EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA DE POÇOS ESCAVADOS EM LEITO SECO DE RIO NO SEMIÁRIDO TECHNOLOGICAL EVOLUTION OF DUG WELLS IN DRY RIVER BED IN SEMIARID REGION

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1 EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA DE POÇOS ESCAVADOS EM LEITO SECO DE RIO NO SEMIÁRIDO Anderson Luiz Ribeiro de Paiva¹; Jaime Joaquim da Silva Pereira Cabral²; Arnaldo Vitorino Silva³; Tiago Oliveira Caetano 4 ; Danilo Januário Silva 5 e Ricardo Augusto Pessoa Braga 6 Resumo - Em comunidades rurais poços escavados continuam a ser construídos, principalmente, em locais sem disponibilidade de água superficial. No semiárido do nordeste brasileiro, devido ao custo e a facilidade de execução, os materiais mais usados são pedras, tijolos e anéis de concreto. No entanto, por dificuldades técnicas, muitas vezes observa-se problemas estruturais e de qualidade da água, por falta de proteção sanitária. Instituições de ensino e pesquisa e ONGs, como forma de empoderamento dos pequenos proprietários rurais, procuram envolver a própria comunidade na construção destes poços. O presente artigo descreve algumas ações do projeto Águas de Areias, onde procura-se melhorar o uso dos poços e busca-se entender o comportamento do armazenamento de água nas aluviões do rio Capibaribe e os efeitos conjuntos da exploração de água pelos poços e da extração de areia. Palavras-chave: poço amazonas, semiárido, leito seco de rio. TECHNOLOGICAL EVOLUTION OF DUG WELLS IN DRY RIVER BED IN SEMIARID REGION Abstract - Dug wells are generally built in rural area without available surface water. In Brazilian semiarid region most common materials are stones, bricks and concrete rings due to price and easiness of construction. However, several problems of well structure and water quality are observed due to technical difficulties. NGOs as well teaching and researching institutions tries to empower small land owners of local communities and involves them at well constructions. This paper presents some actions of Projeto Águas de Areia ( water from sand project) for improving well use and look for a better understanding of water storage at Capibaribe river alluvium and the effects of joint exploitation of water from wells and sand extraction. Palavras-chave: dug well, semiarid, dry river bed. 1 Sócio fundador da ANE e professor adjunto da Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Centro de Tecnologia e Geociências - CTG, Departamento de Engenharia Civil - DECIV, Av. Acadêmico Hélio Ramos, s/n, Cidade Universitária, Recife PE, Brasil. Fone: (81) E- mail: anderson.paiva@ufpe.br 2 Sócio fundador da ANE e professor titular da Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, CTG, DECIV, Av. Acadêmico Hélio Ramos, s/n, Cidade Universitária, Recife PE, Brasil. Fone: (81) jcabral@ufpe.br; jaimejcabral@yahoo.com; 3 Sócio Fundador da ANE, Professor aposentado da rede estadual de ensino. Rua Carmecita Juventina da Silva, 229, São Jorge, Santa Cruz do Capibaribe, PE, CEP Fone: avs_@hotmail.com 4 Graduando de Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Núcleo de Tecnologia, Campus Caruaru. BR-104, km 59, Nova Caruaru, Caruaru-PE, CEP Fone: (81) tiagocaetanooliveira@gmail.com 5 Graduando de Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Núcleo de Tecnologia, Campus Caruaru. BR-104, km 59, Nova Caruaru, Caruaru-PE, CEP Fone: (81) danilo.en.civil@gmail.com 6 Presidente da Associação Águas do Nordeste - ANE, Professor da UFPE, Campus Recife. Rua Luís Guimarães, 411/502E, Poço da Panela, Recife, PE, CEP Fone: ricardobraga.jc@gmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 1 - INTRODUÇÃO Desde os primórdios da civilização, as comunidades tendiam a se situar em regiões próximas aos rios, para se ter fácil acesso a fonte desse recurso essencial de vida e desenvolvimento humano. No entanto, em diversas regiões avançou-se para a exploração dos recursos hídricos subterrâneos, que possuem grandes reservas, em extensas áreas e protegidas naturalmente contra a poluição. Inicialmente, sem tecnologias avançadas escavava-se poços com força humana, e diversos poços com suas técnicas específicas foram escavados com poucos a vários metros de profundidade e muitos operam até hoje. Na Idade Média muitos povos fizeram uso de poços até mesmo vinculados a questões religiosas, como o poço Zenzem no célebre templo de Meca (MACHADO, 2008). Ainda atualmente, essas técnicas não avançaram e continuam a ser construídos poços escavados, principalmente em comunidades rurais, que por suas condições locais tem dificuldades no acesso à água (KENT, 2001). É comum encontrar entidades não-governamentais ou mesmo religiosas que auxiliam essas comunidades difusas a obterem sua fonte de água para o uso doméstico