ainda, na figura 4.1, a localização das cidades de Itaperuna, Miracema e a
sede do município de São José do Ubá, ambas do capítulo anterior.
Após a implantação do posto fluviométrico, o local de monitoramento
termopluviométrico passou a ser coincidente com a seção fluviométrica. E o posto
denominado João Linhares passou a receber o código C13.
O equipamento para monitoramento termopluviométrico é um instrumento
experimental desenvolvido na UERJ (Universidade do Estado do Rio de Janeiro) no
âmbito da pesquisa dos professores Miranda, Pereira e Monat (2002). O aparelho é
constituído de termoplástico do tipo PVC ou ABS14, conforme esquema de coleta e
armazenamento dos dados apresentado na Figura 5.4. As peças maiores, tais como o
copo cilíndrico do pluviômetro, são usinadas em PVC, já as menores e mais complexas
(como sistema basculante para coleta de chuva e suportes) são injetadas em ABS. A
cada esgotamento da báscula, que tem capacidade para 0,17 mm, é registrado um pulso
que, posteriormente, de acordo com a programação do equipamento, será convertido no
total de mm de chuva. Na configuração básica da estação termopluviométrica proposta
por Miranda, Pereira e Monat (2002), os valores do tempo, da temperatura do ar e do
total de chuva precipitado são armazenados em um microcontrolador desenvolvido pela
Microchip Technology Inc. (MICROCHIP TECHNOLOGY INC, 2000). Entre outubro
de 2003 e outubro de 2004, foi instalada a versão do instrumento que só registra totais
pluviométricos, totalizando-os a cada 24 horas. A partir de novembro de 2004, esses
equipamentos foram substituídos pelo modelo mais atual do instrumento que possibilita
a inferência dos totais pluviométricos e da temperatura média em intervalos menores de 13 Esse posto, conforme será descrito mais tarde no texto, teve o monitoramento paralisado logo depois do início da operação do posto fluviométrico, já que o equipamento para monitoramento fluviométrico tem acoplado aparato para monitoramento das chuvas e das temperaturas. 14 Tipo de plástico utilizado em alguns equipamentos, apresenta rigidez maior do que os plásticos do tipo PVC.
104
tempo. Nesse caso, o instrumento foi programado para intervalos de 15 minutos. Esses
termopluviômetros (Figura 5.5 a e 5.5b) foram primeiramente, em sua versão mais
simples, cedidos pelo Professor Ricardo A.C. de Miranda e, na versão mais atual,
comercializados pela ONG OLHAR 21.
Posto Termopluviométrico Posto Fluviométrico
Cambioc
Santa Maria
Figura 5.3 – Pontos de instalação dos pluviômetros na microbacia de Santa Maria e Cambiocó Fonte: Adaptado MENEZES et al., 2006
105
Figura 5.4 – Diagrama do sistema de coleta de dados16 meteorológicos da estação termopluviométrica de baixo custo. Fonte: MIRANDA; PEREIRA; MONAT (2002).
Figura 5.5 – Instrumentos de monitoramento termopluviométrico no posto Santa Maria (C12), altitude 156 m17 Fonte: Acervo próprio 16 Os pluviômetros utilizados para coleta de dados, são os de báscula. Esse tipo de sensor automático de medida da chuva é de baixo custo e de simples operação. Ressalta-se, no entanto, o estudo realizado por Sentelhas e Caramori (2002) sobre as inconsistências na medida da chuva com pluviômetros de báscula.em estações meteorológicas automáticas. 17 Na foto (a), observa-se, à esquerda, o Dr. Pedro Freitas, coordenador, na época, do Projeto Aqüíferos e, à direita, o professor Ricardo A. C. de Miranda, da UERJ. Na foto (b), o pesquisador Marconi Fonseca de Moraes.
(a) Implantação do modelo de totais diários pluviométricos (out /2003)
(b) Modelo termopluviométrico e de ajuste temporal (nov/2004)
106
O posto C13, como dito anteriormente, difere no seu funcionamento em relação
aos demais postos termopluviométricos, pois o mesmo é acoplado a um data logger,
ajustado para armazenamento de dados de 15 em 15 minutos, cujo fornecimento de
energia para a bateria de 12 volts é feito através de um painel solar de 5W. Toda a
precipitação é conduzida por um funil a um dispositivo interno, o qual, a cada volume
predefinido que entra por gravidade, procede a um descarte dessa massa de água, ao
mesmo tempo que é posicionada uma segunda caçamba. A cada evento, um pulso
elétrico é enviado ao logger que o integra e armazena em memória. Como se sabe que a
cada pulso ocorreu a passagem de um volume conhecido, pode-se, a partir daí, pelo
sensor, determinar quantos mm precipitaram. A Figura 5.6 mostra a instalação do
sensor de precipitação e do sensor de temperatura acoplados aos sensores da estação
fluviométrica.
Figura 5.6 – Sensor de temperatura e pluviômetro (C13), instalado junto à estação fluviométrica Fonte: Acervo próprio
Após a instalação das estações pluviométricas (outubro de 2003), iniciaram-se o
monitoramento e a coleta dos dados. Para tanto, todos os três postos instalados na bacia
eram visitados diariamente, entre 9h e 10h da manhã. As leituras observadas foram
sensor de precipitação
sensor de temperatura
107
anotadas18 em uma caderneta (Tabela 5.5), tomando-se o cuidado de observar sempre
as condições climáticas. A manutenção das estações foi realizada de forma periódica e
consistia em limpeza, substituição de baterias e aferições.
Tabela 5.5 – Cabeçalho das cadernetas utilizadas para anotar, diariamente,
as leituras registradas pelos pluviômetros
POSTO PLUVIOMÉTRICO: _____ MÊS___________ANO______
DIA HORA
LEITURA
PRECIPITAÇÃO
(mm)
CLIMA OBS
Fonte: Próprio autor
Posteriormente, em novembro de 2004, quando foram substituídos os
pluviômetros pelos termopluviômetros instalados precisamente nos mesmos pontos da
microbacia onde se processava o monitoramento anterior19, iniciou-se um novo
procedimento para a aquisição dos dados. As estações termopluviométricas foram
ajustadas para obtenção de dados num intervalo de tempo de 15 em 15 minutos,
armazenando-os, facilitando e aumentando a discretização do intervalo de tempo de
aquisição dos dados registrados. As visitas às estações passaram a ser quinzenais,
quando se elaborou uma ficha descritiva para cada estação (Anexo A).
Para a coleta dos dados, conectava-se à estação um palm desktop, cujos dados
baixados eram posteriormente transferidos para um microcomputador, que, através de
um programa executável (Db2asc), converte os valores para mm de chuva. As limpezas
e a substituição de baterias se processaram de forma rotineira a cada ida ao campo para
coleta de dados.
18 Para aquisição das leituras, foi contratado um técnico, residente na bacia de Santa Maria/Cambiocó. 19 Exceto para o pluviômetro 11, posto João Linhares, para o qual o local passou a ser a própria seção fluviométrica.
A B C D
108
O procedimento de monitoramento para aquisição de dados do
termopluviômetro C13 será explicado seção 5.3, quando for descrito o monitoramento
da estação fluviométrica.
5.3 Monitoramento hidrossedimentométrico
5.3.1 Escolha do local
Para o estabelecimento da seção fluviométrica, foi realizado um estudo,
procurando relacionar o local mais favorável à obtenção de dados, visando a um menor
custo resultante das instalações e infra-estrutura necessárias à instalação do posto.
Ainda, como será detalhada mais adiante, a escolha da seção foi limitada e
contextualizada, respeitando a população local, conforme a organização estabelecida
dentro dos preceitos da gestão participativa.
Efetuou-se um levantamento do trecho do rio no ponto de encontro dos córregos
de Santa Maria e Cambiocó, local escolhido para o monitoramento. Este teve como
objetivo ressaltar as características físicas de que depende a estabilidade da relação cota-
descarga, sendo determinado para o ponto de instalação da seção de monitoramento um
leito com base rochosa (Figura 5.7).
Figura 5.7 – Local da estação fluviométrica: leito rochoso Fonte: Acervo próprio
Local da estação
109
A seguir são discutidos os diversos aspectos que foram levados em conta na
análise do local para instalação da estação fluviométrica.
(i)A natureza do leito
Após a junção dos dois córregos, o curso d’água percorre um leito rochoso, de
maior estabilidade, não possuindo formação de meandros e apresentando uma
declividade favorável ao estabelecimento da curva chave. Nota-se ainda a existência de
uma pequena barragem a montante do leito rochoso, propiciando o controle da descarga
e a facilidade na implantação da régua linimétrica. Vale ressaltar que, a jusante do leito
rochoso, o rio não recebe nenhum afluente, o que assegura a não-existência de cheias
eventuais, e/ou formação de remanso.
(ii) Vegetação
O recobrimento vegetal ao longo da margem propicia uma estabilidade das
margens e não gera resistência significativa ao escoamento.
(iii) Variação do nível
De grande importância, mas de difícil apreciação para as condições do
escoamento no local. Observa-se variabilidade interanual e, segundo moradores locais,
os níveis de cheia chegam em algumas ocasiões a atingir o nível da estrada, levando a
um desnível de 4m em relação ao seu leito natural. Essas informações, adquiridas já nas
primeiras visitas de reconhecimento do local, contribuíram para a estratégia estabelecida
para o monitoramento, levando inclusive à opção de estabelecimento de seção de
monitoramento mista e construção de uma pequena ponte de madeira para infra-
estrutura no monitoramento nas épocas de cheia.
A regularidade do trecho de escoamento a montante da seção de medição foi um
fator importante a considerar para a seleção do local. Foi analisada também a facilidade
existente para a operação do processo de medição, como, por exemplo, as condições
favoráveis para a construção da ponte suspensa para a medição de velocidades do fluxo
da água com uso de molinetes na época de cheia.
Observa-se que a pequena travessia pavimentada existente no local seria
extremamente conveniente para o estabelecimento do posto. No entanto, verificou-se
uma grande rejeição por parte da população residente, que usa o local para pesca, área
111
Figura 5.9 – Ponte construída para monitoramento fluviométrico (dez. 2004) Fonte: Acervo próprio
No posto fluviométrico, além dos níveis d'água a montante do vertedor, estão
sendo monitoradas as alturas pluviométricas, as temperaturas e a concentração de
sedimentos. O monitoramento é automático, para o qual foi selecionada uma estação
SOLAR 2000 (SOLAR INSTRUMENTAÇÃO LTDA). Nas Figuras 5.10 a, b e c, são
apresentados a localização da estação e os pontos importantes para o monitoramento.
