Ecologia - Recursos Hidricos

Prévia do material em texto

RECURSOS HÍDRICOS
ROSANA RAVAGLIA
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
2
1.0 – ÁGUA E RECURSOS HÍDRICOS
No Planeta Terra, dois terços da superfície, ou 71% é coberto por água. De
toda a água existente na Terra, apenas 2,5% é doce, sendo que 70% estão nas
geleiras polares assim restando 0,75% para dividir entre 6 bilhões de humanos.
Estes 0,75% de água são classificados como superficial e subterrânea. Esta última
encontra-se armazenada no subsolo, em rochas chamadas de aqüíferos, perfazendo
97% de toda a água disponível, em condições de ser explorada, física e
economicamente, pelo Homem. As águas superficiais estão distribuídas em bacias
hidrográficas (rios, lagos, etc) e representam apenas 3% das reservas de água doce.
A água é um mineral presente em toda natureza, nos estados sólido, líquido e
gasoso. É um recurso natural interessante, pois se renova pelos processos físicos
do ciclo hidrológico, que veremos adiante, em que a Terra se comporta como um
gigantesco destilador, pela ação do calor do Sol e das forças da gravidade. É, ainda,
parte integrante dos seres vivos e, além disso, essencial à vida.
Um atributo notável da água é de ser de múltiplos usos, destinado-se a
diversos fins, como abastecimento público, geração de energia elétrica, navegação,
suprimento industrial, crescimento de culturas agrícolas, conservação da fauna e da
flora, recreação e lazer. Além disso, recebe, dilui e transporta esgotos domésticos,
efluentes industriais e resíduos das atividades rurais e urbanas. Na maioria das
vezes consegue assimilar esses despejos, regenerando-se pelo emprego de
processos físicos, químicos e biológicos. No entanto, e com muita freqüência,
verifica-se a concentração de populações humanas, de indústrias, de atividades
agrícolas e socioeconômicas fazendo uso excessivo da capacidade hídrica das
bacias, de regiões hidrográficas e dos aqüíferos subterrâneos. Sob estas condições,
a água passa a ser escassa, o que leva à geração de conflitos entre os diversos
tipos de usos e usuários. Nas regiões semi-áridas a escassez resulta das baixas
disponibilidades hídricas e das irregularidades climáticas. Já nas regiões úmidas, e
devido à sua contaminação, a água se torna indisponível para os usos mais
exigentes quanto aos padrões de qualidade, dando origem também à escassez.
Outro aspecto fundamental da água é o desequilíbrio provocado pelos
eventos hidrológicos extremos, como as secas e as inundações. As secas trazem
enormes problemas à imensa população brasileira das regiões semi-áridas, causam
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
3
pobreza, desnutrição e êxodo para as grandes cidades. As enchentes, agravadas
pelo desmatamento e pela impermeabilização do solo urbano, são responsáveis por
prejuízos econômicos e sociais incalculáveis e pelos riscos à saúde e à qualidade de
vida dos habitantes das áreas assoladas.
A poluição e a contaminação da água são as principais causas da incidência
de enfermidades, em especial nas populações de baixa renda não atendidas pelos
sistemas de abastecimento de água potável e de coleta e disposição de esgotos
sanitários. As doenças de veiculação hídrica causam o maior número de internações
hospitalares e nomeiam grande parte dos índices de mortalidade infantil.
A utilização econômica fez com que a água passasse a ser reconhecida como
recurso hídrico, semelhante aos recursos minerais quando utilizados
economicamente. Por outro lado, a escassez da água está fazendo com que se
torne não mais um bem livre, abundante e disponível a todos, mas um recurso
parco, ao qual é atribuído valor econômico e cuja utilização deve ser objeto de
pagamento pelos usuários, conforme veremos adiante.
Nada é mais abundante do que a água. Por isso, é difícil imaginar que sua
escassez possa causar mortes, conflitos internacionais, ameaças a sobrevivência de
animais e plantas e comprometer alguns setores da economia. Entretanto, tal
cenário é cada vez mais recorrente. Apenas um quarto da humanidade terá água
para as suas necessidades mínimas em 2025. A estimativa é da ONU, que
considera os recursos hídricos uma de suas preocupações prioritárias. Além disso,
no último meio século, a disponibilidade de água por ser humano diminuiu 60%,
enquanto que a população aumentou 50%. Em algumas partes do planeta, a crise já
começou. Nos 40 países mais secos, a maioria deles na Ásia e na África, um
cidadão tem direito a, no máximo, oito litros de água por dia. Pelos cálculos da ONU,
um indivíduo adulto precisa de algo em torno de 50 litros diários para viver, ou seja,
para ingestão, preparo de alimentos, diluição de esgotos e higiene pessoal. O
cálculo não inclui dezenas de milhares de litros gastos na agricultura, na pecuária ou
na indústria. Atualmente 70% da água doce disponível no planeta é utilizada na
agricultura mas segundo o Conselho Mundial de água (World Water Council) no ano
2025 serão necessários mais 17% desse recurso para alimentar o mundo. Podemos
observar na Figura 1.1 extremas diferenças quanto ao consumo de água em
algumas localidades. Deve-se observar que segundo UNICEP (Fundo das Nações
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
4
Unidas para a Infância) apenas a metade da população mundial tem acesso à água
potável. Segundo Banco Mundial cerca de 80% no futuro irão entrar em conflito por
causa deste bem esgotável. Já ocorrendo em paralelo com as desavenças político-
religiosas.
O Brasil detém quase 15% da reserva hídrica do Planeta, com disponibilidade
de 180.000 m3/s, também possui os maiores recursos mundiais, tanto superficiais
(bacias hidrográficas do Amazonas e Paraná) quanto os subterrâneos (Bacias do
Paraná, Piauí, Maranhão). Teoricamente, o Brasil não deveria se preocupar com a
falta de água. O problema é a má distribuição geográfica. Infelizmente, 78% da água
do país se concentra na região norte que é a mais desabitada.
Além do problema da distribuição geográfica, 58% dos municípios não tem
água tratada. Cada pessoa vive bem usando cerca de 40 litros diários de água. Só
no Brasil a cota média utilizada é de 200 litros diários. O destino da água em casa
(200 litros diários): 33% descarga de banheiro; 27% consumo (cozinhar, beber
água); 25% higiene (banho, escovar os dentes); 12% lavagem de roupa; 3% outros
(lavagem de carro). O que mostra que, quanto mais rico em água é um país, maior é
a falta de consciência de que este recurso pode um dia estar escasso.
Com esses dados pode-se notar que a crise é séria e medidas têm que ser
tomadas para podermos assegurar um futuro tranqüilo. Estas medidas estão além
dos governos ou o simples fato de desligar as torneiras. É necessário que se
repense como estamos dispondo da natureza. Desde o início dos tempos o homem
vê e utiliza a natureza como se não fizesse parte dela, se coloca acima ou à parte
dela. Nós aprendemos que ela existe para nos servir e assim confundimos o valor
ético que tem a vida humana sobre as outras espécies. Portanto, uma nova ética na
relação homem-natureza é necessária, para que no futuro a humanidade possa
sobreviver.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
5
Figura 1.1: A disponibilidade de água no mundo (fonte Beaux, J. F.
"L'Environenment Repères Pratiques" Paris, Nathan, 1998)
1.1 - Histórico sobre a questão ambiental
A I Conferência das Nações Unidas sobre a Água foi realizada em Março de
1977, em Mar del Plata, Argentina. Esta Conferência foi o primeiro encontro
especializado para tratar os problemas da água. O crescente consumo de água em
dimensãoplanetária e a pressão exercida pelas instituições oficiais sobre os
recursos hídricos em algumas áreas, indicavam o surgimento de uma crise de água
em médio prazo que só poderia ser atenuada mediante a adoção de programas de
gerenciamento integrado desses recursos. O Plano de Ação de Mar del Plata, foi
considerado o mais completo documento referencial sobre recursos hídricos, até a
elaboração do capítulo específico sobre a água da Agenda 21.
O número de participantes foi bastante reduzido e esteve composto,
basicamente, por técnicos e alguns poucos políticos, não houve participação da
sociedade civil. Neste encontro também se aprovou uma recomendação
apresentada pela Conferência da ONU sobre Assentamentos Humanos - HABITAT,
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
6
realizada um ano antes, em 1976, em Vancouver, Canadá, na qual se solicitou a
todos os países “fazerem esforços” para fornecer água potável e serviços de
saneamento adequados “para todos” até 1990.