ou mesmo outros fins. Encontra-se publicações com instruções construtivas e sanitárias de poços escavados para auxiliar diversas destas comunidades, principalmente em países sub-desenvolvidos, como vários países da África (BRUSH, 1979; LAVER, 1980; WATT & WOOD, 1998; COLLINS, 2000). Por estas referências, vê-se indicações de uso de materiais de fácil acesso, pedras, tijolos, e mesmo anéis de concreto. Como forma de empoderamento dos pequenos proprietários rurais, procura-se envolver a própria comunidade na construção destes poços, que deve servir ao maior número de pessoas possível, para não aumentar os custos, para se sentirem proprietários dos mesmos e facilitar o gerenciamento posterior. Esta realidade também é vivenciada nas aluviões no alto rio Capibaribe, onde comunidades rurais nas margens do rio intermitente, construíram seus poços no leito seco do rio. Paiva et al. (2014) apresentaram características destes diversos poços, chamados localmente de cacimbão e cacimba. Por esses poços terem sido construídos pelos próprios moradores, observa-se diversos problemas estruturais e qualidade da água, por falta de proteção sanitária. Estas comunidades recentemente vêm enfrentando tanto a dificuldade devido à prolongada estiagem na região, o que resulta em permanência do leito seco e em redução drástica dos níveis de água nos poços, chegando a vários deles a ficarem secos. Essa redução dos níveis deve-se tanto à exploração para abastecimento da própria comunidade, quanto à retirada por caminhões pipas para abastecer áreas urbanas durante a seca. Além disso, esse problema é ampliado pela exploração indiscriminada da areia da aluvião, que protege a água da intensa evaporação no semiárido (BRAGA et al., 2014). Diante das questões levantadas pelo projeto Águas de Areias, busca-se entender sobre o comportamento do armazenamento de água nas aluviões do rio Capibaribe, conjuntamente com a exploração de água pelos poços e a extração de areia. A área de estudo situa-se no trecho alto do rio Capibaribe, onde este curso d água é intermitente e encontra-se seco desde 2012, embora em março e abril de 2015 tenha passado alguns dias com água na superfície em função de chuva intensa na região, em período de poucos dias. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 2 - MATERIAIS E MÉTODOS Área de estudo A pesquisa em andamento no âmbito do projeto Águas de Areias está sendo desenvolvido na bacia do rio Capibaribe, em seu trecho superior, da nascente até próximo a área urbana de Santa Cruz do Capibaribe, situado no semiárido de Pernambuco (Figura 1). Este trecho possui extensão de 79 quilômetros, entre as primeiras nascentes, em Poção, e a cidade de Santa Cruz do Capibaribe, percorrendo, assim, quatro municípios dentro do Polígono das Secas: Poção, Jataúba, Brejo da Madre de Deus e Santa Cruz do Capibaribe. Figura 1 - Localização da área de estudo do projeto Águas de Areia, no Alto Rio Capibaribe (Paiva et al., 2014). Geologicamente a área do projeto situa-se sobre a Província da Borborema, de características rochosa cristalina, com características hidrogeológica do domínio fissural (CPRM, 2005). As comunidades rurais que nesta região situam-se próximo ao rio Capibaribe, utilizam a água do rio para diversos fins, como uso doméstico, agricultura familiar e dessedentação animal. No trecho em estudo existe a barragem de Poço Fundo (Figura 1), que abastece parcialmente a região. Em decorrência de longas estiagens, configurando seca por quatro anos, o nível do reservatório diminuiu a ponto de secar completamente, inviabilizando-se como manancial. Diante dessa realidade, faz-se uso da água acumulada na aluvião do leito seco do rio Capibaribe, com a exploração por meio dos poços amazonas (também chamados de cacimbão), ou mesmo de poços só escavados (também denominados de cacimbas). O trecho próximo à nascente (trecho 1 no projeto, com extensão de cerca de 60 Km) tem características de brejo de altitude e apresenta melhores condições de acúmulo da água, sendo uma área de maior exploração para agricultura. O trecho 2, com 10 Km de extensão, é a área inundável da barragem Poço Fundo, não possui poços amazonas. Nesta XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 área faz-se uso da água superficial diretamente na barragem, e necessitam buscar água a maiores distâncias nos períodos de seca. O trecho 3, com cerca de 9 Km de extensão, possui bom aluvião para exploração de água, dessa forma praticamente todos os moradores às margens do rio possuem seu poço amazonas Caracterização dos poços existentes Ao longo do trecho de estudo foram registrados 84 poços amazonas (PAIVA et al., 2014), sendo 60 poços no trecho 1 e 24 no trecho 3. No trecho 3 é onde possui maior concentração por quilômetro, cerca de 3 vezes mais. Paiva