Foi construído um pilar de concreto a montante do vertedor, onde foram posicionados
os sensores de nível e de sedimentos, sendo fixada também uma régua linimétrica em
alumínio anodizado, com escala graduada de 1cm em 1cm .
Travessia Pavimentada Existente
Ponte Suspensa Construída
Vertedor
112
(a) Localização da estação Solar, junto ao posto fluviométrico
(b)21 Estação solar – monitoramento das alturas pluviométricas, as temperaturas, a concentração de sedimentos, níveis e vazões
Figura 5.10 (a, b e c) – Detalhamento do posto fluviométrico Santa Maria/Cambiocó Fonte: Acervo próprio
Na Tabela 5.6, são apresentadas as características e componentes da
estação SOLAR 2000. Os sensores de temperatura, de nível, de concentração de
21 Observa-se, à direta da estação, a bolsista de iniciação científica da UERJ Priscila Ribeiro Moreira e o Professor Rui Carlos Vieira da Silva, quando na visita ao campo, juntamente com a Professora Luciene Pimentel da Silva e o próprio autor em 9 de agosto de 2005, para acompanhar o monitoramento das estações pluviométricas e fluviométrica.
Estação Solar
Pilar
Vertedor
(c) Régua linimétrica
113
sedimentos e pluviômetro de báscula operam integrados a um logger para
armazenamento de dados, painel solar e bateria de 12v (Anexo B).
Tabela 5.6 – Estação Hidrossedimentológica SL 2000 MIM, SOLAR Instrumentação Ltda.
COMPONENTES DEFINIÇÃO ESPECIFICAÇÃO
Coletor de dados Transporta dados da estação para o Laboratório
Comporta-se como um computador para a estação e como uma estação para o computador
Data-Logger Armazenamento de dados Memórias EEPROM (15 min, 31750 registros)
Painel solar Energia 5 W ou 10 W
Bateria Energia 7.0 Ah, 12 v
Data-tempo Relógio próprio de bordo Programar o intervalo de tempo para totalização dos dados (20s até dias)
Sensor de nível Coluna-d'água Funciona imerso na água, no ponto em que se deseja medir. Valendo-se de um sinal elétrico, quantifica a pressão da coluna d'água desde o sensor até a superfície livre, a atmosfera.
0.0 – 3.5 m
Sensor de Sedimentos Sedimentos em suspensão Massa em suspensão (opaca). Funciona com base em sensores de luz; refletindo ou impedindo a passagem da luz.
0 – 2500ppm
Pluviômetro Tipo “tipping-bucket” Resolução 0.254 mm - passível de calibração
Obs.: A estação não é acompanhada de notebook. Fonte: PIMENTEL et al. (2005)
A operação do posto iniciou-se em abril de 2005. Em janeiro, foi feita a
calibração do vertedor no local, onde, através de medições21 com uso de micro-molinete
fluviométrico em diferentes estágios do nível d'água, desenvolveu-se a curva de
calibração para vertedor (Figura 5.11).
No Anexo C, é apresentada a tabela para o cálculo das velocidades, o
levantamento de pontos na seção de monitoramento e as vazões obtidas com o micro
21 As medições de descarga para calibração do vertedouro contaram com o apoio da CPRM.
114
molinete. A partir deste estudo, concluiu-se que seria aceitável considerar o valor do
coeficiente da equação teórica para vertedor tipo cipoletti (Trindade Neves, 1979), igual
a 1,86. Assim foi então estabelecida a curva-chave para as vazões do vertedor (Figura
5.12), que foi aplicada na determinação das mesmas.
Figura 5.11 – Calibração do vertedor: uso micro molinete
Fonte: Acervo próprio
Figura 5.12 – Curva-chave – seção vertedouro – posto fluviométrico Fazenda João Linhares Fonte: PIMENTEL et al., 2005
115
Para medições de vazões médias e máximas, realizaram-se algumas medições
pelo método do molinete. Nesse caso, um molinete Teledine Gurley, para o
levantamento das velocidades, foi devidamente ajustado e calibrado no Laboratório
(Hidromec Cia. Ltda. – RJ). Essas medições de vazões para vertedor afogado foram
feitas usando a ponte suspensa, sendo acoplada uma “vara” de ferro ao molinete,
possibilitando assim o seu posicionamento no sentido do fluxo d’água (Figura 5.13).
No Anexo D, são apresentados os pontos de medição da descarga líquida para o
vertedor afogado.
Figura 5.13 – Medições de velocidades com molinete, período de cheia: posto fluviométrico João Linhares Fonte: Acervo próprio
Ao todo, foram feitas cinco medições com o vertedor afogado, cobrindo a
variação de níveis d’água entre 22cm e 45cm. A partir de algumas tentativas de ajuste
de tendência no Programa Computacional EXCEL®, foi estabelecida a curva-chave
116
para esse trecho. A representação gráfica do ajuste, a equação e o coeficiente de
determinação (R2) para a função escolhida são apresentados na Figura 5.14. Essas
medições não cobrem, no entanto, toda a amplitude de variação dos níveis d’água.
Verificou-se que, em junho e dezembro de 2005, janeiro, fevereiro e abril de 2006, o
nível máximo observado nas medições foi ultrapassado. No futuro, serão feitos outros
estudos e medições no sentido de estender o trecho superior da curva-chave. No
momento, no entanto, para efeito de cálculo das vazões médias mensais e estimativas de
disponibilidade hídrica, não foram adotadas na estimativa das vazões essas cotas
extremas.
Figura 5.14 – Curva-chave – seção vertedor afogado – posto fluviométrico João Linhares Fonte: Próprio autor
Conforme recomendado na literatura Jaccon e Cudo (1989), foram instaladas
duas referências de nível (RNs) locais no posto fluviométrico. Isso permite, numa
eventualidade, por motivos de enchentes ou atos de vandalismo, o restabelecimento da
localização das réguas e todo o aparato do posto. Para isso, foram realizados junto à
seção de monitoramento, o levantamento planialtimétrico e o perfil longitudinal do
117
posto com as marcações de 2RNs (Anexo E). Na Figura 5.15, podem ser identificados
o RN1 (parafuso chumbado diretamente sobre a rocha), situado à margem esquerda da
seção de monitoramento e o RN2 (placa de bronze, com base de concreto, fixada ao solo
próximo à base da ponte suspensa), situado à margem direita.
Figura 5.15 – Posicionamento das Referências de Nível – posto fluviométrico João Linhares Fonte: Acervo próprio
As visitas ao posto fluviométrico foram, até recentemente, em média, semanais23
e, atualmente, têm sido quinzenais. Nessas visitas, são verificadas as condições de
operação de todos os sensores e do pluviômetro; são feitas, quando necessárias, capina e
limpeza do terreno; é observada a existência de carga na bateria; a troca de elementos
quando necessária e download dos dados com auxílio do notebook ou do coletor de
dados da estação (Anexo F). Posteriormente, nesse caso, os dados são transferidos em
escritório para PC e armazenados em arquivos digitais/banco de dados. Foi
23 Embora a autonomia da estação para monitoramento em intervalos de 15 minutos seja maior que sete dias, a visita tem sido semanal de forma a minimizar falhas de observação. Após o término das obras do posto fluviométrico e instalação do posto, foram observadas falhas devido a defeitos na estação com necessidade de substituição de componentes, sendo que, em uma das vezes, verificaram-se perda de dados. Verificou-se ainda um evento de vandalismo no sensor de nível.
RN1
RN2
118
desenvolvida, conforme prática dos serviços de operação da CPRM, a ficha descritiva
da estação (Anexo G). A cada visita, é desenvolvido um pequeno relatório, informando
as condições encontradas e os serviços realizados.
O monitoramento foi programado na estação para intervalos de 15 minutos. A
equação de calibração do sensor de níveis24 foi desenvolvida em laboratório pelo
fabricante da estação SOLAR, mas, devido à magnitude dos níveis observados, foram
necessários alguns ajustes no local. Nas Figuras 5.16 e 5.17, são apresentadas algumas
das telas do software da Estação da SOLAR para configuração do aparato de
monitoramento. A equação de calibração do sensor de sedimentos foi feita através de
estudos que envolvem a coleta de amostras de solo na bacia hidrográfica e análises
laboratoriais.
Figura 5.16 – Tela de configuração da estação SOLAR, ajustada para intervalos de 15 minutos entre as leituras
24 O sensor de níveis é posicionado no fundo da calha fluvial e é, na verdade, um sensor de pressão. Considerando pressão atmosférica de referência igual a zero, é determinada e registrada a profundidade do curso d'água naquela seção.
119
Fonte: Próprio autor
Figura 5.17 – Tela para a edição da expressão de escolha ou edição da curva-chave Fonte: Próprio autor
Em 2 de novembro de 2005, para se ter uma melhor representação e segurança
na obtenção dos dados de nível d’água do posto fluviométrico, foi instalado um novo
aparato para monitoramento dos níveis d’água. A nova estação é de fabricação da
Novus Produtos Eletrônicos Ltda. O software para configuração e aquisição dos dados é
o LogChart versão 1.20, que realiza a comunicação com o LogBox ligado ao sensor de
nível. Na Figura 5.18, são apresentadas as localizações dos aparatos de monitoramento
da NOVUS e o da SOLAR.
O LogBox é um equipamento microprocessado, dotado de memória não volátil,
que realiza aquisição de dados. Com o LogChart, é possível realizar a configuração de
parâmetros do LogBox, coletar dados do período de aquisição, visualizar estes dados e
salvá-los. Os requisitos mínimos de sistema para executar o LogChart são:
– microcomputador 486 IBM-PC compatível com 8MB de RAM, 5MB de disco
rígido e um monitor SVGA;
– sistema operacional Windows 95 ou windows NT.
120
Figura 5.18 – Localização das estações SOLAR e NOVUS Fonte: Acervo próprio
Na próxima seção, são apresentados os dados obtidos no período de
monitoramento, dos postos pluviométricos e fluviométricos, bem como a análise de
consistência dos mesmos.