O Decênio Internacional do Fornecimento de Água Potável e Saneamento foi
proclamado pela ONU em Novembro de 1980. Contou com uma ativa participação
de governos e agências internacionais, tanto no sentido técnico como financeiro.
Este movimento universal teve por finalidade melhorar e promover a cobertura dos
serviços de água potável e de saneamento básico para o maior número de pessoas
possível, especialmente os setores localizados nos subúrbios das cidades ou nas
áreas rurais.
Dez anos depois do lançamento da Década da Água, em Setembro de 1990,
em Nova Délhi, Índia, as conclusões apresentadas, sobre esta iniciativa,
demonstraram que as expectativas foram frustradas pelos resultados inferiores aos
previstos. Mas houve alguns resultados positivos: nos dez anos que separam o
encontro de Mar del Plata do de Nova Délhi, os profissionais do setor da engenharia
sanitária aprimoraram os seus conhecimentos; doenças endêmicas de veiculação
hídrica foram minimizadas ou erradicadas do quadro geral da saúde. A OMS e a
OPS estiveram absolutamente compromissadas com o Decênio e forneceram apoio
aos países na formulação das políticas de saúde.
Com esse objetivo foi criada, no seio da OPS, coincidindo com o início da
Década da Água, a Rede Pan-americana de Informação em Saúde Ambiental. Esta
Rede procurou satisfazer não somente a demanda de informação em todos os
níveis, como também incentivar a disseminação das informações em toda a América
Latina e Caribe. Mesmo com a criação da Rede, as informações ficaram limitadas às
organizações de classe e às secretarias de obras e serviços públicos que nessa
época centralizavam em quase todos os países a questão da água.
A segunda grande Conferência Internacional sobre Água e Meio Ambiente
organizada pela ONU realizou-se em Dublin, Irlanda, em Janeiro de 1992, isto é,
poucos meses antes da Conferência do Rio, de Junho de 92. A Conferência de
Dublin, que foi também preparatória da RIO’92, teve uma grande repercussão tanto
pela quantidade de participantes oficiais quanto pelo número de países e ONGs
envolvidas no encontro. As pessoas ali reunidas consideraram, pela primeira vez,
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
7
que a situação dos recursos hídricos caminhava de forma bastante dramática para
um ponto crítico.
A Declaração de Dublin registra, de forma inovadora, um enfoque
radicalmente novo sobre a avaliação, aproveitamento e gestão dos recursos
hídricos, principalmente da água doce. Nela afirma-se que esta otimização somente
pode se obter mediante um compromisso político e a participação dos mais altos
níveis dos governos em conjunto com a sociedade civil, com as comunidades
envolvidas. Os participantes da Conferência de Dublin produziram recomendações e
um programa de ação sob o título de “A Água e o Desenvolvimento Sustentável”.
O primeiro Princípio da Declaração de Dublin afirma que: “a água doce é um
recurso finito e vulnerável, essencial para garantir a vida, o desenvolvimento e
o meio ambiente”.
Dublin foi um verdadeiro marco na história ambiental e um celeiro de
informações para os jornalistas especializados em temas ambientais. Nesse
encontro se explicitou muito claramente a relação entre a água e a diminuição da
pobreza e das doenças; a proteção e as medidas de proteção contra os desastres
naturais; a conservação e o reaproveitamento da água; o desenvolvimento urbano
sustentável; a produção agrícola e o fornecimento de água potável ao meio rural; a
proteção dos sistemas aquáticos e as questões transfronteiriças e se reconheceu a
existência de conflitos geopolíticos derivados da posse das bacias hidrográficas.
A cada três anos, se reúnem no Fórum Mundial da Água representantes
governamentais, de organizações internacionais, de ONGs, de instituições
financeiras e de indústrias, além de cientistas, especialistas em assuntos hídricos,
empresários e acadêmicos. Nesta ocasião, na convocação de Kyoto, participam
como delegados mais de 5.000 especialistas e políticos, inclusive Ministros de
Estado. Para cobertura do encontro se registraram mais de 3.000 jornalistas e foi
criado um mecanismo de debate na Internet denominado Water Media Network.
A idéia deste encontro internacional surgiu em 1996 no âmbito do Conselho
Mundial de Água, para discutir os principais assuntos relacionados com a gestão de
recursos hídricos. O I Fórum realizou-se em 1997, em Marraquech, Marrocos e o II
Fórum na Haia, Holanda, em 2000. O III Fórum Mundial da Água ocorreu
concomitantemente em três cidades japonesas (Kyoto, Shiga e Osaka) no período
de 16 a 23 de março de 2003.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
8
O Fórum discutiu as ações tomadas pelos diferentes países para implementar
o manejo integrado dos recursos hídricos e busca soluções que permitam à
comunidade internacional atingir os objetivos da Declaração do Milênio realizada em
de Setembro de 2000, em Nova Iorque, durante a 55ª Sessão das Nações Unidas e
os da Cúpula Mundial sobre Desenvolvimento Sustentável, realizada em
Johanesburgo, em Setembro de 2002, que buscam reduzir pela metade, até 2015, o
número de pessoas sem acesso a água potável e a saneamento básico.
A divulgação no dia 22 de Março, Dia Internacional da Água, do Relatório
Mundial sobre o Desenvolvimento dos Recursos Hídricos no III Fórum Mundial da
Água de Kyoto representou um dos pontos altos do encontro. O Relatório oferece
uma visão mais completa e atualizada sobre o estado em que se encontram os
recursos hídricos nos dias de hoje. Além do relatório a ONU também publicou uma
declaração intitulada “Declaração Universal dos Direitos da Água”. Este texto
merece profunda reflexão e divulgação por todos os defensores do Planeta Terra.
“A água faz parte do patrimônio do planeta. Cada continente, cada povo, cada nação, cada região,
cada cidade, cada cidadão, é plenamente responsável aos olhos de todos.
A água é a seiva de nosso planeta. Ela é condição essencial de vida de todo vegetal, animal ou ser
humano. Sem ela não poderíamos conceber como são a atmosfera, o clima, a vegetação, a cultura
ou a agricultura.
Os recursos naturais de transformação da água em água potável são lentos, frágeis e muito limitados.
Assim sendo, a água deve ser manipulada com racionalidade, precaução e parcimônia.
O equilíbrio e o futuro de nosso planeta dependem da preservação da água e de seus ciclos. Estes
devem permanecer intactos e funcionando normalmente para garantir a continuidade da vida sobre a
Terra. Este equilíbrio depende em particular, da preservação dos mares e oceanos, por onde os
ciclos começam.
A água não é somente herança de nossospredecessores; ela é, sobretudo, um empréstimo aos
nossos sucessores. Sua proteção constitui uma necessidade vital, assim como a obrigação moral do
homem para com as gerações presentes e futuras.
A água não é uma doação gratuita da natureza; ela tem um valor econômico: precisa-se saber que
ela é, algumas vezes, rara e dispendiosa e que pode muito bem escassear em qualquer região do
mundo.
A água não deve ser desperdiçada, nem poluída, nem envenenada. De maneira geral, sua utilização
deve ser feita com consciência e discernimento para que não se chegue a uma situação de
esgotamento ou de deterioração da qualidade das reservas atualmente disponíveis.
A utilização da água implica em respeito à lei. Sua proteção constitui uma obrigação jurídica para
todo homem ou grupo social que a utiliza. Esta questão não deve ser ignorada nem pelo homem nem
pelo Estado.
A gestão da água impõe um equilíbrio entre os imperativos de sua proteção e as necessidades de
ordem econômica, sanitária e social.
O planejamento da gestão da água deve levar em conta a solidariedade e o consenso em razão de
sua distribuição desigual sobre a Terra.”
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
9
1.2 – Divisão do uso dos recursos hídricos
A competitividade pelo uso dos recursos hídricos está caracterizada por três
grandes demandas: uso urbano ou doméstico, uso industrial e uso agrícola,
estimado e ilustrado na Figura 1.2.