et al. (2014) apresentaram as características destes poços existentes, com dados de profundidade, diâmetro, tipo construtivo e condições do poço. Observou-se que em grande parte dos poços não se tomou cuidados construtivos e de proteção sanitária. Com isso, muitos poços apresentam problemas estruturais (alguns sem condições de uso) e de má qualidade da água. Pelas condições de construção, por estarem locados na calha principal do rio e possuírem poucos centímetros de parede do poço acima do nível do terreno ou a boca do poço estar rente ao nível do terreno, estes poços sofrem com os eventos de chuvas intensas, em que há um escoamento rápido no rio na superfície do leito, fazendo com que o nível d água cubra vários destes poços, carreando sedimentos e impurezas para dentro dos mesmos. Outra observação importante é que com o escoamento subterrâneo repentinamente mais rápido, as pressões no fluxo de água para o poço pelo fundo também carreia areia. Consequentemente, a profundidade do poço sofre pequena redução. Ao longo do tempo, obrigando muitos proprietários dos poços a realizar a retirada dessa areia. Dentro das atividades do projeto, foi proposta a construção de poços com anéis de concreto armado, com barras verticais para garantir a verticalidade do poço e resistência aos esforços do escoamento na aluvião, particularmente na junção dos anéis. Também foram propostos furos na parede dos anéis, principalmente na parte inferior do poço, para facilitar o fluxo de água e reduzir a entrada de areia pelo fundo (Figura 2). Com apoio da equipe do projeto Águas de Areias, já foram construídos 12 novos poços na área, sendo 6 (diâmetro de 1,50 m) no trecho 1 e 6 (diâmetro de 2,50 m) no trecho 3. Os moradores receberam assessoria técnica e o material do projeto, e construíram os poços em regime de mutirão. Tendo atenção para manter os 50 cm acima do nível do terreno e a tampa para proteção sanitária. O diâmetro das fôrmas é de 1,50 m e de 2,50 m. Estes novos poços estão sendo monitorados para avaliar o desempenho com relação àqueles convencionalmente construídos na área. Figura 2 - Fôrmas utilizadas na construção dos novos poços com anéis de concreto armado. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 3 - EVENTO DE CHUVA EM 2015 Na área de estudo, particularmente em Sítio Poço Comprido, foram executados ensaios de solos e testes de infiltração, onde chegou-se a valores de densidade do solo da ordem de 2,75 Kg/m³, e uma porosidade de aproximadamente 46,0%. Sendo observado que a camada superficial possui menor densidade e menor porosidade, já que nessa região é caracterizada pela deposição dos sedimentos finos e matéria orgânica no escoamento superficial do rio (Figura 3), e que em profundidade torna-se mais homogêneo. Figura 3 - Área dos testes de infiltração e corte do solo da aluvião nos primeiros metros. O uso intensivo do solo agrícola na margem do rio sem os devidos cuidados traz, como consequência, a degradação da estrutura e de outras propriedades físicas, diminuindo seu potencial produtivo. Observa-se também a variabilidade espacial da capacidade de infiltração da água no solo ao longo do rio. Há trechos com uma camada superficial com muitos sedimentos finos que reduz a taxa de infiltração, em comparação ao esperado para uma camada de areia. Pelas condições da geologia da região, com solos rasos e embasamento cristalino próximo da superfície, e pela característica de chuvas intensas para a região, observou-se que os eventos de chuva de março e abril de 2015 geraram rapidamente o escoamento superficial. Na Figura 4 observa-se, à esquerda, o início do escoamento superficial após a chuva do dia 07/04/2015, e em seguida, à direita, já um trecho com uma lâmina d água no rio. As chuvas mais fortes aconteceram nas cabeceiras do rio (em Poção/Jataúba), onde essas águas escorreram por boa parte na superfície do rio em leito seco. Como o escoamento superficial gerado é efêmero, a aluvião não foi totalmente preenchida. A recarga ocorreu ainda ao longo dos dias subsequentes, observando-se a elevação do nível dos poços amazonas na região (Figura 5). Com as primeiras chuvas, após prolongado período de seca, ocorre redução na capacidade de infiltração da água no solo. O encrostamento superficial interferiu, contribuiu para o escoamento superficial, e favoreceu pontos de erosão, principalmente nas margens. Os dados de precipitação considerados foram obtidos na estação do IPA (Instituto Agronômico de Pernambuco) em Brejo da Madre de Deus, município a montante dos poços considerados nas observações dos níveis, que estão locados no trecho 3 do projeto, mesmo porque a precipitação que ocorreu na área do trecho 3 foi mínima ou quase zero. Salienta-se que o escoamento gerado por estas chuvas chega com algum retardo