5.4 Análise de consistência de dados hidroclimáticos e fluviométricos
5.4.1 Dados pluviométricos
Apresenta-se a análise dos dados pluviométricos coletados nos três postos da
microbacia experimental/representativa de Santa Maria/Cambiocó. Inicialmente, foram
instalados, no ano de 2003, pluviômetros totalizadores de altura de chuva com memória.
Nessa época, havia um operador que, todos os dias pela manhã, fazia visita aos três
locais, anotando o total de chuva em 24 horas. Posteriormente, em novembro de 2004,
Estação Solar
Estação Novus
121
esses pluviômetros foram substituídos por termopluviômetros automáticos. Os meses
em que ocorreram falhas não foram representados. Ressalta-se que o monitoramento,
embora sempre no mesmo local, foi feito por instrumentos diferentes em 2003 e 2004.
Em termos de totais anuais, a análise dos valores obtidos foi dificultada devido
às falhas no monitoramento. Observou-se coerência nos valores monitorados nos três
postos da bacia experimental e dos mesmos com os valores de Itaperuna. Devido à
proximidade do local em estudo com o município de Itaperuna, aproximadamente 35km
de distância, adotou-se, para efeito de comparação e confiabilidade dos dados obtidos na
microbacia experimental/representativa, o posto pluviométrico situado em Itaperuna.
Não foi observado comportamento tendencioso dos postos entre si ou do
comportamento dos três postos da bacia em estudo com o posto do INMET em
Itaperuna.
Na Figura 5.19, são apresentas as dispersões de pontos, relacionando os totais
mensais observados nos postos na bacia experimental e de cada um desses com os
valores observados em Itaperuna. Pode-se notar que, para o ano de 2005, através da
inclinação da linha de tendência, os maiores índices pluviométricos concentraram-se em
Itaperuna. Para o gráfico d, essa afirmativa não é valida. O posto C13 totalizou índices
maiores que em Itaperuna. Os dados entre os postos C10, C12, C13 e Itaperuna
apresentaram uma boa correlação, com exceção do posto C11 (gráfico b), que, além de
possuir poucos dados, pois o equipamento foi retirado, aqueles obtidos encontram-se
afastados da linha de tendência. Nota-se ainda que os totais mensais precipitados em
2006 foram menores em comparação com o ano de 2005. Menores também foram os
índices pluviométricos de Itaperuna com relação aos postos. O gráfico f foi o que
melhor se correlacionou com os dados de Itaperuna. Os gráficos e e g apresentam
pontos mais dispersos, mas nota-se uma compatibilidade da variação da chuva entre os
postos na microbacia e o posto de Itaperuna.
122
(a) C10 X Itaperuna (b) C11 X Itaperuna
(c) C12 X Itaperuna (d) C13 X Itaperuna
(e) C10 X Itaperuna (f ) C12 X Itaperuna
(g) C13 X Itaperuna
Figura 5.19 – Comparação dos dados de chuva entre postos da bacia Santa Maria/Cambiocó e Itaperuna: anos 2005 e 2006
123
Na Figura 5.20, são apresentados os totais mensais observados ao longo do
tempo. No ano de 2003, as diferenças nos dados coletados entre os postos
pluviométricos C10, C11 e C12 não foram tão significativas, mas percebe-se que, nos
postos instalados na cabeceira da microbacia – C10 e C12 –, os índices pluviométricos
são maiores. Para esses meses de 2003, no posto de Itaperuna, o total precipitado foi
menor do que os totais registrados na microbacia. Esse comportamento, mais ou menos,
se repete ao longo dos anos, com exceção para março e, sobretudo, abril de 2005, em
que o total observado em Itaperuna superou bastante àqueles observados na bacia
experimental. No ano de 2004, nos meses de março, junho e julho, nota-se uma maior
incidência de chuva no exutório da microbacia representativa do que na cabeceira,
acontecendo o inverso do que foi observado em 2003.
A maior concentração de precipitação para o ano de 2004 ocorreu em janeiro,
chegando a ultrapassar 400mm em cada posto. No decorrer dos outros meses, esse valor
foi diminuindo até o mês de julho, que registrou aproximadamente 51mm em cada
posto. Em Itaperuna, no período de junho a novembro, o total mensal precipitado não
ultrapassou 20mm. Destaca-se que não houve precipitação durante o mês de novembro.
A ausência de dados no período de agosto de 2004 a janeiro de 2005 deveu-se a
problemas na coleta de dados dos pluviômetros e termo pluviômetros.
Em 2005, a partir do mês de abril, o termopluviômetro C11 foi substituído pelo
C13, acoplado à estação fluviométrica. Nota-se que o mesmo apresenta sempre valores
de precipitação no exutório da bacia maiores do que na nascente dos córregos,
estendendo esse comportamento também para o ano 2006. Ressalta-se a possibilidade
de comportamento tendencioso entre os equipamentos. Já que essa tendência coincide
com a substituição do instrumento de monitoramento no exutório da bacia experimental.
Observa-se ainda, para o ano de 2005, um período de estiagem entre os meses de junho
a agosto. Já em dezembro de 2005, nota-se que praticamente a incidência de chuva foi
reduzida à metade, se comparada à do mês de dezembro de 2003.
Para o ano de 2006, observa-se também que as maiores precipitações ocorreram
no exutório da bacia, registros do posto C13, em comparação com os postos instalados
na cabeceira, C10 e C12. O comportamento de redução de chuvas no decorrer dos
meses é também constatado pelos registros do posto de Itaperuna.
De fato, observou-se, ao longo do período de monitoramento, variabilidade
interanual no comportamento das chuvas. Após a substituição do pluviômetro,
124
constatou-se a tendência de observação de maiores totais no exutório do que nas partes
mais altas da bacia. Infelizmente, não foi possível superposição no monitoramento com
os dois instrumentos, de modo a afirmar, com maior certeza, que esta é uma tendência
de fato na distribuição espacial das chuvas. Na bacia experimental, os maiores totais
foram observados nos meses de dezembro de 2003, da ordem de 400mm, e janeiro de
2004, da ordem de 500mm. Ressalta-se, no entanto, que, nesse período, o instrumento
de monitoramento foi diferente do que o utilizado nos outros anos. O período de
estiagem se concentra entre os meses de abril a setembro. O período de estiagem mais
crítico foi observado no ano de 2006, nos meses de junho, julho e agosto. Confirma-se
essa situação com os dados de Itaperuna, no mesmo período em 2006, quando foram
observados valores mínimos.
125
Figura 5.20 – Comparação entre os dados pluviométricos coletados na microbacia representativa de Santa Maria/Cambiocó e o posto de Itaperuna.
Comparação das Precipitações entre as Estações
0
100
200
300
400
500
600
Out
ubro
Nov
embr
oD
ezem
bro
Jane
iroFe
vere
iroM
arço
Abril
Mai
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Abril
Mai
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Sete
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oO
utub
roN
ovem
bro
Dez
embr
o
Meses
Prec
ipita
ção
(mm
)
C 10 C 11 C 12 C 13 Itaperuna
2004 20052003 2006
126
5.4.1.1 Análise das intensidades de chuva
Ressalta-se que os dados para análise são referentes aos anos de 2005 e 2006,
visto que, a partir de janeiro de 2005, iniciou-se o monitoramento dos dados de chuvas
discretizados. Os intervalos de tempo analisados foram: 15, 30, 45, 60, 75, 90 minutos.
a) Período de maior precipitação
A maior concentração de chuva ocorreu no mês de dezembro no ano de 2005. As
intensidades de chuva em cada posto, para os mesmos intervalos, foram variadas. Para o
posto C12 e C13, as máximas intensidades foram de 15,81mm/h num intervalo de
45min e de 36,04mm/h com intervalo de 15min, ambas registradas no mês de dezembro
de 2005. Já para o posto C10, a máxima foi de 14,41mm/h num intervalo de 90min em
janeiro de 2006.
As intensidades de chuvas foram classificadas de acordo com a Tabela 5.7,
segundo a qual, para o posto C10 e C12, obtiveram-se intensidades suaves e moderadas
e, no C13, além de suaves e moderadas, intensidades fortes.
Tabela 5.7 – Classificação das intensidades de chuva
Intensidades(mm h –1) Classificação
< 2,0 Suave
2-20 Moderada
20-50 Forte
50-90 Muito Forte
>90 Torrencial
Fonte: MACEDO, J. R. (2005)
b) Período mais seco
O mês de agosto de 2005 foi o que menos totalizou índices pluviométricos nos
três postos. As intensidades foram da ordem de 0,68mm/h, 1,32mm/h e 1mm/h para os
postos C10, C12 e C13, respectivamente, sendo elas classificadas entre suaves e
moderadas.
127
5.4.1.2 Análise dos períodos mais chuvosos e mais secos
a) Mês com menor precipitação
Com base nos dados de chuva do período de outubro de 2003 a agosto de 2006,
o mês de maio de 2004 foi o mais seco. Foram registrados 29, 28, 29 dias secos para os
postos C10, C11 e C12, respectivamente. Em Itaperuna, foram registrados 25 dias
secos.
b) Período mais longo sem chuva.
Maio foi o mês mais seco, em média 29 dias sem chuva, mas o período mais
longo sem chuva deu-se entre os meses de junho e julho de 2004, quando os três postos
totalizaram 33 dias secos. Em Itaperuna o período mais longo ocorreu entre os meses
de agosto e setembro de 2004, com 20 dias secos.
c) Análise da época mais chuvosa e da mais seca
A região apresenta um período chuvoso que vai de outubro até abril. O mês de
janeiro de 2004 foi o que apresentou os maiores índices pluviométricos para os postos
de Santa Maria/Cambiocó, sendo esses valores da ordem de 500mm. Analisando dados
do mesmo período, em Itaperuna, o mês mais chuvoso foi março de 2006, com
299,4mm. O período mais seco corresponde aos meses de junho, julho e agosto. No ano
de 2006, nesse período, os totais mensais precipitados variaram entre 3,50 e 10mm.
Tanto na área de estudo quanto em Itaperuna, junho foi o mês mais seco.
5.4.2 Dados de temperaturas Os dados adquiridos no monitoramento das temperaturas através dos três
termopluviômetros instalados na microbacia experimental de Santa Maria/Cambiocó
são apresentados através das médias diárias no período de fevereiro de 2005 a agosto de
2006. Os dados são representados de forma comparativa entre os registros dos postos
C10, C11, C12 (instalados em novembro de 2004) e C13 (substitutiva do C11), além da
comparação destes postos com os dados dos postos de Itaperuna e de Miracema24.