Na Figura 1.3 apresenta-se a evolução temporal do consumo anual de água
no mundo, de 1900 até o ano 2000. A parcela de perdas nos reservatórios é
crescente desde o início das obras hidráulicas das grandes barragens nos cursos de
água antes de 1960 e, com a expansão dos espelhos de água, tem ocorrido um
incremento significativo nos volumes evaporados. No ano 2000, por exemplo, o
volume de perdas nos reservatórios, visualizado na escala do eixo vertical, em km3,
foi aproximadamente 2/3 do consumo de água no setor urbano no mundo.
É interessante mencionar que, quando as estatísticas apontam e quantificam
o consumo de água de 70% destinados à agricultura irrigada (Figura 1.2), nesse
total estão incluídos os volumes de água armazenados para a geração de energia
elétrica, que nem sempre são utilizados nos perímetros irrigados, e as perdas por
evaporação nas superfícies livres dos grandes reservatórios e, ainda, a vazão
ecológica para manutenção da fauna e da flora à jusante das represas para permitir
certo gradiente hidráulico no fluxo de água na calha viva dos rios, evitando o avanço
das águas marinhas nos últimos trechos dos cursos. Estima-se que a somatória da
água evaporada ao longo do Rio São Francisco e nos lagos artificiais da sua bacia
hidrográfica seja de 310 m3 por segundo.
Figura 1.2: Distribuição do consumo de água no mundo, segundo as estatísticas
divulgadas.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
10
Figura 1.3: Valores dos volumes de água evaporada e consumida no
mundo desde de 1900 até o ano 2000 nos diferentes setores.
Conscientes de que a agricultura irrigada é, de fato, responsável pelo maior
percentual de consumo das reservas hídricas, os órgãos públicos, empresas
privadas e a pequena agricultura familiar que lidam com o agronegócio, devem evitar
os desperdícios, que comprovadamente são elevados em quase todos os métodos e
sistemas de irrigação. No Brasil, segundo as pesquisas de avaliação e
parametrização dos sistemas de irrigação em operação, a eficiência global do uso
de água está em torno de 30%, implicando num desperdício global de 70% dos
volumes de água derivados dos reservatórios, ou seja, de cada volume de 1.000 L
que sai de um manancial, 700 L não são utilizados pelas culturas.
Para enfrentar o desperdício é necessário ampliar a eficiência da irrigação.
Em geral, os agricultores promovem a inundação de seus campos ou constroem
canais de água paralelos aos canteiros. No Brasil, são comuns os sistemas de
aspersão. Dentre eles, está o de pivô central, com uma haste aspersora que gira em
torno de um eixo, molhando uma grande área circular. Em todos esses casos, as
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
11
plantas só recebem uma parte pequena da água. O resto evapora ou e corre para
corpos d'água próximos. Muitas vezes, isso acaba promovendo erosão, salinização
da água ou sua contaminação com agroquímicos.
Técnicas mais eficientes podem reduzir em até 50% a água necessária. Uma
das principais é o sistema de gotejamento - um duto passa ao longo das raízes das
plantas, pingando apenas a água necessária. Produzir tomates com os sistemas de
irrigação tradicionais exige 40% mais água que nos sistemas de gotejamento.
As indústrias utilizam a água de diversas maneiras no resfriamento e na
lavagem de seus equipamentos, como solvente ou ainda na diluição de emissões
poluentes. Em termos globais, a indústria é responsável por 22% de toda a água
doce consumida. Essa porcentagem é muito maior em países ricos - 59% - e bem
menor nos países pobres - apenas 8%.
De acordo com as Nações Unidas, crianças nascidas no mundo desenvolvido
consomem de 30 a 50 vezes mais água que as dos países pobres. Mas as camadas
mais ricas da população brasileira têm índices de desperdício semelhantes,
associados a hábitos como longos banhos ou lavagem de quintais, calçadas e
carros com mangueiras.
O banheiro é onde há mais desperdício. A simples descarga de um vaso
sanitário pode gastar até 30 litros de água, dependendo da tecnologia adotada.
Umas das mais econômicas consiste numa caixa d'água com capacidade para
apenas seis litros, acoplada ao vaso sanitários. O banho é outro problema. Quem
opta por uma ducha gasta até 3 vezes mais do que quem usa um chuveiro
convencional. São gastos, em média, 30 litros a cada cinco minutos de banho. O
consumidor - doméstico, industrial ou agrícola - não é o único esbanjador. De acordo
com a Agência Nacional de Águas, cerca de 40% da água captada e tratada para
distribuição se perde no caminho até as torneiras, devido à falta de manutenção das
redes, à falta de gestão adequada do recurso e ao roubo.
Esse desperdício não é uma exclusividade nacional. Perdas acima de 30% são
registradas em inúmeros países. Há estimativas de que as perdas registradas na
Cidade do México poderiam abastecer a cidade de Roma tranqüilamente.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
12
2.0 - HIDROLOGIA
Hidrologia é uma ciência multidisciplinar que lida com a ocorrência, circulação
e distribuição das águas na Terra, suas propriedades físicas e químicas, e sua
interação com o meio ambiente. Devido à natureza complexa do ciclo hidrológico e
da sua relação com o clima, tipos de solo, topografia e geologia, a hidrologia se
confunde com outras ciências que fazem parte da geografia física, tais como:
meteorologia, geologia e oceanografia.
A atmosfera terrestre, os oceanos, as geleiras, os lagos, os rios e a crosta
terrestre contêm cerca de 1,4x1018m3 de água, distribuídos da seguinte forma
(Peixoto e Oort, 1990 apud Tucci, 1993):
Oceanos 1.350 x 1015 m3
Geleiras 25 x 1015 m3
Águas subterrâneas 8,4 x 1015 m3
Rios e lagos 0,2 x 1015 m3
Biosfera 0,0006 x 1015 m3
Atmosfera 0,0130 x 1015 m3
Apesar da abundância, a distribuição espacial e temporal da água sobre
a Terra é bastante irregular causando problemas de excesso de água em alguns
lugares e escassez em outros.
Aos problemas que ocorriam devido à aleatoriedade dos eventos hidrológicos
vieram se somar os causados pela intervenção humana sobre o meio ambiente,
que, em diversos lugares, alcançou um nível crítico, afetandoo clima e as
condições de vida em escala global. Os estudos hidrológicos são utilizados para
avaliar o efeito destas ações antrópicas sobre os recursos hídricos, realizar
previsões sobre o que pode ocorrer no futuro, e que medidas podem ser adotadas
para evitar ou reduzir as conseqüências negativas para o bem estar da
humanidade.
A Hidrologia Aplicada tenta superar estes problemas através da previsão de
eventos extremos e da disponibilidade dos recursos hídricos. Como ainda não é
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
13
possível prever com segurança e com antecedência os eventos hidrológicos, por
serem aleatórios, a estatística, com base em registros passados, é uma ferramenta
de suporte à hidrologia.
O objetivo do estudo ou projeto determinará a fase do ciclo hidrológico e a
escala de interesse. Basicamente, existem dois grupos de estudo: (1) a estimativa
de disponibilidade e demandas e (2) a previsão de eventos extremos.
O primeiro grupo se aplica a: planos diretores de bacias; estudos de impacto
ambiental; projetos de abastecimento; projetos de irrigação; projetos de geração de
energia. O segundo grupo se aplica a: projetos de proteção contra enchentes;
projetos de grandes obras: barragens, pontes, estradas; projetos de drenagem.
Desta forma, pode-se resumir os principais objetos de interesse do engenheiro
hidrólogo nos seguintes itens:
1. Vazões máximas esperadas em galerias de drenagem ou bueiros;
2. Capacidade requerida de reservatórios para garantir suprimento de água
adequado para irrigação ou abastecimento urbano;
3. Efeito de barragens sobre o controle de enchentes em bacias hidrográficas;
4. Efeito do desenvolvimento urbano sobre o sistema de drenagem e o
escoamento de enchentes;
5. Delimitação de níveis prováveis de enchentes para garantir a proteção de
áreas urbanizadas contra alagamentos, ou para realizar o zoneamento da bacia em
relação ao risco de enchentes.
A diversidade de interesses e a conseqüente diversidade de estudos tornam
a Hidrologia Aplicada uma ciência complexa, impondo especialistas em diversas
áreas. O papel do hidrólogo é coordenar as atividades destes profissionais e
analisar os estudos elaborados, gerando um resultado que se aproprie aos objetivos
do estudo ou do projeto.