na área considerada. Considera-se, pelas análises preliminares, que há um retardo de quase duas semanas para a chuva precipitada alimentar propriamente a aluvião na área (Figura 5). Por conta do encrostamento superficial do solo observado, as águas infiltradas para alcançar a elevação dos níveis XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 de água nos cacimbões não ocorreram de imediato, só vindo a ocorrer com o passar de alguns dias, onde aconteceu a melhora na qualidade e quantidade de água, para toda a área desde a nascente. Figura 4 - Escoamento superficial gerado no rio Capibaribe após período de seca, em 07 de abril de Figura 5 - Leitura das profundidades até o nível d água nos poços, referência na boca dos poços. A resposta na elevação níveis de água nos cacimbões, considerando o retardo de quase duas semanas, foi quase que uniforme para todos, havendo a tendência de pequena diminuição após a recarga ocorrida, que é devido ao próprio escoamento da água subterrânea e perdas que ocorrem por extração e evaporação. Deve-se considerar o posicionamento dos mesmos apresentado na Figura 6. Em alguns pontos ao longo do rio há estruturas naturais ou artificiais que acabam fazendo um XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 barramento no escoamento superficial. Isso favoreceu ocorrer um volume armazenado que pode recarregar a aluvião ao longo de mais alguns dias. Isso fica claro na observação de trechos como ilustrado na Figura 7, em que há uma bacia de retenção, diferentemente de vários outros trechos que após o evento de chuva e consequente escoamento superficial, voltaram a ficar seco. Figura 6 - Localização dos poços cacimbões no trecho 3 do rio Capibaribe. Figura 7 - Áreas Sítio Poço da Lama (à esquerda) e Sítio Poço Comprido (à direita), trecho 3, em que houve acúmulo de água retido após eventos de chuva. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS Analisando os diversos aspectos técnicos e científicos do uso de poços nos leitos secos de rios intermitentes e através de troca de informações com os moradores da área, pode-se resumir as principais considerações em: - As aluviões do leito seco de rios intermitentes formam um bom reservatório de acumulação de água, que sendo usado de maneira racional consegue suprir a população rural vizinha durante todo o período de estiagem, e até de seca por anos; - A retirada de areia do leito seco para uso na construção civil deve ser evitada ou controlada, para preservar as condições de armazenamento da água nos poros da areia; - Em alguns locais forma-se uma crostra na superfície da areia devido à presença de matéria orgânica ou presença de percentual significativo de sedimentos finos argilosos. O referido encrostamento na superfície tende a reduzir a recarga na aluvião; - Como as vazões são efêmeras, pequenos barramentos construídos em diversos pontos ao longo do rio melhoram a capacidade de recarga. 5 - AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Associação Águas do Nordeste (ANE) pelo apoio à realização das pesquisas no âmbito do Projeto Águas de Areias, assim como agradecem à Petrobras, que patrocina este projeto desenvolvido pela ANE, por meio do Programa Petrobras Socioambiental. REFERÊNCIAS BRAGA, R.A.P.; PAIVA, A.L.R.de; ARAÚJO FILHO, P.F.; CABRAL, J.J.S.P.; SILVA, A.V.da; GUSMÃO, P.T.de; CAVALCANTI, E.; FARIAS, C.R.; COSTA, W.D. (2014). A sustentabilidade do uso da água subterrânea frente à exploração de areias em leito de rios do semiárido brasileiro. In: XVIII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, Anais. Belo Horizonte, MG. Setembro de BRUSH, R. (1979). Wells Construction - Hand Dug and Hand Drilled. ACTION/Peace Corps, Estados Unidos. COLLINS, S. (2000). Hand-dug Shallow Wells, Series of Manuals on Drinking Water Supply Volume 5, Skat, Suiça. CPRM - Serviço Geológico do Brasil (2005). Projeto cadastro de fontes de abastecimento por água subterrânea Estado de Pernambuco. Relatórios dos municípios de Poção, Jataúba, Brejo da Madre de Deus e Santa Cruz do Capibaribe. KENT, B. (2001). Hand-Dug Water Wells: a Vanishing Technology. International Symposium OH2 dorigins and History of Hydrology, Dijon, França. LAVER, S. (1980). Well Digging - A guide to the construction and protection of hand dug wells. GTZ and Blair Research Laboratory, Zimbabue. PAIVA, A.L.R.de; CAETANO, T.O.; SILVA, D.J.; CABRAL, J.J.daS.P.; BRAGA, R.A.P. (2014). Ocorrência e características construtivas de poços escavados em aluvião - trecho alto do rio Capibaribe - PE. In: XII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste, Anais. Natal, RN. Novembro de WATT, S.; WOOD, W.E. (1998). Hand-dug wells and their construction. Practical Action Publications, Reino Unido. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8