24 Dados obtidos do site http://www.inmet.gov.br. Posto climatológico principal de Itaperuna situado no no município de Itaperuna, de responsabilidade do INMETE. A localização dos municípios de Itaperuna e Miracema em relação ao município de São José de Ubá pode ser vista no item 4, figura 4.1.
128
5.4.2.1. Análise das temperaturas médias diárias
Os valores das médias diárias de temperatura foram determinados a partir da
média aritmética entre a temperatura máxima e mínima diária e são apresentadas na
Figuras 5.21a a k. Os valores variaram entre 10ºC e 39ºC, sendo as temperaturas mais
altas registradas em outubro e as mais baixas em julho. A maior média diária foi
observada no mês de março e a menor no mês de julho.
Até o mês de abril de 2005, observa-se certa dispersão nos valores médios de
temperatura (Figuras 5.21 a, b e c). Nos meses subseqüentes, observa-se maior
homogeneidade no comportamento das temperaturas médias registradas, principalmente
nos meses de novembro e dezembro de 2005. Destaca-se uma ligeira tendência de
registro de temperaturas médias menores na bacia experimental do que em Itaperuna.
Talvez isso se justifique pela maior urbanização identificada nesse município.
No início do monitoramento, fevereiro de 2005, até aproximadamente o dia 20,
observa-se que os dados apresentam-se de maneira homogênea. No entanto, logo
depois, nota-se uma queda brusca de temperatura no posto de Itaperuna e, ao contrário,
uma elevação registrada pelo posto C11. Verifica-se que este aumento na temperatura
média prolonga-se até o dia 15 do mês subseqüente – março de 2005. Atribui-se este
comportamento diferenciado a uma possível falha no sensor, o qual foi reajustado em
campo.
No mês de abril de 2005 (Figura 5.21 c), constata-se uma oscilação nos valores
de temperaturas médias dos dias 14 a 25 no posto de Itaperuna. O mesmo não ocorreu
na bacia experimental em estudo, visto que os registros dos postos C10, C11 e C13 são
compatíveis entre si. Chama atenção a queda de temperatura ocorrida no dia 28, registro
comprovado em todos os postos da bacia, como também em Itaperuna.
No mês de maio de 2005, observa-se a homogeneidade no comportamento dos
dados de temperaturas. Em junho de 2005 (Figura 5.21 e), observa-se uma temperatura
média mensal em torno de 22°C em grande parte do mês. As temperaturas médias
registradas no posto de Itaperuna são um pouco mais altas, mas, mesmo assim, a
variação dos dados, ao longo do mês, observa a mesma tendência.
Tanto no mês de julho como no mês de agosto, percebe-se que a variação das
temperaturas dos postos C10 e C12, ambos nas cabeceiras da bacia, apresenta boa
129
concordância com os valores observados de Itaperuna. O mesmo não foi observado para
o posto C13. Embora, no mês de outubro de 2005 (Figura 5.21i), o termopluviômetro
C12 estivesse fora de operação (em reparos), observa-se que, nesse mês, os dados
registrados nos outros postos estão compatíveis entre si. O mesmo comportamento se
estende até dezembro de 2005. Atenuando assim, os prejuízos e perda de dados devido à
paralisação do posto C12.
1517192123252729
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
1718192021222324252627
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
0
5
10
15
20
25
30
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
05
101520253035
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
1517192123252729313335
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
(k) Dezembro 2005
(g) Agosto 2005 (h) Setembro 2005
15
17
19
21
23
25
27
29
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
(e) Junho 2005 (f) Julho 2005
(a) Fevereiro 2005 (b) Março 2005
15
1719
21
23
2527
29
31
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
(c) Abril 2005 (d) Maio 2005
___C10 ___C11 ___C12 ___C13 ___Itaperuna
0
5
10
15
20
25
30
35
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31
Dias
°C
(i) Outubro 2005 (j) Novembro 2005
Figura 5.21 – Temperaturas médias diárias – 2005 Fonte: Próprio autor
130
Verificando ainda as temperaturas médias diárias, em 2006, no mês de janeiro
(Figura 5.22a), que geralmente apresenta temperaturas altas constantemente, observa-
se que a temperatura de aproximadamente 33°C no dia 26, diminui para 24°C no dia 28.
Atribui-se esse elevado gradiente térmico à ocorrência de chuvas.
Para os meses de fevereiro e março, assim como para o mês de janeiro, as curvas
estão bem próximas, mostrando grande confiabilidade dos dados adquiridos. Somente
no mês de fevereiro o posto de Itaperuna registrou temperaturas mais elevadas do que
na microbacia.
No mês de abril (Figura 5.22d), embora o sensor de temperatura C13, posto de
monitoramento no exutório da bacia, tenha apresentado falhas e seus dados tenham sido
desconsiderados, isso não veio a comprometer a análise das temperaturas na microbacia.
Percebe-se grande coerência entre o posto C10 e C12, cabeceira da microbacia e o posto
de Itaperuna
Ao analisar o mês de maio de 2006, ressalta-se a importância para esse tipo de
trabalho da existência de vários pontos de monitoramento. Nota-se que os valores de
temperatura no posto C11 estão mais elevadas, enquanto o C12 assume um
comportamento mensal bem mais próximo ao registrado no posto de Itaperuna.
Considerando as variações apresentadas na Figura 5.22 f, correspondente ao
mês de junho, ressalta-se o registro do dia 15, quando a temperatura no posto de
Itaperuna de 22,5°C baixou para 12°C, isso foi devido à não-confirmação da
temperatura máxima do decorrente dia, sendo utilizado pelo INMET o valor mínimo
registrado.
No mês de julho de 2006, nota-se a falha de dados entre o 1° e 17° dias, pois o
sensor de temperatura do posto C10 não registrou os dados, falha possivelmente
causada por descarga elétrica, mas nota-se a semelhança dos dados do posto C12 com o
posto de Itaperuna, inclusive a queda de temperatura do dia 29 ao dia 31.
Ao concluir a análise para os dados registrados até agosto de 2006, quando foi
reinstalado o sensor de temperatura do posto C13 e prosseguindo com o monitoramento
no exutório da microbacia, embora o posto de Itaperuna apresente, ao longo do mês de
agosto, alguns valores altos de temperatura, constata-se, pela aproximação das curvas, o
mesmo registro entre os três postos de monitoramento, principalmente entre os dias 18 e
27.
131
Figura 5.22 – Temperaturas médias diárias – 2006 Fonte: Próprio autor
Para o período em que operaram de forma concomitante os equipamentos da
SOLAR (C13) e da UERJ (C11), foram analisadas as temperaturas mínimas, médias e
máximas representadas pela Figura 5.23. Observa-se grande coerência na variação das
temperaturas e nos valores das temperaturas médias diárias. No caso das temperaturas
máximas, o equipamento desenvolvido pela UERJ tendeu a registrar valores mais
elevados, enquanto para as mínimas observa-se o inverso.
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
15
20
25
30
35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
0
5
10
15
20
25
30
35
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
0
5
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1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
0
5
10
15
20
25
30
35
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
0
5
10
15
20
25
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35
40
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31Dias
°C
0
5
10
15
20
25
30
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28Dias
°C
(a) Janeiro 2006 (b) Fevereiro 2006
(d) Abril 2006 (c) Março 2006
(f) Junho 2006 (e) Maio 2006
(g) Julho 2006 (h) Agosto 2006
___C10 ___C11 ___C12 ___C13 ___Itaperuna
132
Figura 5.23 – Análise das temperaturas nas estações C11 e C13: exutório da microbacia Santa Maria/Cambiocó
5.4.2.2 Avaliação do horário de ocorrência dos registros máximos e mínimos
de temperatura
A Figura 5.24 apresenta a análise de freqüência do horário de ocorrência das
temperaturas máximas entre fevereiro de 2005 e agosto de 2006. Observa-se que as
máximas foram registradas geralmente entre 10h e 14h, sendo o horário das 12h às 13h
o período de maior freqüência. Observa-se, no entanto, registro de máximas com
pequena freqüência nos horários das 8h às 9h, horário incompatível para essas
ocorrências. Possivelmente devido a alguma sobrecarga de energia no sistema ou falha
do mesmo.
Ressalta-se ainda a maior freqüência de registros em horários inconsistentes no
posto C13. Para os horários das mínimas, os postos C10, C11, C12 e C13 apresentaram
as maiores freqüências entre 2h e 5h, sendo o período de maiores ocorrências entre 4h e
5h. Foram registrados eventos de mínimas com menores freqüências nos períodos entre
22h e 1h. Da mesma forma, como no caso de temperaturas máximas, foram também
observados registros mínimos em horários inconsistentes, com predominância desses
registros no posto C10. Verifica-se ainda que o horário de ocorrência das mínimas
variou mais do que o das máximas.
133
Figura 5.24 – Horário de ocorrência das temperaturas máximas e mínimas
5.4.2.3 Análise da variação diária das temperaturas
Na análise da variação diária das temperaturas, foram escolhidos dois dias, um
no período de verão e outro no inverno; ambos para o posto C10, por apresentar
menores falhas no equipamento e melhor correlação com os registros de Itaperuna.
Na variação diária da temperatura do dia 19/02/05 (Figura 5.25a), observa-se
que a temperatura mínima de 22,6°C teve seu registro às 3h51. A partir deste horário, a
temperatura foi variando de forma crescente até as 14h36, quando foi registrado um
valor de 31,2°C. Após ter atingindo o valor máximo, a temperatura volta a decrescer,
chegando a 23,4°C às 22h06.
No dia 01/07/05, a temperatura mínima registrada foi de 18,4°C, às 4h44
(Figura 5.25b). Posteriormente, a temperatura vai aumentando até o horário das 12h44,
quando se registrou uma máxima diária de 28,5°C. Observa-se que, após atingir a
máxima temperatura, foi diminuindo, voltando a 18,8°C às 23h44.
Ressalta-se que, em grande parte do dia, as temperaturas, tanto no verão quanto
no inverno, se encontram em uma faixa superior a 23°C, no intervalo das 8h às 19h, o
que resulta em altas taxas de evaporação, mesmo nos dias de inverno.