2.1 - Histórico
Os primeiros estudos hidrológicos de que se tem registro tinham objetivos
bastante práticos. Há 4000 anos, foi instalado no rio Nilo um nilômetro (escala para
leitura do nível do rio Nilo), ao qual apenas sacerdotes tinham acesso. A taxa de
imposto a ser cobrada durante o ano dependia do nível de água do rio Nilo. A
primeira referência à medição de chuva data de cerca de 2000 anos, na Índia.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
14
Neste caso o total precipitado no ano também servia como base para cálculo de
impostos.
É interessante observar que as primeiras medições hidrológicas foram
realizadas para servir a propósitos sociais e políticos, ao invés de serem usados
como base para projetos de obras hidráulicas ou para o entendimento de
fenômenos hidrológicos.
Na história recente da hidrologia pode-se observar grandes avanços a partir
de 1930, quando agências governamentais de países desenvolvidos começaram a
desenvolver seus próprios programas de pesquisas hidrológicas. Sherman
(1932), o hidrograma unitário; Horton (1933), a teoria da infiltração; Gumbel (1941)
propôs a distribuição de valores extremos para análise de freqüência de dados
hidrológicos.
A introdução da computação digital na hidrologia, nas décadas de 1960 e
1970, permitiu que problemas hidrológicos complexos fossem simulados como
sistemas completos pela primeira vez. O primeiro modelo hidrológico completo foi
desenvolvido pela Universidade de Stanford (1966). Este modelo pode simular os
processos mais importantes do ciclo hidrológico: precipitação, evapotranspiração,
infiltração, escoamento superficial, escoamento subterrâneo e escoamento em
canais. Outros modelos foram desenvolvidos em seguida: HEC-1 (1973), Corpo de
Engenheiros do Exército Americano; ILLUDAS (1974), e outros.
No Brasil, os primeiros textos publicados em hidrologia são de Garcez (1961)
e Souza Pinto et al. (1973). Por ocasião do Decênio Hidrológico Internacional, foi
implantado no Rio Grande do Sul, com a participação da UNESCO, o primeiro curso
de pós-graduação em Hidrologia, junto ao Instituto de Pesquisas Hidráulicas da
Universidade Federal do Rio Grande do sul (IPH). O IPH tem sido responsável pelo
desenvolvimento de modelos de simulação hidrológica, tais como os modelos IPH,
determinísticos, tipo chuva-vazão, e os modelos MAG, para auxiliar na gestão de
bacias.
Hoje existem inúmeros cursos de pós-graduação no país, que mantêm uma
comunidade científica com interesse específico em hidrologia. Em 1977, foi fundada
a Associação Brasileira de Recursos Hídricos, que tem publicado trabalhos
científicos que são apresentados em simpósios, hoje internacionais, e também
publica revistas técnicas e livros de hidrologia.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
15
3.0 – CICLO HIDROLÓGICO
Desde que a vida surgiu na Terra, há pouco mais de 3,5 bilhões de anos, a
água foi fundamental como base da alimentação dos organismos e como meio de
desenvolvimento de plantas e animais. A água é tão bem aproveitada que, ao longo
de milhões de anos, o mesmo estoque original em movimento alimenta rios, lagos e
aqüíferos ou reservatórios subterrâneos no chamado ciclo hidrológico.
Ciclo Hidrológico é o movimento da água entre os continentes, oceanos e a
atmosfera. Na atmosfera, o vapor da água em forma de nuvens pode ser
transformado em chuva, neve ou granizo, dependendo das condições do clima. Essa
transformação provoca o que se chama de precipitação.
Pode definir-se ciclo hidrológico 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 de vapor). A Figura 3.1 mostra esquematicamente o ciclo
hidrológico.
A energia solar é a fonte da energia térmica necessária para a passagem da
água das fases líquida e sólida para a fase do vapor; é também a origem das
circulações atmosféricas que transportam vapor de água e deslocam as nuvens.
A precipitação ocorre sobre a superfície do planeta, tanto nos continentes
como nos oceanos. Nos continentes, uma parte das precipitações é devolvida para a
atmosfera, graças à evaporação, outra parte acaba desaguando nos oceanos depois
de percorrer os caminhos recortados pelos rios.
Os oceanos, portanto recebem água de duas fontes: das precipitações e do
desaguamento dos rios, e perdem pela evaporação. Na atmosfera, o excesso de
vapor sobre os oceanos é transportada para os continentes, em sentido inverso ao
desaguamento.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
16
Figura 3.1: Esquema do ciclo hidrológico.
A precipitação é alta na zona equatorial, especialmente sobre as florestas
tropicais e no Oceano Pacífico. Nas regiões sob a influência das altas subtropicais, a
precipitação é baixa; já na zona temperada, existem regiões de precipitação
relativamente alta, onde predominam os sistemas frontais. Na zona polar, as
precipitações são baixas.
A evaporação é alta nos oceanos que estão sob a influência das altas
subtropicais.Nos oceanos equatoriais, onde a precipitação é abundante, a
evaporação é menos intensa. Nos continentes, a evaporação máxima ocorre na
zona equatorial. Lembramos que, na contabilidade global, chove mais nos
continentes que nos oceanos, e os oceanos evaporam mais que os continentes. Nos
continentes, os locais onde a precipitação é abundante possuem florestas e onde há
escassez de precipitação, estão os desertos.
As fontes de vapor são as regiões que "exportam" vapor; os sumidouros, que
"importam". Podemos notar que: as principais fontes de vapor estão localizados nos
oceanos subtropicais; os sumidouros de vapor estão na zona equatorial e em
regiões da zona temperada; o transporte de vapor ocorre das fontes para os
sumidouros. Quando certa quantidade de vapor é submetida a baixas temperaturas
ela passa para a forma líquida, assim é que nascem as nuvens. As gotículas de
água formam-se quando o vapor condensa sobre a superfície de partículas muito
pequenas, chamadas de núcleos de condensação. Após certo tempo as gotículas
tornam-se grandes, formando uma gotícula de nuvem.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
17
As gotículas maiores, tendo maior velocidade de queda em relação às outras,
colidem com as menores que estão em seu caminho. Em linguagem informal, as
gotículas maiores "atropelam" as menores, ocorrendo o que se pode chamar de
coalescência. As gotículas de nuvem, através do processo de colisão e
coalescência, crescem até atingir o tamanho de gotas. Ao deixar a base da nuvem,
essas gotas são chamadas de gotas de chuva e iniciam sua queda em direção à
superfície.
O ciclo hidrológico em uma bacia pode ser representado, em unidades de
altura (mm ou polegadas) pela equação do balanço hídrico (Equação 3.1):
P – R – G – E – T = S (3.1)
Onde:
P = precipitação;
R = escoamento superficial;
G = escoamento subterrâneo ou de base;
E = evaporação;
T = transpiração;
S = armazenamento.
Esta representação do ciclo hidrológico, conforme Figura 3.2, pode ser
aplicada a qualquer tamanho de bacia, como base para o desenvolvimento de um
modelo matemático que represente o escoamento em uma bacia. A principal
dificuldade neste tipo de modelação é que alguns dos termos da equação podem
ser desconhecidos.
Figura 3.2: Esquema de balanço hídrico de uma bacia hidrográfica.
E
G2
G1 S
P
R
T
I
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
18
A prova que o ciclo hidrológico em um meio ambiente natural não é estático,
é que a própria paisagem, está sempre em constante transformação. Precipitações
muito intensas causam erosão da superfície do solo. O escoamento de ondas de
cheia de eventos de grande volume pode mudar a configuração de leitos de rios,
deslocando bancos de areia e provocando erosão das margens. Em períodos muito
secos o perímetro de áreas desérticas pode crescer. Em resumo, mesmo em
ambientes naturais, a precipitação e o escoamento superficial causam alterações
significativas às bacias hidrográficas.
Com o crescimento da população mundial, as alterações ao meio ambiente
se tornaram mais importantes, causando maiores mudanças às características do
escoamento nas bacias hidrográficas. A derrubada da vegetação natural para o
desenvolvimento da agricultura aumenta a superfície de solo exposto, com óbvia
diminuição da proteção natural da vegetação. Esta perda de proteção diminui o
potencial de infiltração do solo, aumenta o escoamento superficial e resulta em
grandes perdas de solo. Nos últimos dois séculos, o crescimento das cidades tem
modificado drasticamente a paisagem nos arredores destes centros urbanos.