Horários de Ocorrência das Temperaturas Máximas e Mínimas
0
50
100
150
200
250
300
0h - 1h
2h - 3h
4h - 5h
6h- 7h
8h- 9h
10h - 1
1h
12h - 1
3h
14h - 1
5h
16h - 1
7h
18h - 1
9h
20h - 2
1h
22h -2
3h
Horas
Oco
rrên
cias
Mínima C10 Mínima C11 Mímina C12 Mínima C13 Máxima C10 Máxima C11 Máxima C12 Máxima C13
134
(a) Verão (b) Inverno
Figura 5.25 – Variação diária das temperaturas
5.4.2.4 Análise das temperaturas médias mensais
Na Figura 5.26, são apresentadas as análises cruzadas entre as temperaturas
médias mensais dos postos da bacia experimental. Em todos os casos, observa-se pouca
dispersão dos pontos, sendo que, conforme esperado, as temperaturas para o posto C11,
exutório da bacia, parecem mais elevadas do que em C10. Observa-se que a dispersão
dos pontos de temperaturas médias mensais tende a formar uma reta de 45°,
demonstrando que há pouca variação espacial das temperaturas.
(a) C10 x C11 (b) C10 x C12
Figura 5.26 – Análise das temperaturas médias mensais na bacia experimental de Santa Maria/Cambiocó
(c) C10 x C13
135
As temperaturas médias mensais na microbacia experimental em estudo foram
ainda analisadas em relação às temperaturas médias de Itaperuna, para os anos de 2005
e 2006, conforme Figuras 5.27 e 5.28, respectivamente, e as temperaturas médias de
Miracema, Figura 5.29. Observa-se uma boa relação na dispersão dos pontos. Constata-
se, para os dois anos, no entanto, que as temperaturas médias mensais no posto de
Itaperuna são mais elevadas do que as registradas na microbacia experimental de Santa
Maria/ Cambiocó.
Para o ano de 2005, nota-se que os pontos referentes aos postos situados no
exutório da microbacia (Figuras 5.27b e d) apresentam melhores resultados na
dispersão dos pontos do que os outros postos, situados na cabeceira.
(a) (b)
(a) (b)
(c) (d)
Figura 5.27 – Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em Itaperuna - ano 2005
26 Dados obtidos do site:< http://www.inmet.gov.br>.
136
No ano de 2006, verifica-se uma melhor correlação para o posto C12, (Figura
5.28b) em relação aos outros postos. A ausência da comparação como posto C11 foi
devido à retirada do mesmo, como relatado no item 5.2.
Ressalta-se ainda, para o ano de 2006, que, na comparação das médias mensais,
o pequeno percentual de pontos da Figura 5.28c se deve a falhas no sensor de
temperatura, acarretando perdas de dados.
(a) (b)
(c)
Figura 5.28 – Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em Itaperuna - ano 2006
Com relação à análise dos dados de Miracema (Figura 5.29) do ano de 2005,
observa-se maior compatibilidade entre eles, sobretudo para o posto C10. Observa-se
ainda que as temperaturas no posto de Miracema são mais baixas do que as registradas
na bacia em estudo. Não foi apresentada a comparação de temperatura média mensal no
137
posto C12 x Miracema, pois os dados do posto de Miracema obtidos foram somente até
outubro de 2005, e o posto C12 até junho não estava instalado e, nos meses de julho e
novembro, o monitoramento mensal não foi completo devido às falhas na estação.
Figura 5.29 – Temperaturas médias mensais na bacia experimental e em Miracema - ano 2005
Na Figura 5.30a, é apresentada ainda a análise das temperaturas médias mensais
em Itaperuna e Miracema para o ano de 2005. E, na Figura 5.30b, a comparação do
posto de Itaperuna com a média histórica desse município para o ano de 2006. Verifica-
se uma melhor correlação na representação da dispersão dos pontos para o ano de 2005.
(a) Itaperuna e Miracema – ano 2005 (b) Itaperuna e Med. Hist. Itaperuna – ano 2006
Figura 5.30 – Temperaturas médias mensais
138
5.4.2.5 Análise integrada das observações de chuva e de temperatura
Na Figura 5.31, são apresentados os gráficos que correlacionam as temperaturas
médias mensais e os totais mensais precipitados. No gráfico a, mostra-se a análise dos
dados históricos de uma série de 21 anos de dados do posto de Itaperuna. Nota-se que, à
medida que os totais mensais precipitados aumentam, as temperaturas médias mensais
também aumentam, exceto para o mês de março.
No ano de 2005, em Itaperuna, gráfico b, verifica-se uma mudança no
comportamento da curva de temperatura em relação aos totais mensais precipitados,
comparando com a análise dos dados históricos. Constata-se que, em alguns meses, as
temperaturas diminuíram com o aumento dos totais precipitados. Em análise do mesmo
gráfico, para o ano de 2006, nota-se um comportamento oposto em relação ao ano de
2005, com o aumento dos totais precipitados, as temperaturas se elevam e, com a
redução dos totais precitados, elas diminuem.
Para o gráfico c, no ano de 2005, a comparação entre os dados de temperatura e
chuva registrados mostra mais coerência do que os dados de 2006. Ressalta-se ainda o
comportamento da variação das temperaturas médias mensais para o ano de 2005, no
posto C10 e, no gráfico b, as curvas apresentam-se praticamente idênticas.
No posto C11, relativo ao gráfico d, embora com poucos pontos representados,
motivos relatados na seção 5.2, nota-se que, entre os meses de fevereiro e março, houve
um aumento na temperatura, mas de março para abril, em lugar de haver aumento de
temperatura, pois o total precipitado foi menor, há queda.
A curva que representa as temperaturas médias mensais para o ano de 2005 no
gráfico e apresenta descontinuidade devido à falta de dados. Constata-se, no entanto,
um aumento da temperatura de julho para agosto, período no qual o total precipitado se
reduz. Para o final do ano de 2005, a temperatura não apresentou variação, mesmo com
o considerável aumento da precipitação nos meses de novembro e dezembro.
A comparação do posto C13 (gráfico f) no ano de 2005 foi o que melhor
representou a tendência esperada. No ano de 2006, devido à falta de dados, não se pode
avaliar totalmente a variação da temperatura.
139
(a) Dados históricos de Itaperuna – 1969/1990 (b) Itaperuna
(c) C10 (d) C11: ano 2005
(e) C12 (f) C13 Figura 5.31 – Comparação mensal entre os dados de temperatura e de chuva: anos 2005 e 2006
0
50
100
150
200
250
300
350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
pera
tura
Chuva Temperatura
050
100150200250300350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chuv
a
05101520253035
Tem
pera
tura
Chuva - ANO 2005 Chuva - ANO 2006Temperatura - ANO 2005 Temperatura - ANO 2006
0
50
100
150
200
250
300
350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
pera
tura
Chuva - ANO 2005 Chuva - ANO 2006Temperatura - ANO 2005 Temperatura - ANO 2006
0
50
100
150
200
250
300
350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
pera
tura
Chuva Temperatura
0
50
100
150
200
250
300
350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
pera
tura
Chuva - ANO 2005 Chuva - ANO 2006Temperatura - ANO 2005 Temperatura - ANO 2006
0
50
100
150
200
250
300
350
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Meses
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
pera
tura
Chuva - ANO 2005 Chuva - ANO 2006Temperatura - ANO 2005 Temperatura - ANO 2006
140
A Figura 5.32 é uma análise mais detalhada da figura 5.31 para os meses de
janeiro e junho, quando os índices precipitados tiveram maior e menor magnitude
respectivamente. Nota-se que o gráfico a apresenta uma ótima coerência entre os dados
do posto C12 e Itaperuna. Nota-se também que as chuvas ocorreram primeiro no posto
C12, instalado na cabeceira da microbacia e que, depois, atingiram o posto de Itaperuna.
Durante o mês de junho, tanto em Itaperuna quanto no posto C12, os índices
pluviométricos não chegaram a totalizar 3mm. E as curvas de temperatura apresentaram
uma variação maior entre o posto C12 e Itaperuna se comparadas a janeiro de 2006.
(a) C12 X Itaperuna – janeiro de 2006 (b) C12 X Itaperuna – junho de 2006
Figura 5.32 – Comparação diária entre os dados do posto C12 e Itaperuna: janeiro e junho de 2006
A Figura 5.33 apresenta o comportamento diário entre os dados de temperatura
e chuva para cada posto da bacia. Não há um gráfico para Itaperuna, pois não estavam
disponíveis os dados discretizados.
Nos três gráficos, a curva de temperatura apresentou uma boa coerência. A
temperatura do gráfico a, posto C10, diminuiu à medida que a quantidade de chuva
aumentou, sendo que, depois, a temperatura aumentou com a diminuição da quantidade
precipitada. No gráfico b, a temperatura começou a diminuir com o início da chuva e
permanecendo constante depois disso, pois a quantidade precipitada também não
apresentou variações. O mesmo comportamento verifica-se no posto C13, gráfico c.
Observa-se, no entanto, que o posto C13, situado no exutório da bacia, apresenta
maiores taxas pluviométricas do que os registros dos postos na cabeceira da mesma.
0
10
20
30
40
50
60
70
1/jan/0
6
3/jan/0
6
5 /jan/0
6
7 /jan/0
6
9/jan/0
6
11 /jan/06
13/jan /06
15 /jan /06
17 /jan /06
19/jan/06
21 /jan/06
23 /jan /06
25/jan /06
27 /jan/06
29 /jan /06
31 /jan /06
Mese s
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35Te
mpe
ratu
ra
Chuva-C12 Chuva-ITA PE RUNA Tem p-C12 Tem p-ITAP E RUNA
0
10
20
30
40
50
60
70
1/6/2
006
4/6/2
00 6
7/6/2
006
10 /6/20 06
13/6/2006
16 /6/20 06
19/6/2006
22 /6/2006
25/6/20 06
28 /6 /2006
Mese s
Chu
va
0
5
10
15
20
25
30
35
Tem
per
atu
ra
Chuva-C12 Chuva-ITA P ERUNA Temp-C12 Temp-ITAP E RUNA
141
Figura 5.33 – Comparação diária entre os dados de temperatura e de chuva dos postos (27/01/2006)
5.4.3 Dados fluviométricos
No posto fluviométrico, conforme relatado anteriormente, foram monitorados os
níveis d’água e a concentração de sólidos em suspensão. Primeiramente, serão
discutidas as observações de variação dos níveis d’água, assim como a obtenção das
vazões pela curva-chave e, em seguida, as observações sobre sólidos suspensos, ainda
que este último não faça parte do escopo principal dessa pesquisa.
0
5
10
15
20
00:11
01:26
02:41
03:56
05:11
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17:41
18:56
20:11
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22:41
23:56
Chu
va
05101520253035
Tem
pera
tura
(a) C10: 27 janeiro 2006
0
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20
25
00:04
01:19
02:34
03:49
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07:34
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10:04
11:19
12:34
13:49
15:04
16:19
17:34
18:49
20:04
21:19
22:34
23:49
Chu
va
0510152025303540
Tem
pera
tura
(b) C12: 27 janeiro 2006
0
5
10
15
20
25
00:07
01:22
02:37
03:52
05:07
06:22
07:37
08:52
10:07
11:22
12:37
13:52
15:07
16:22
17:37
18:52
20:07
21:22
22:37
23:52
Chuv
a
0510152025303540
Tem
pera
tura
(c) C13: 27 janeiro 2006
Chuva Temperatura
142
5.4.3.1. Níveis d’água
Na Figura 5.34, são apresentados os níveis d’água registrados pela estação
SOLAR 2000 e o totais pluviométricos registrados a cada 15 minutos no período de
abril de 2005 a agosto de 2006. De forma geral, observa-se boa concordância, como
esperado, entre as variações dos níveis d’água e os registros pluviométricos. É ainda
assinalado o nível de afogamento do vertedouro, ou seja, o nível d’água em que a seção
do mesmo é ultrapassada.
Destaca-se que a maior cota de nível d‘água observada ocorreu no dia 28 de
janeiro de 2006, às 2h56, correspondente a 120,53cm, e a menor ocorreu no dia 23 de
junho de 2006, com registro de 53,48cm, às 10h9. Verificou-se ainda, com os dados
obtidos, que o menor período de cotas nulas na soleira do vertedor foi de quatro dias,
nos quatros primeiros dias do mês de janeiro de 2006, e o período mais longo com cotas
nulas na soleira foi de 33 dias, no período compreendido entre 30 de maio e 2 de julho
de 2006.
Em análise dos níveis observados, no mês de abril de 2005 (Figura 5.34a) , o
nível permaneceu mais ou menos constante, em torno de 60cm; e, no dia 23, houve um
aumento na cota, chegando-se a registrar 115,48cm. A falha no dia 13 foi devido a
reparos na estação e, nos dias 24 a 27, a interrupção foi devido a ato de vandalismo.
Durante o mês de maio, o equipamento não apresentou falhas e nota-se que não
houve variação considerável nas cotas de nível d’água.
Conforme se pode observar na Figura 5.34c, entre os dias 2 e 4 de junho de
2005, a cota do nível d’água alcançou um valor de 101cm, chegando a afogar o
vertedor, e a falha demonstrada no dia 8 representa reparos na estação.
Os registros referentes ao mês de julho de 2005 (Figura 5.34d) revelam uma
grande lacuna na aquisição dos dados, pois o equipamento instalado apresentou defeito.
A justificativa apontada pelo fabricante foi a de possível falha no sistema, devido à falta
de energia, bateria sem carga suficiente. Esta situação veio a reforçar a necessidade de
um constante monitoramento (idas ao campo) para verificar continuamente o
funcionamento de todo o sistema da estação, detectando, num menor período de tempo,
as falhas ocorridas. Por apresentar ainda algumas falhas, o sensor de nível foi retirado
para reparos e substituído por outro.
143
Na Figura 5.34e, o sensor de nível registra uma constante oscilação nas cotas de
nível d’água na ordem de 2cm, representando a variação inconstante de 50cm e 48cm de
nível, falha caracterizada entre os dias 3 e 8 de agosto e, posteriormente, no dia 20,
ocasionada por falta de energia no sistema.
Nota-se, na Figura 5.34f, que, no dia 6 de setembro de 2005, o sensor registrou
uma variação de 9cm num intervalo de aproximadamente 15 minutos. O sensor foi
retirado por apresentar problemas (valores inconsistentes), e, após sua substituição,
verificou-se um comportamento mais homogêneo dos níveis d’água. Observa-se a
variação de 57cm para 103cm entre os dias 23 e 26 de setembro, em resposta ao evento
de chuva. O tempo de resposta às chuvas foi analisado e identificou-se que o tempo
decorrido entre o fim do evento pluviométrico e o ponto de recessão do hidrograma27 é
em média de 40 minutos, confirmando tempo de concentração calculado pelo método de
Kirpich, conforme apresentado no Capítulo 4, item 4.3.3.
O sensor de nível apresenta muitas oscilações no mês de outubro (Figura 5.34g)
e, embora não se verifiquem grandes precipitações, constatam-se alguns erros
registrados pelo sensor de nível. No período de 6 a 29 de outubro, devido a essa falha do
sensor, os dados foram perdidos.
Em face destas oscilações apresentadas no sensor de nível em outubro, no mês
de novembro, foram realizados alguns reparos. Na Figura 5.34h, observa-se que, após
ajustes no sensor, o comportamento do nível d’água é totalmente coerente com o dos
outros meses, destacando-se o aumento dos níveis com a incidência da precipitação.
Verifica-se, na Figura 5.34i, que a variação das cotas do nível d’água é mais
alta e ocorre num intervalo de tempo maior em relação aos meses anteriores. Em
análise realizada entre os dias 12 e 20, registram-se cotas da ordem 105cm, tendo sido a
máxima registrada no dia 2 de dezembro de 2005, com nível atingindo 107cm.
Na Figura 5.34j, constata-se que, embora janeiro seja um mês tipicamente
chuvoso, não houve grandes variações nos níveis d’água, como ocorrido no mês de
dezembro. Foram obtidos os registros de 120cm entre os dias 28 e 30 e de mínima de
49cm no dia 21 de janeiro de 2006.
Na Figura 5.34k, registrou-se um aumento de nível no dia 11, de
aproximadamente 92cm. Os picos referentes aos dias 12, 14 e 17 resultaram de falhas
27 Definido graficamente como o tempo de concentração da bacia hidrográfica.(McCuen et al., 1984)
144
no sistema, não havendo aumento nas cotas do nível d’água nesse período. A máxima
registrada é de 101cm no dia 23 e a mínima de 57cm no dia 9 de fevereiro de 2006.
A variação do nível no decorrer do mês de março de 2006 (Figura 5.34l)
apresenta máxima de 101cm no dia 6 e mínima de 58cm no dia 27. Constatamos que,
após o dia 20, o nível permaneceu invariável na ordem de 60cm. No dia 26, houve uma
interrupção para reparos.
Na Figura 5.34m, comparando-se as informações constantes aos últimos dias do
mês de março de 2006, verifica-se que o nível continua inalterável (60cm) até o dia 13
de abril 2006, mas, no dia 15, há uma elevação na cota do nível d’água de
aproximadamente 105cm, decrescendo posteriormente até permanecer na cota de 56cm
no final do mês. O pico demonstrado no gráfico referente ao dia 17 é uma falha no
sistema da estação.
No mês de maio de 2006 (Figura 5.34n), pode-se observar o aumento do nível
d’água, que atingiu 97cm em resposta à precipitação ocorrida no dia 10 com registro
médio diário entres os três postos pluviométricos (C10, C12, C13) de 26,2 mm.
Observa-se ainda que o vertedor chegou a ficar afogado.
Na Figura 5.34o, observa-se que a máxima precipitação foi de 2,54mm e que o
nível permanece inalterado durante todo o mês. Ressalta-se o registro da menor cota de
nível d’água de 53,48cm no dia 23 de junho, a menor em todo o período de
monitoramento.
No mês de julho (Figura 5.34p), verifica-se, logo nos primeiros dias, um
aumento na variação do nível d’água, que se acredita ser devido à precipitação, mesmo
baixa, ocorrida no mês de junho. Constata-se que o nível permanece constante
posteriormente, seguindo um faixa de 55cm a 54cm durante o mês de agosto, Figura
5.34q.
145
Junho 2005
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 10 15 20 25 30
Data
cm
0
5
10
15
20
25
30
mm
"Precipitação"Nível d'água
Vertedouro afogado
Agosto 2005
40
45
50
55
60
65
70
Data
cm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
mm
"Precipitação"Nível d'água
Outubro 2005
30
40
50
60
70
80
90
100
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"Nível d'água (cm)
Dezembro 2005
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"
Nível d'água (cm)
Fevereiro 2006
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 10 15 20 25
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"Nível d'água (cm)
Abril 2006
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 12 19 26
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
Prec(mm)Nível d'água
A b r i l 2 0 0 5 50 60708090100 110120 130140150Da tac
m010 20 30 40 50 60 70 80m
mP r e c ( mm ) Nível d'água Vertedouro
afogado
M
a
i
o
2
0
0
5
50 60 70 80 90100 110 120 130 140 1501 8 1 5 2 2 2 9 D a t a
cm
010 20 30 40 50 60 70 80
mm
Precipitação Nível d'água Vertedouro afogado 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 Julho 200550
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"Nível d'água Vertedouro afogado
Setembro 2005
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Data
cm
0
10
20
30 40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"Nível d'água (cm)(a) Abril - 2005 (b) Maio - 2005 ( c) J u n h o - 2 0 0 5 (d) Julho -2005
(e ) A go s t o - 2 0 0 5 (f)S e t e m b r o - 2 0 0 5
( g ) O u t u b r o - 2 0 0 5 ( h) Novembro - 2005
(i) Dezembro - 2005 (j) Janeiro - 2006
(j) Fevereiro - 2006 (k)
Janeiro 2006
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1 8 1 2 2
D a t a
c
m
0
10
20
30
40
50
60
70
80
m
m
"Precipitação"
Nível d'água (cm)
M a r ç o 2 0 0 6
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 1 1 2
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
" P r e c i p i t a ç ã o "Nível d'água (cm)
Maio 2006
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 1
2
1
9
Data cm0
10
20
30
40
50
60
70
80 mmPrec(mm)Nível d'água
(m) Abril - 2006 (n) Maio - 2006
(k) Fevereiro - 2006 (l) Março - 2006
5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30
5 10 15 20 25 30
Novembro 2005
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Data
cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
Seqüência1Nível d'água (cm)Precipitação
5 10 15 20 25 30
146
Figura 5.34 – Variação dos níveis d’água no posto fluviométrico da bacia experimental/ representativa de Santa Maria /Cambiocó - Estação SOLAR Fonte: Próprio Autor.