A urbanização tem interferido significativamente nos processos envolvidos no
ciclo hidrológico. Superfícies impermeáveis, tais como telhados e ruas
pavimentadas, reduzem o potencial de infiltração e conseqüentemente a recarga
dos aqüíferos subterrâneos, e aumentam o volume do escoamento superficial.
Estas superfícies ainda apresentam, uma rugosidade menor, aumentando a
velocidade do escoamento superficial e a erosão. Estas alterações do ciclo
hidrológico têm agravado as enchentes e aumentado a sua freqüência, trazendo
transtornos e prejuízos às populações urbanas. Uma representação esquemática do
ciclo hidrológico no meio ambiente urbanizado é mostrada na Figura 3.3.
Mas para que o ciclo hidrológico não se altere, é preciso preservar as
florestas, nas quais os mananciais ficam protegidos, e os oceanos, de onde evapora
boa parte da água que abastece, mais tarde, rios, lagos, e mananciais. Com isto,
gera um grande problema, o homem gasta à toa, suja, envenena e não preserva os
ecossistemas que poderiam alimentar os organismos aquáticos.
Inúmeros fatores contribuíram para tornar rara uma substância tão essencial
e, até recentemente, presente em quase todos os lugares. Os principais são o
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
19
crescimento populacional, a poluição por falta de saneamento, o desmatamento, a
construção de hidrelétricas - capazes de mudar o curso original dos rios - o
desperdício e as mudanças climáticas que fazem chover onde já é úmido, enquanto
aumenta a seca dos desertos, conforme já foi descrito.
Figura 3.3: Ciclo hidrológico em ambientes urbanos.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
4.0 – BACIA HIDROGRÁFICA
4.1 - Introdução
A bacia hidrográfica pode ser entendida como uma área onde a
precipitação é coletada e conduzida para seu sistema de drenagem natural isto
é, uma área composta de um sistema de drenagem natural onde o movimento
de água superficial inclui todos os usos da água e do solo existentes na
localidade (Magalhães, 1989). Os limites da área que compreende a bacia
hidrográfica são definidos topograficamente como os pontos que limitam as
vertentes que convergem para uma mesma bacia ou exutório.
As bacias hidrográficas caracterizam-se pelas suas características
fisiográficas, clima, tipo de solo, geologia, geomorfologia, cobertura vegetal,
tipo de ocupação, regime pluviométrico e fluviométrico, e disponibilidade
hídrica.
4.2 – Delimitação da bacia hidrogáfica
A delimitação de cada bacia hidrográfica é feita numa carta topográfica,
seguindo as linhas das cristas das elevações circundantes da seção do curso
d’água em estudo. Cada bacia é assim, sob o ponto de vista topográfico,
separada das restantes bacias vizinhas. Esta delimitação que atende apenas a
fatores de ordem topográfica “define uma linha de cumeada a que poderíamos
chamar linha de divisão das águas” pois ela é que divide as precipitações
que caem e, que, por escoamento superficial, seguindo as linhas de
maior declive, contribuem para a vazão que passa na seção em estudo
(Figura 4.1).
Figura 4.1: Área de contribuição de uma bacia.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
21
No entanto, as águas que atingem a seção do curso d’água em estudo
poderão provir não somente do escoamento superficial como também do
escoamento subterrâneo, que poderá ter origem em bacias vizinhas. E,
inversamente, parte do escoamento superficial poderá concentrar-se em lagos
ou lençóis subterrâneos que não tem comunicação com o curso de água em
estudo, não contribuindo para a sua vazão.
4.3 – Característica Fisiográficas
As características fisiográficas de uma bacia são obtidas dos dados que
podem ser extraídos de mapas, fotografias aéreas e imagens de satélite.
São: área, comprimento, declividade e cobertura do solo, que podem ser
expressos diretamente ou,por índices que relacionam os dados obtidos.
4.3.1 – Forma da bacia
A forma da bacia não é, normalmente, usada de forma direta em
hidrologia. No entanto, parâmetros que refletem a forma da bacia são usados
ocasionalmente e têm base conceitual. As bacias hidrográficas têm uma
variedade infinita de formas, que supostamente refletem o comportamento
hidrológico da bacia. Em uma bacia circular, toda a água escoada tende a
alcançar a saída da bacia ao mesmo tempo (Figura 4.2).
Figura 4.2: Bacia Arredondada e as características do escoamento nela
originado por uma precipitação uniforme.
Uma bacia elíptica, tendo a saída da bacia na ponta do maior eixo e,
sendo a área igual a da bacia circular, o escoamento será mais distribuído no
tempo, produzindo portanto uma enchente menor (Figura 4.3).
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
22
Figura 4.3: Bacia elíptica e as características do escoamento nela originado
por uma precipitação uniforme.
As bacias do tipo radial ou ramificada são formadas por conjuntos de
sub-bacias alongadas que convergem para um mesmo curso principal. Neste
caso, uma chuva uniforme em toda a bacia, origina cheias nas sub-bacias, que
vão se somar, mas não simultaneamente, no curso principal. Portanto, a cheia
crescerá, estacionará, ou diminuirá a medida em que forem se fazendo
sentir as contribuições das diferentes sub-bacias (Figura 4.4).
Figura 4.4: Bacia ramificada e as características do escoamento nela
originado por uma precipitação uniforme.
a) Fator de Forma: fator de forma - Kf - é a relação entre a largura média e
o comprimento axial da bacia. Mede-se o comprimento da bacia (L) quando se
segue o curso d’água mais longo desde a desembocadura até a cabeceira
mais distante da bacia. A largura média ( L
-
) é obtida quando se divide a área
pelo comprimento da bacia.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
23
L
LK f = (4.1), como L
AL = , temos: 2L
AK f = (4.2)
O fator de forma é um índice indicativo da tendência para enchentes de
uma bacia. Uma bacia com um fator de forma baixo esta menos sujeita a
enchentes que outra de mesmo tamanho, porém, com maior fator de forma.
Isso se deve ao fato de que numa bacia estreita e longa, com fator de forma
baixo, há menos possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo
simultaneamente toda sua extensão; e também numa tal bacia, a contribuição
dos tributários atinge o curso d’água principal em vários pontos ao longo do
mesmo, afastando-se portanto, da condição ideal da bacia circular discutida no
item seguinte, na qual a concentração de todo o deflúvio da bacia se dá num
só ponto.
b) Coeficiente de compacidade: coeficiente de compacidade ou índice de
Gravelius - Kc - é a relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um
círculo de área igual á da bacia.
A = p. R2 (4.3) R = p/A (4.4) Kc = P/ 2pR (4.5)
Substituindo 4.4 em 4.5, temos: Kc = 0,28P/ A (4.6)
Onde: P e A são respectivamente perímetro em km e área da bacia em km2.
Este coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da
bacia, independentemente do seu tamanho; quanto mais irregular for a bacia,
tanto maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mínimo
igual à unidade, corresponderia a uma bacia circular. Se os outros fatores
forem iguais, a tendência para maiores enchentes é tanto mais acentuada
quanto mais próximo da unidade for o valor desse coeficiente.
4.3.2 – Relevo
Diversos parâmetros foram desenvolvidos para refletir as variações do
relevo em uma bacia. Os mais comuns são:
a) Declividade da bacia. Apesar de haver diversos métodos para estimar a
declividade da bacia, o mais comum é simular o da Equação 4.7, sendo que a
diferença de cota (H) deve se referir a toda bacia e não apenas ao canal. Há
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
24
ainda o método das quadrículas associadas a um vetor. Esse método é mais
completo que o anterior e consiste em determinar a distribuição percentual das
declividades do terreno por meio de uma amostragem estatística das
declividades normais às curvas de nível em um grande número de pontos na
bacia. Esses pontos devem ser locados num mapa topográfico da bacia por
meio de um quadriculado que se traça sobre o mesmo.
b) Curva Hipsométrica. É a representação gráfica do relevo médio de uma
bacia (Figura 4.5). Representa o estudo da variação da elevação dos vários
terrenos da bacia com referência ao nível médio do mar. Essa variação pode
ser indicada por meio de um gráfico que mostra a porcentagem da área de
drenagem que existe acima ou abaixo das várias elevações. A curva
hipsométrica pode ser determinada pelo método das quadrículas descrito no
item anterior ou planimetrando-se as áreas entre as curvas de nível.