As falhas descritas quando na análise dos níveis d’água registrados pela estação
SOLAR na figura 5.34 estão resumidas na Tabela 5.8. Nesta, apresenta-se o percentual
de falhas ocorridas durante a obtenção de dados, segundo sua classificação,
considerando todo o período de monitoramento, abril/2005 a agosto/2006.
Tabela 5.8 – Percentual de falhas ocorridas no posto fluviométrico, de abril/2005 a agosto/2006 (Estação SOLAR)
Classificação das falhas Percentual Falha no sistema 0,97% Reparos na estação 0,58% Atos de vandalismo 0,77% Falta de energia no sistema 5,21% Defeito no sensor de nível 5,02% Total 12,55%
Fonte : Próprio autor
Observa-se que, para os 518 dias monitorados, obtiveram-se 87,45% de dados
registrados.
(o) Junho - 2006 (p) Julho - 2006
Julho 2006
50
55
60
65
70
Data
cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
mm
Prec(mm)Nível d'águaJunho 2006
50
55
60
65
70
Data
cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
mm
Prec(mm)Nível d'água
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
A g o s to 2 0 0 6
5 0
5 5
6 0
6 5
7 0
5 1 2 1 9 2 6
D a ta
cm0
0 , 5
1
1 , 5
2
2 , 5
3
3 , 5
4
4 , 5
5
mm
P rec (m m )N íve l d 'á gua
(q) Agosto - 2006
147
Ressalta-se, no entanto, a grande falha que ocasionou a perda de muitos dados
devido à falta de energia no sistema (segundo o fabricante) de 5,21%. Essa falha foi
centralizada praticamente no mês de julho de 2005, Figura 5.34d, representando a
perda de dados em 20 dias contínuos.
O menor percentual de falhas ocorridas (de 0,58%) consiste em reparos na
estação, sendo estes referentes a ajustes, limpezas nos sensores etc. Destaca-se que as
falhas de 0,77%, referentes a atos de vandalismo, representam um valor muito pequeno
em face desse tipo de trabalho de pesquisa, em que os equipamentos geralmente são
alvos de ataques de jovens e adolescentes.
Analisando os períodos chuvosos de outubro a abril, a estação apresentou falhas
no sensor, o que está representado na Figura 5.34 g, por inconsistência de dados e falha
no sistema da estação, figuras 5.34k e 5.34m, referentes aos picos demonstrados nos
gráficos.
No Anexo H, é apresentado um cronograma de falhas no monitoramento de
níveis d’água no posto fluviométrico da bacia experimental/representativa de Santa
Maria/Cambiocó dos dados registrados pela estação SOLAR 2000, no período de abril
2005 a agosto de 2006.
Ressalta-se, no entanto, que todo o equipamento da estação SOLAR 2000 foi
instalado em novembro de 2004 para monitoramento dos níveis d’água, mas, por falha
na estação (Logger
onitora69(tação a48(nto dotabiliz)0a 1 Tcnáoso)tradeorame
148
Destaca-se que, embora de início se percebam essas diferenças, o sensor de nível
da estação NOVUS, imerso na água, quantifica a pressão da coluna d’água desde a
posição do sensor até a superfície livre, atmosfera, valendo de todo funcionamento
equivalente ao sensor da outra estação.
Fazendo uma comparação com os registros de maiores e menores cotas de níveis
d’água observados nas duas estações, a Tabela 5.9 apresenta esses valores para o
período de dezembro de 2005 a agosto de 2006.
Tabela 5.9 – Dados registrados de níveis d’água, cotas máximas e mínimas para as estações NOVUS e SOLAR.
Níveis d’água Estação NOVUS Estação SOLAR Data cota máxima 115cm 120,53cm 28 jan 06 cota mínima 48cm 53,48cm 23 jun 06
Fonte : Próprio autor
Na Figura 5.35, apresentam-se as comparações entre os dados dessas duas
estações no período de dezembro 2005 a maio 2006.
Na Figura 5.35a, dezembro de 2005, nota-se uma defasagem entre os dados
registrados, o que se deve ao ajuste do off-set28 do equipamento da estação NOVUS.
Observa-se um comportamento equivalente quanto à variação do nível ao longo do mês.
Na Figura 5.35b, observa-se que, no dia 26 de janeiro de 2006, tanto a estação
NOVUS quanto a SOLAR registraram um aumento no nível de aproximadamente
0,65m. Verifica-se, ao longo do mês, variação similar nos registros dos níveis d’água.
Para o mês de fevereiro de 2006, Figura 5.35c, observa-se uma diferença nos
dados registrados. Atribui-se o ocorrido ao fato de o sensor de nível da estação NOVUS
estar posicionado em um plano de referência mais baixo do que o sensor da estação
SOLAR (erro de instalação dos sensores após retirá-los para limpeza). Verifica-se, no
entanto, o mesmo comportamento nas variações dos níveis. Ressaltam-se as falhas no
sistema da estação SOLAR com os aumentos nas cotas de níveis (picos) referentes aos
dias 12, 14 e 17, que não aparecem nos registros de estação NOVUS.
28 O sensor deve ser ajustado com off-set igual a 0 (zero), quando na atmosfera.
149
Nas Figuras 5.35d, 5.35e e 5.35f, constata-se um excelente ajuste dos sensores.
Para o mês de maio de 2006, verifica-se que o sensor da NOVUS, no dia 10, apresenta
uma maior sensibilidade quando na elevação do nível d’água.
Confirma-se, no entanto, a elevação das cotas dos níveis d’água nas duas
estações se comparada com o aumento da precipitação. Destacam-se as Figuras 5.35a e
5.35d, nas quais a taxa de precipitação apresentou variação no decorrer dos meses de
dezembro e março, seguidos correspondentemente das variações de níveis.
Figura 5.35 – Comparação da variação dos níveis d’água no posto fluviométrico da bacia experimental/representativa de Santa Maria /Cambiocó – Estação SOLAR e NOVUS Fonte: Próprio autor
D e z e m b r o 2 0 0 5 50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1500102030Diascm
SOLAR Novus Precipitação0 10
20
30 40
50
60 70
V e r t e d o r a f o g a d o
S e g u n d a c o t a d e a f o g a d o
(a) (b)
Janeiro 200640
60
80
100
120
140
160
180
200
0 5 10 15 20 25 30
Diascm
SOLARNovusPrecipitação0 10 20 30 40 50 60 70
Segunda cota de afogado Vertedor afogado Fevereiro 200650
70
90110
130
150 0 5 10 15 20 25 30Diascm
SOLARNovusPrecipitaçãoVertedor afogado 0 10 20 30 40 50 60
Março 2006
5060708090100110120130140150
0 5 10 15 20 25 30Diascm
SOLARNovusPrecipitação0 10 20 30 40 50 60 70
Vertedor afogado (c) (d) Abril 20065060708090
100110120130140150
0 5 10 15 20 25 30DiascmSOLARNovusPrecipitação
0
0
0
0
0
Segunda cota de afogado Vertedor afogado 0
10 20 30 40 50 60
Maio62006
5060708090
100110120130140150 0 5 10 15 20 25
Dias
cm SOLARNovusPrecipitação
Vertedor afogado
0 10 20 30 40 50 60
(e) (f)
(a) Dezembro 2005 (b) Janeiro 2006
(e) Abril 2006 (f) Maio 2006
(c) Fevereiro 2006 (d) Março 2006
150
Concluindo a análise das comparações entres as cotas de níveis d’água na figura
5.35, nota-se, de uma maneira geral, maior sensibilidade no sensor de nível da estação
NOVUS (linhas mais sinuosas) em relação à estação SOLAR.
Como descrito anteriormente, a estação SOLAR veio apresentando falhas nos
equipamentos, o que ocasionou a perda de dados. Certifica-se, no entanto, para esse
período da análise de comparação entres os níveis registrados de dezembro de 2005 a
maio de 2006, que não houve falhas que causassem a interrupção na aquisição dos
dados em nenhuma das estações. Mas verificam-se, na estação SOLAR, falhas no
sistema, que geraram cotas dos níveis d’água absurdas em face do comportamento da
variação dos mesmos. Esse comportamento é devidamente comprovado nos meses de
fevereiro e abril (Figuras 5.35c e 5.35e), quando da elevação da linha (azul).
A Figura 5.36 apresenta a dispersão dos dados obtidos. Verifica-se um bom
comportamento na comparação entre os mesmos, estando os dados concentrados em
disposição de uma reta de 45°.
Figura 5.36 – Comparação dos dados níveis d’água SOLAR x NOVUS Fonte: Próprio autor
5.4.3.2. Dados de vazões
Como descrito no item 5.3, com a obtenção das cotas de níveis d’água em
intervalos de 15 em 15 minutos, pôde-se calcular as vazões nesse mesmo intervalo de
tempo no período de abril de 2005 a agosto de 2006 para cada cota obtida.
Nível na soleira (todos os meses)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Novus
Sol
ar
Dezembro Janeiro Fevereiro Março Abril Maio
151
Ressalta-se, no entanto, que, no período em análise, as vazões calculadas para os
meses junho e dezembro de 2005 e janeiro, fevereiro e abril de 2006, os níveis d’água
em alguns dias chegaram a afogar a seção de monitoramento no vertedor. Todavia, as
vazões para as quais o vertedor esteve afogado não foram registradas, limitando o
estudo apresentado, pela curva chave, no cálculo das vazões médias até o
transbordamento da seção (detalhes serão vistos no item 6.1.4).
Equações para o cálculo das vazões :
Q = 1,86 * H ^ 1,5 ( Eq. 5.1)
Onde: Q = Vazão no vertedor, seção trapezoidal (m3/s) H = nível d’água na soleira do vertedor (m)
Q = 4,5186 * H ^ 1,9017 ( Eq. 5.2)
Onde: Q = Vazão no vertedor, seção mista, vertedor afogado (m3/s) H = nível d’água na soleira do vertedor (m)
Destaca-se, ainda, que, para o período compreendido entre dezembro de 2005 e
agosto de 2006, os valores das vazões correspondem às cotas de níveis d’água
devidamente ajustados gerados pela estação NOVUS, devido à inconsistência dos dados
apresentados pela estação SOLAR nesse período.