Figura 4.5: Curva Hipsométrica.
c) Elevação média da bacia. A variação da altitude e a elevação média de
uma bacia são, também, importantes pela influência que exercem sobre a
precipitação, sobre as perdas de água por evaporação e transpiração e,
consequentemente, sobre o deflúvio médio. Grandes variações da altitude
numa bacia acarretam diferenças significativas na temperatura média a qual,
por sua vez, causa variações na evapotranspiração. Mais significativas,
porém, são as possíveis variações de precipitação anual com a elevação.
A elevação média é determinada por meio de um retângulo de área
equivalente à limitada pela curva hipsométrica e os eixos coordenados; a altura
PERCENTAGEM DA ÁREA DE DRENAGEM
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
25
do retângulo é a elevação média. Outro método é o de utilizar a equação:
E=åe.a (4.7)
A
Onde: E= elevação média
e= elevação média entre duas curvas de nível consecutivas
a= área entre as curvas de nível
A= área total
Outro fator importante no estudo das elevações da bacia é a Altura
Média da Seção de Controle (Desembocadura), a qual representa uma
carga potencial hipotética a que estão sujeitos os volumes de excesso de
chuva e constitui um fator que afeta o tempo que levariam as águas para
atingir a seção de controle. Essa altura é determinada pela diferença entre a
elevação mediana e a elevação do leito na desembocadura.
d) Declividade de álveo. A velocidade de escoamento de um rio depende da
declividade dos canais fluviais. Assim, quanto maior a declividade, maior será
a velocidade de escoamento e bem mais pronunciados e estreitos serão os
gráficos vazão x tempo das enchentes.
Obtém-se a declividade de um curso d’água, entre dois pontos,
dividindo-se a diferença total de elevação do leito pela extensão horizontal do
curso d’água entre esses dois pontos. A declividade do canal pode ser descrita
como:
S = DH/L (4.8)
Onde: S é a declividade (m/m), H é diferença de cota (m) entre os pontos que
definem o início e o fim do canal, L é o comprimento do canal entre estes
pontos.
Na Figura 4.6 é apresentado um perfil longitudinal de uma bacia,
onde a declividade entre a foz e a nascente está representada pela linha S1.
Traça-se S2, tal que, a área compreendida entre ela e a abscissa seja igual á
compreendida entre a curva do perfil e a abscissa. Traçando-se S3, que
representa a declividade equivalente constante, tem-se uma idéia sobre o
tempo de percurso da água ao longo da extensão do perfil longitudinal.
Uma outra forma de determinar a declividade é utilizada para terrenos
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
26
com declividade constante, podendo-se até determinar através desta
declividadeo tempo de percurso da precipitação. Caso o curso d’água
tivesse uma declividade constante igual a declividade equivalente, o tempo
de percurso seria determinado da seguinte maneira.
Figura 4.6: Perfil longitudinal do Ribeirão do Lobo.
Considerando-se que o tempo de percurso varia em toda a extensão do
curso d’água com o recíproco da raiz quadrada da declividade, dividindo-
se o perfil de álveo em um grande número de trechos retilíneos, tem-se que
a raiz quadrada da declividade equivalente constante é a média harmônica
ponderada da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos
retilíneos, tomando-se como peso a extensão de cada trecho. Logo,
S3 0,5 = å Li / å (Li/Si) (4.9) onde Si = Di
sendo,
Di= declividade de cada trecho, logo:
S3 = (å Li / å (Li/ iD ) (4.10)
Onde:
Li = distância real medida em linha inclinada
4.3.3 – Padrões de drenagem
A velocidade do escoamento em canal é usualmente maior que a
velocidade de escoamento superficial. Portanto, o tempo de deslocamento do
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
27
escoamento em uma bacia na qual o comprimento de escoamento superficial é
pequeno em relação ao comprimento do canal seria menor do que em uma
bacia com trechos longos de escoamento superficial. O tempo de
deslocamento do escoamento em uma bacia é um dado de extrema
importância para diversos estudos hidrológicos, como será mostrado a seguir.
O padrão de drenagem é um indicador das características do
escoamento de uma precipitação. Alguns parâmetros foram desenvolvidos
para representar os padrões de drenagem.
a) Ordem dos Cursos D’Água - Leis de Horton - A ordem do curso d’água é
uma medida da ramificação dentro de uma bacia. Um curso d’água de
primeira ordem é um tributário sem ramificações; um curso d’água de
2a ordem é um tributário formado por dois ou mais cursos d’água de 1a ordem;
um de 3a ordem é formado por dois ou mais cursos de 2a ordem; e,
genericamente, um curso d’água de ordem n é um tributário formado por
dois ou mais cursos d’água de ordem (n - 1) e outros de ordens inferiores.
Para uma bacia hidrográfica, a ordem principal é definida como a ordem
principal do respectivo canal. A Figura 4.7 mostra a ordenação dos cursos
d’água de uma bacia hipotética. Neste caso, a ordem principal da bacia é 4.
Figura 4.7: Ordem dos cursos d'água segundo Horton.
Densidade de Drenagem
A densidade de drenagem (D) é a razão entre o comprimento total dos
cursos d’água em uma bacia e a área desta bacia hidrográfica. Um valor alto
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
28
para D indicaria uma densidade de drenagem relativamente alta e uma
resposta rápida da bacia a uma precipitação.
D = LT / A
Onde: LT é a extensão total dos cursos d’água e A é a área da bacia
hidrográfica.
Exemplo: A área da bacia é 115Km2, a extensão total dos cursos d’água é
29,0Km. A densidade de drenagem é, portanto:
D = LT/A = 29/115 = 0,25 Km/Km2
Segundo SWAMI (1975), índices em torno de 0,5km/km2 indicaria uma
drenagem pobre, índices maiores que 3,5km/km2 indicariam bacias
excepcionalmente bem drenadas.
4.3.4 - Cobertura vegetal da bacia
A cobertura vegetal, e em particular as florestas e as culturas da bacia
hidrográfica, vêm juntar a sua influência à de natureza geológica dos terrenos,
condicionando a maior ou menor rapidez do escoamento superficial.
Além disso, a sua influência exerce-se, também, na taxa de evaporação
da bacia, com uma ação regularizadora de caudais, sobretudo nos climas
secos. No caso de grandes cheias com elevados caudais a sua ação é, no
entanto, praticamente nula. Além da influência que exerce na velocidade dos
escoamentos e na taxa de evaporação, a cobertura vegetal desempenha papel
importante e eficaz na luta contra a erosão dos solos.
4.4 - Características Geológicas
O estudo geológico dos solos e subsolos tem por objetivo principal a sua
classificação segundo a maior ou menor permeabilidade, dada a influência que
tal característica tem na rapidez de crescimento das cheias. A existência de
terrenos quase, ou totalmente, impermeáveis, impede a infiltração facilitando o
escoamento superficial e originando cheias de crescimento repentino. Já os
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
29
permeáveis ocasionam o retardamento do escoamento devido à infiltração,
amortecendo as cheias. Na Figura 4.8 abaixo, ilustra-se o que foi dito.
Bacia Impermeável: Ao receber certa precipitação, dá origem a um
escoamento superficial com elevada ponta.
Bacia Permeável: Dá origem a um escoamento superficial de forma achatada
e cuja ponta máxima é bastante retardada em relação ao início da
precipitação.
Figura 4.8: Características da vazão de um rio de acordo com a
permeabilidade do solo.
4.5 - Transporte de Sedimentos
A existência de maior ou menor transporte de sedimento, depende da
natureza geológica dos terrenos. O seu conhecimento é fundamental, visto
que a erosão e sedimentação das partículas altera a topografia do leito do rio,
podendo essa transformação chegar ao ponto de aniquilar a obra projetada
pela diminuição do potencial hídrico do curso de água e assoreamento da
barragem, por vezes apenas recuperável, mediante o dispêndio de somas
incomputáveis.
4.6 - Características Térmicas
O estudo hidrológico de uma bacia deverá, pois, comportar a análise das
suas características térmicas, análise esta que deverá incluir observações de
trocas de calor entre solo e atmosfera, superfície da água e atmosfera, etc.
A localização geográfica da bacia hidrográfica é determinante das suas
características térmicas.
Assim, a variação da temperatura faz-se sentir com:
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
30
· latitude - a amplitude térmica anual está também relacionada com a
latitude, ela é máxima nos pólos e mínima no equador.
· proximidade do mar - as maiores amplitudes térmicas verificam-se nas
zonas continentais áridas, enquanto que em regiões submetidas à
influência marítima apresentam certa uniformidade térmica.
· altitude - a temperatura diminui com a altitude. De uma forma geral,
poderemos dizer que as regiões mais elevadas apresentam
temperaturas mais baixas.
· vegetação - por ação da menor fração de energia solar que atinge o solo
e do calor absorvido pela evapotranspiração das plantas, a
temperatura média anual de uma região arborizada pode ser inferior
em 10 oC ou 20 oC à uma região desarborizada;
· tempo - a temperatura começa a elevar-se ao nascer do sol e atinge o
máximo 1 a 3 horas depois do sol ter atingido a altitude máxima. A
variação da temperatura faz-se sentir também durante o ano segundo as
estações, sendo maior ou menor conforme a localização geográfica,
como foi mencionado anteriormente.
4.7 - Ocupação e Uso do Solo
Quando ocorre uma chuva rápida, as pessoas freqüentemente procuram
abrigo sob alguma árvore que esteja próxima. Admite-se que a árvore será
uma proteção temporária, já que ela intercepta a chuva na fase inicial do
evento. Poder-se-ia concluir que uma bacia coberta por uma floresta produziria
menos escoamento superficial do que uma bacia sem árvores.
O escoamento em telhados é outro exemplo do efeito do tipo de
cobertura da bacia sobre o escoamento. Durante uma precipitação, o
escoamento em calhas de telhados começa logo depois de iniciada a chuva.
Telhados são superfícies impermeáveis, inclinados e planos, portanto, com
pouca resistência ao escoamento. O escoamento em uma vertente gramada
com as mesmas dimensões do telhado terá início bemdepois do escoamento
similar no telhado. A vertente gramada libera água em taxas e volumes
menores porque parte da água será infiltrada no solo e devido a maior
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
31
rugosidade da superfície gramada, o escoamento será mais lento conclui-se
então que o escoamento em superfícies impermeáveis resulta em maiores
volumes e tempos de deslocamento menores do que o escoamento em
superfícies permeáveis com as mesmas dimensões e declividades.
Estes dois exemplos conceituais servem para ilustrar como o tipo de
ocupação do solo afeta as características do escoamento em uma bacia.
Quando as outras características da bacia são mantidas constantes as
características do escoamento tais como volume, tempo e taxas de vazões
máximas podem ser bastante alteradas. Portanto, o tipo de ocupação da bacia
e do uso do solo devem ser definidos para a análise e projeto em hidrologia. O
tipo de cobertura e uso do solo é especialmente importante para a hidrologia.
Muitas questões problemáticas em projetos hidrológicos resultam da expansão
urbana. A percentagem do solo impermeabilizado é comumente usada como
indicador do grau de desenvolvimento urbano. Áreas residenciais com alta
densidade de ocupação têm taxas de impermeabilização variando entre 40 e
70%. Áreas comerciais e industriais são caracterizadas por taxas de
impermeabilização de 70 a 90%. A impermeabilização de bacias urbanas não
está restrita à superfície: os canais de drenagem são normalmente revestidos
com concreto, de modo a aumentar a capacidade de escoamento da seção
transversal do canal e remover rapidamente as águas pluviais. O revestimento
de canais é muito criticado, já que este tipo de obra transfere os problemas de
enchentes de áreas à montante do canal para áreas à jusante.
4.8 – Gerenciamento Nacional dos recursos hídricos
O Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos
(SINGREH), criado pela Lei nº 9.433/97, estabeleceu um arranjo institucional
claro e baseado em novos princípios de organização para a gestão
compartilhada do uso da água.
O Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) é o órgão mais
expressivo da hierarquia do SINGREH, de caráter normativo e deliberativo,
com atribuições de: promover a articulação do planejamento de recursos
hídricos com os planejamentos nacional, regional, estadual e dos setores
usuários; deliberar sobre os projetos de aproveitamento de recursos hídricos;
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
32
acompanhar a execução e aprovar o Plano Nacional de Recursos Hídricos;
estabelecer critérios gerais para a outorga de direito de uso dos recursos
hídricos e para a cobrança pelo seu uso. Cabe ao Conselho decidir sobre as
grandes questões do setor, além de dirimir as contendas de maior vulto.
Caberá também ao CNRH decidir sobre a criação de Comitês de Bacias
Hidrográficas em rios de domínio da União, baseado em uma análise detalhada
da bacia e de suas sub-bacias, de tal forma que haja uma otimização no
estabelecimento dessas entidades. Para tanto, estabeleceu, através da
Resolução nº 05 de 10 de abril de 2000, regras mínimas que permitem
demonstrar a aceitação, pela sociedade, da real necessidade da criação de
Comitês.
O CNRH é composto, conforme estabelecido por lei, por representantes
de Ministérios e Secretarias da Presidência da República com atuação no
gerenciamento ou no uso de recursos hídricos; representantes indicados pelos
Conselhos Estaduais de Recursos Hídricos; representantes dos usuários dos
recursos hídricos e, representantes das organizações civis de recursos
hídricos. O número de representantes do poder executivo federal não poderá
exceder à metade mais um do total dos membros do CNRH.
A representação dos usuários ficou definida para os setores de
irrigantes, indústrias, concessionárias e autorizadas de geração hidrelétrica,
pescadores e lazer e turismo, prestadores de serviço público de abastecimento
de água e esgotamento sanitário, e hidroviários.
Dentre as organizações civis de recursos hídricos foram definidas:
comitês de bacias hidrográficas, consórcios e associações intermunicipais de
bacias hidrográficas; organizações técnicas e de ensino e pesquisa com
interesse na área de recursos hídricos e, organizações não governamentais
com objetivos de defesa de interesses difusos e coletivos da sociedade. Desde
a instalação do CNRH, em novembro de 1998, até o momento já foram
aprovadas 24 Resoluções.
A Agência Nacional de Águas (ANA) é uma autarquia sob regime
especial com autonomia administrativa e financeira, vinculada ao Ministério do
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
33
Meio Ambiente. É responsável pela implementação da Política Nacional de
Recursos Hídricos.
O projeto de criação da ANA foi aprovado pelo Congresso no dia 7 de
junho de 2000, transformando-se na Lei 9.984, sancionada pelo Presidente da
República em exercício, Marco Maciel, no dia 17 de julho do mesmo ano.
Além de responsável pela execução da Política Nacional de Recursos
Hídricos, a ANA deve implementar a Lei das Águas, de 1997, que disciplina o
uso dos recursos hídricos no Brasil.
O Comitê de Bacias Hidrográficas é um órgão colegiado, inteiramente
novo na realidade institucional brasileira, contando com a participação dos
usuários, da sociedade civil organizada, de representantes de governos
municipais, estaduais e federal. Esse ente é destinado a atuar como
“parlamento das águas”, posto que é o fórum de decisão no âmbito de cada
bacia hidrográfica.
Os Comitês de Bacias Hidrográficas têm, entre outras, as atribuições de:
promover o debate das questões relacionadas aos recursos hídricos da bacia;
articular a atuação das entidades que trabalham com este tema; arbitrar, em
primeira instância, os conflitos relacionados a recursos hídricos; aprovar e
acompanhar a execução do Plano de Recursos Hídricos da Bacia; estabelecer
os mecanismos de cobrança pelo uso de recursos hídricos e sugerir os valores
a serem cobrados; estabelecer critérios e promover o rateio de custo das obras
de uso múltiplo, de interesse comum ou coletivo.
Comporão os Comitês em rios de domínio da União representantes
públicos da União, dos Estados, do Distrito Federal, dos municípios e
representantes da sociedade, tais como, usuários das águas de sua área de
atuação, e das entidades civis de recursos hídricos com atuação comprovada
na bacia.