Os dados apresentados na Figura 5.37 foram obtidos pelos métodos de medição
de vazão29. Como foi visto no item 5.3.2, para as vazões mínimas, construiu-se uma
estrutura de medição pré-calibrada, bastando-se determinar o nível d’água para obter-se
a medida da vazão. Nas vazões mínimas, ficou estabelecido o intervalo de 0 a 119l/s,
acima do qual se considera o vertedor afogado. Para determinar as vazões máximas da
29 Entre os métodos de medição de vazão, para este estudo, foram utilizados: o método estrutural – vertedor e o método não estrutural – baseado no uso do molinete.
152
descarga líquida na seção mista de monitoramento, empregou-se a integração da
distribuição de velocidades medidas com o molinete fluviométrico em que se pode
determinar a equação da curva chave para esses pontos levantados.
Na Figura 5.37a, para a variação da vazão no mês de abril de 2005, ressalta-se
que as falhas apresentadas na figura foram explicadas devidamente nos comentários
relatados quando analisada a Figura 5.34a. Cabe destacar o valor das vazões registradas
entre os dias 23 e 26, que ultrapassam o valor de 119l/s (valor limite para o escoamento
no vertedor trapezoidal). Todas as vazões que ultrapassam esse valor são representadas
com destaque nas figuras – “vertedor afogado”.
No mês de maio de 2005 (Figura 5.37b), a vazão veio decrescendo do 2o ao 13o
dia, atingindo 9l/s. Após esse registro, ela retornou a um valor de 36l/s e,
posteriormente, começou a diminuir novamente, chegando a registrar 5l/s. Observa-se
ainda uma constante oscilação do sensor, o que representa um intervalo curto nas
variações dos níveis d’água.
Na Figura 5.37c, verifica-se que o vertedor esteve afogado entre os dias 2 e 4 de
junho de 2005, permanecendo depois com valores baixos no restante do mês.
Nas Figuras 5.37d e 5.37e, os intervalos sem registros de vazão em alguns dias
representam falhas no equipamento, sendo que, no mês de julho de 2005, só foram
monitorados 11 dias. A máxima vazão registrada nesse período foi de 25l/s no dia 16 de
agosto de 2005.
Na Figura 5.37f, setembro de 2005, verifica-se que, do 1o ao 25o dia, os
registros de vazões variaram de baixos a nulos, sendo que, posteriormente, quase no
final do mês, no dia 26, houve um registro de 601l/s.
Nota-se que no mês de outubro de 2005, Figura 5.37g, devido à falha no sensor
de nível, não foram considerados os dados no período de 6 a 29.
Para o mês de novembro de 2005, Figura 5.37h, após permanecer grande parte
do mês com vazões baixas, verifica-se que, no dia 19 o vertedor quase esteve afogado,
ocorrendo esta situação praticamente no final do mês, entre os dias 25 e 28 de
novembro, chegando a registrar 650l/s.
Na Figura 5.37i, constata-se que o vertedor esteve grande parte do tempo
afogado, com valores de vazões bem altos, na ordem de 700l/s, máxima ocorrida de
774l/s no dia 3 de dezembro de 2005 e mínima entre os dias 21 e 25, de
153
aproximadamente 6l/s. É importante considerar nesse evento o tempo de recessão do
escoamento na bacia, do dia 10 ao dia 21.
Na Figura 5.37j, janeiro de 2006, obtiveram-se valores altos para a vazão no
início e no final do mês, de 153l/s a 1115l/s nos dias 5 e 28, respectivamente, mas
constata-se que, durante o 12o e o 23o dia, a vazão registrada foi nula. Verificou-se que,
nessa época do ano, por ser mais quente que os outros meses, a vazão de escoamento
diminui mais rapidamente.
No início do mês de fevereiro de 2006, Figura 5.37k, nota-se que o vertedor
encontra-se afogado; depois, entre os dias 10 e 15, assim como no final do mês. A
máxima vazão registrada é da ordem de 700l/s.
Na Figura 5.37l, março de 2006, observa-se que, por três vezes durante o mês, o
vertedor esteve afogado, registrando uma vazão máxima de aproximadamente 823l/s no
dia 6 e mínima, praticamente nula, no dia 25.
No mês de abril de 2006, Figura 5.37m, constata-se pouca variação da vazão,
verifica-se uma situação de transbordamento do vertedor entre os dias 10 e 13.
Os registros de vazões nulas durante todo o mês junho e os valores de cotas
constantemente baixos em julho ressaltam a deficiência hídrica para o período seco,
comprovada pelos registros de baixa a nula precipitação, Figuras 5.37o e 5.37p.
Na Figura 5.37 q, constata-se, no início do mês de agosto, um valor de 4,0 l/s,
possivelmente devido a uma precipitação correspondente a 2,25mm no dia 27 de julho,
no entanto, posteriormente, no restante do mês, o valor permanece constante em
aproximadamente 0,15l/s.
(a) Abril 2005 (b) Maio 2005
(c) Junho 2005 (d) Julho 2005
Abril 2005
0
20
40
60
80
100
120
140
Data
L/s
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
mm
Prec(mm)Vazão
5 10 15 20 25
Maio 2005
0
20
40
60
80
100
Data
L/s
0
5
10
15
20
25
30
mm
Prec(mm)Vazão (L/s)
5 10 15 20 25
Junho 2005
0
100
200
300
400
500
600
700
Data
L/s
0
5
10
15
20
25
30
35
40
mm
Prec(mm)
Vazão (L/s)Julho 2005
0
10
20
30
40
50
60
5 12 19 26
Data
L/s
012345678910
mm
Prec(mm)
Vazão (L/s)
5 10 15 20 25
5 10 15 20 25
155
Pretende-se fazer uma comparação entre os dados obtidos com os
termopluviômetros – chuva – e os dados da estação fluviométrica – níveis d’água e
vazões.
Para essa análise, verifica-se, na Figura 5.38, a variação dos níveis d’água e
vazões para o ano de 2005 nos meses de junho (inverno) e dezembro (verão) e, no ano
de 2006, para meses de janeiro e fevereiro, que apresentaram maiores índices de chuvas.
Na Figura 5.38a, em junho de 2005, verifica-se que, já no início do mês, há
uma elevação no nível d’água correspondente a 99cm no dia 2, devido à incidência de
4,05mm de chuva. Nota-se que, após esse período, o nível tende a se estabilizar,
voltando a elevar-se somente no dia 21, chegando a atingir aproximadamente 64,5cm
pela a ocorrência de 6mm de chuva.
Analisando ainda o ano de 2005, na Figura 5.38b, a variação das vazões em
relação às chuvas precipitadas no mês de dezembro apresenta uma resposta coerente
para os índices pluviométricos. Verificam-se, nesse período, chuvas intensas e
distribuídas ao longo do mês. Os registros das vazões acompanham as taxas de chuvas
durante todo o mês, na qual a vazão máxima é de 774 l/s no dia 5, correspondente ao
máximo registro de chuva, 20,7mm.
Para o ano de 2006, a comparação de “chuva x vazão” no mês de janeiro, Figura
5.38c, caracteriza-se pela rápida resposta no aumento da vazão para a chuva
precipitada. No dia 5, para uma chuva de 8,0mm, a vazão chega a 400 l/s e, no dia
30, um registro pluviométrico de 24,27mm representa uma elevação da vazão para
1.009,4 l/s.
Na Figura 5.38d, fevereiro de 2006, nota-se que o vertedor esteve afogado por
vários dias no decorrer desse período. Constata-se a incidência de chuvas bem
distribuídas e os níveis d’água, após cada evento, elevam-se rapidamente. Nível máximo
registrado 102cm para 22,77mm de chuva precipitada.
156
Figura 5.38 – Comparação de dados do termopluviômetro: chuva e os dados da estação fluviométrica, níveis d’água e vazões. Fonte: Próprio autor
Para consolidar a análise comparativa, na Figura 5.39, apresenta-se a comparação
entre os dados de vazões médias mensais obtidos no posto fluviométrico João Linhares,
na microbacia experimental/representativa de Santa María/Cambiocó, município de São
José de Ubá - RJ, sub-bacia do Rio São Domingo, afluente do Rio Muriaé; e os dados
de vazões médias mensais obtidos no posto fluviométrico – 5894000030 – de Itaperuna,
no município de Itaperuna - RJ, sub-bacia do Rio Muriaé, para o ano de 2005 (destaca-
se que, para o ano de 2006, os dados do posto de Itaperuna não foram ainda
disponibilizados).
30 Disponível em:< http://www.hidroweb.gov.br>.
JUNHO 2005
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 10 15 20 25 30
Data
cm
0
5
10
15
20
25
30
mm
"Precipitação"
Nível d'água
Vertedouro afogado
Dezembro 2005
0150300450600750900
1050120013501500
5 12 19 26
Data
L/s
0
20
40
60
80
100
120
mm
Prec(mm)Vazão (L/s)
Janeiro 2006
0150300450600750900
1050120013501500
1 8 15 22 29
Data
L/s
0102030405060708090100
mm
Prec(mm)Vazão (L/s)
Fevereiro 2006
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
5 10 15 20 25
Data
cm0
10
20
30
40
50
60
70
80
mm
"Precipitação"
Nível d'água
Vertedouro afogado
(a) Junho 2005 (b) Dezembro 2005
(c) Janeiro 2006 (d) Fevereiro 2006
Junho 2005 Dezembro 2005
Janeiro 2006 Fevereiro 2006
157
Ressalta-se que o monitoramento na microbacia experimental iniciou-se em abril
de 2005. Nota-se que o comportamento para os registros das médias mensais é bem
coerente e que, somente no mês de junho, houve um aumento na vazão na microbacia
monitorada, não ocorrendo o mesmo no posto de Itaperuna. Desconsiderando ainda os
dados do posto de Itaperuna para os meses em que não houve monitoramento na
microbacia experimental, verifica-se que as vazões mínima e máxima ocorreram nos
meses de outubro e dezembro respectivamente, tanto para o posto João Linhares quanto
para o de Itaperuna.
Essa comparação vem reforçar a confiabilidade do monitoramento no posto
fluviométrico instalado na microbacia experimental/representativa de Santa
Maria/Cambiocó.
Figura 5.39 – Comparação das vazões médias mensais entre posto fluviométrico João Linhares e posto de Itaperuna
Comparação Vazões Mé