A proporcionalidade entre esses segmentos foi definida pelo Conselho
Nacional de Recursos Hídricos, através da Resolução nº 05, de 10 abril de
2000. Esta norma estabelece diretrizes para formação e funcionamento dos
Comitês de Bacia Hidrográfica, representando um avanço na participação da
sociedade civil nos Comitês. A Resolução prevê que os representantes dos
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
34
usuários sejam 40% do número total de representantes do Comitê. A somatória
dos representantes dos governos municipais, estaduais e federal não poderá
ultrapassar a 40% e, os da sociedade civil organizada ser mínimo de 20%.
Nos Comitês de Bacias de rios fronteiriços e transfronteiriços, a
representação da União deverá incluir o Ministério das Relações Exteriores e,
naqueles cujos territórios abranjam terras indígenas, representantes da
Fundação Nacional do Índio – FUNAI e das respectivas comunidades
indígenas.
Cada Estado deverá fazer a respectiva regulamentação referente aos
Comitês de rios de seu domínio. Alguns Estados, a exemplo de São Paulo,
Minas Gerais, Rio Grande do Sul eEspírito Santo já estão em estágio bem
avançado no processo de regulamentação, com diversos Comitês criados.
4.8.1 – Regiões Hidrográficas
Para administrar os recursos hídricos brasileiros, o governo federal
dividiu o país em 12 regiões hidrográficas - uma bacia ou grupo de bacias
próximas em que o rio principal flui até o oceano ou um país vizinho:
Amazonas, Tocantins, Paranaíba, São Francisco, Paraná, Paraguai, Uruguai,
Região Costeira do Norte, Região Costeira do Nordeste Ocidental, Região do
Nordeste Oriental, Região Costeira do Sudeste e Região Costeira do Sul.
A Figura 4.9 mostra um mapa com as divisões das bacias hidrográficas
do Brasil. A Tabela 4.1 mostra a área e a descarga média das bacias
mostradas na Figura 4.1.
4.8.2 – Bacia Costeira do Sudeste
A Região Hidrográfica Costeira do Sudeste é conhecida nacionalmente
pelo elevado contingente populacional e pela importância econômica de sua
indústria. O grande desenvolvimento da região, entretanto, é motivo de
problemas em relação à disponibilidade de água. Isso ocorre porque, ao
mesmo tempo em que apresenta uma das maiores demandas hídricas do País,
a bacia também possui uma das menores disponibilidades relativas.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
35
Figura 4.9: Bacias hidrográficas brasileiras.
Tabela 4.1: Área e descarga média das bacias hidrográficas brasileiras.
Regiões
Hidrográficas
Área
(Km2)
Descarga Média
(m3/s)
Amazonas 3.988.813 134.119
Costeira do Norte 98.583 3.253
Costeira do Nordeste
Oriental
685.303 2.937
São Francisco 645.000 2.850
Parnaíba 344.248 1.272
Costeira do Nordeste
Ocidental
256.098 1.695
Paraguai 363.592 1.340
Paraná 856.820 11.000
Costeira do Sul 192.810 4.842
Costeira do Sudeste 209.000 3.868
Tocantins 757.000 11.306
Uruguai 177.494 4.150
BRASIL 8.574.761 182.632
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
36
Nesse contexto, promover o uso sustentado dos recursos hídricos na
região, garantindo seu uso múltiplo, representa um grande desafio. Esse
trabalho implica em colocar em prática formas de gestão que conciliem o
crescimento econômico e populacional de região com a preservação ambiental.
A Região Hidrográfica Costeira do Sudeste tem 209.000 quilômetros
quadrados de área, o equivalente a 2,5% do país. Os seus principais rios são o
Paraíba do Sul e o Doce, com respectivamente 1.150 e 853 quilômetros de
extensão. Além desses, a região hidrográfica também é formada por diversos e
pouco extensos rios que formam as seguintes bacias: Santa Maria, Reis
Magos, Benevente, Itabapoana, Itapemirim, Jacu, Ribeira e litorais do Rio de
Janeiro e São Paulo.
Cerca de 25,2 milhões de pessoas habitam a região, sendo que 90 % da
população vivem em áreas urbanas. Outras características demográficas
marcantes da região são os significativos adensamentos populacionais, onde
se destacam a Região Metropolitana do Rio de Janeiro, com mais 3.000 hab/
Km2 e picos de 12.835 hab./Km2 em São João de Meriti. Além da Região
Metropolitana, do Rio, destacam-se a Região Metropolitana de Vitória e a
Região Metropolitana da Baixada Santista.
Em relação ao uso e à ocupação do solo, um dos principais problemas
se refere à ocupação irregular de encostas, áreas ribeirinhas e de mananciais,
estimulada em grande parte pela especulação imobiliária. Devido ao intenso e
desordenado processo de uso e ocupação, podem ser encontrados ao longo
dos rios apenas pequenos trechos com vegetação ciliar e geralmente em mau
estado de conservação.
4.8.3 – Cobrança pelo uso da água
Em função de condições de escassez em quantidade e ou qualidade, a
água deixou de ser um bem livre e passou a ter valor econômico. Esse fato
contribuiu com a adoção de novo paradigma de gestão desse recurso
ambiental, que compreende a utilização de instrumentos regulatórios e
econômicos, como a cobrança pelo uso dos recursos hídricos.
A experiência em outros paises mostra que, em bacias que utilizam a
cobrança, os indivíduos e firmas poluidores reagem internalizando custos
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
37
associados à poluição ou outro uso da água. A cobrança pelo uso de recursos
hídricos, mais do que instrumento para gerar receita, é indutora de mudanças
pela economia da água, pela redução de perdas, pela gestão com justiça
ambiental. Isso porque cobra-se de quem usa ou polui. A ANA vem
desenvolvendo ações para implementação da cobrança pelo uso dos recursos
hídricos no Brasil. A atividade desenvolvida pela ANA em conjunto com os
gestores estaduais da bacia do Paraíba do Sul resultou nas resoluções do
CNRH sobre critérios gerais para a cobrança pelo uso da água e sobre
deliberações dos Comitês de bacia, aprovando a cobrança na bacia do Rio
Paraíba do Sul. A Figura 4.10 mostra um mapa da Bacia Hidrográfica do Rio
Paraíba do Sul.
Figura 4.10: Mapa da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul.
O processo de implementação da cobrança na Bacia do Paraíba do Sul
incluiu em 2002 as seguintes ações: a) Estudos técnicos para definição de
valores e procedimentos, em contrato com a Fundação COPPETEC; b)
Trabalho em parceria com o CEIVAP e com o CNRH na aprovação da
cobrança para saneamento básico, indústrias, agropecuária, piscicultura e
pequenas centrais hidrelétricas e no estabelecimento de critérios para usos
insignificantes; c) Trabalho em articulação com os órgãos gestores estaduais
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.
38
no estabelecimento de critérios e procedimentos para cadastro e cobrança e
para implantação da cobrança; d) Implantação da Agência da Bacia, em fase
de consolidação; e) Convocatória aos usuários de água para auto-
cadastramento, utilizando sistema 0800 com serviço de plantão para apoio aos
usuários; f) Elaboração de um sistema de informações de cadastro de usuários,
controle de usos e cálculo de valores de cobrança, outorga e fiscalização; g)
Operacionalização do sistema de regularização de usuários para cobrança,
incluindo a avaliação e consistência da base de cadastro pelo sistema 0800
para posterior análise de outorga e emissão de boleto de cobrança.
Foi estruturada uma fórmula para a composição da cobrança:
Fórmula da composição da cobrança
C = Qcapx k0 x PPU + Qcapx k1 x PPU + Qcapx (1 - k1)x (1 - k2 k3)x PPU
(1ª Parcela) (2ª Parcela) (3ª Parcela)
onde: Qcap é o volume de água captada durante um mês (m3/mês)
Ko é o multiplicador de preço unitário para captação, sempre inferior a 1
(um).
K1 é o coeficiente de consumo para a atividade me questão, ou seja, a
relação entre o volume consumido e o volume captado pelo usuário.
K2 é o percentual do volume de efluentes tratados em relação ao volume
total de efluentes produzidos, ou seja, a relação entre a vazão efluente
tratada e a vazão efluente bruta
K3 é o nível de eficiência de redução de DBO na estação de tratamento
de efluentes.
Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.