MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL ERU MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS APOSTILA DIDÁTICA: MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS Prof. Roberto Avelino Cecílio Prof. Edvaldo Fialho dos Reis ALEGRE (ES) 2006

2 1.1. O problema da água 12d (6,1752'87Ð5,$6 Atualmente muito se tem falado sobre a questão da água, sendo amplamente difundida a idéia de que o ser humano está acabando com a água do planeta. Mas, até onde esta idéia em circulação é verdadeira? Isto é, a água do planeta realmente está acabando? Com o intuito de responder esta questão são apresentados, na seqüência, dados relativos à situação da água na Terra Situação da água no planeta Nas últimas três décadas, os volumes de água que circulam no planeta foram avaliados por diferentes autores, sendo encontrados valores que diferem, por vezes substancialmente, entre si. As discordâncias destes valores são decorrentes, em grande parte, dos variados processos metodológicos empregados nas análises, e também da escassez de dados, da consideração de parâmetros que são obtidos ao longo de diferentes períodos de tempo e da má distribuição das respectivas estações ou postos de medidas. Os valores apresentados a seguir são, provavelmente, os mais consistentes, visto que foram gerados pelo International Hydrological Programme IHP/UNESCO (Shiklomanov, 1998). Na Figura 1.1 verifica-se que um volume anual da ordem de km 3 é transformado em vapor d água, o qual sobe à atmosfera, sendo km 3 /ano evaporados dos oceanos (E o ) e km 3 /ano dos continentes (E c ). A quantidade de água meteórica que cai, na forma de chuva, neve e neblina, principalmente, é de km 3 /ano nos oceanos (P o precipitação nos oceanos) e de km 3 /ano nos continentes (P c precipitação nos continentes). A diferença entre as quantidades de água que evaporam e caem nos domínios dos oceanos ( km 3 /ano) representa a umidade que é transferida destes aos continentes. Por sua vez, a diferença entre o volume precipitado nos continentes e deles evaporado ( km 3 /ano) representa o excedente hídrico que se transforma em fluxo dos rios, alimentando a umidade do solo e os aqüíferos subterrâneos. A descarga total dos rios (R r ) é da ordem de km 3 /ano, sendo que a contribuição dos fluxos subterrâneos à esta descarga (R s ) é de aproximadamente km 3 /ano, garantindo a perenidade dos rios durante os períodos de estiagem. Os fluxos subterrâneos que deságuam diretamente nos oceanos são da ordem de km 3 /ano. A quantidade total de água na Terra, atualmente estimada em bilhões de km 3, tem permanecida aproximadamente constante durante os últimos 500 milhões de anos. Vale ressaltar, entretanto, que as quantidades estocadas nos diferentes reservatórios individuais de água da Terra variaram substancialmente ao longo desse período. No Quadro 1.1 são apresentadas as extensões dos diferentes reservatórios de água da Terra e os volumes instantâneos totais e relativos. 1

3 Figura 1.1. Volume de água em circulação na Terra, em km 3 /ano. Quadro 1.1. Áreas, volumes totais e relativos de água dos principais reservatórios da Terra Reservatório Área Volume % do Volume % do Volume (10 3 km 2 ) (10 6 km 3 ) Total de água doce Oceanos ,5 - Subsolo ,4 1,7 - Água doce 10,53 0,76 29,9 Umidade do solo 0,016 0,001 0,05 Calotas polares ,1 1,74 68,9 Antártica ,6 1,56 61,7 Groenlândia ,3 0,17 6,68 Ártico 226 0,084 0,006 0,24 Geleiras 224 0,041 0,003 0,12 Solos gelados ,300 0,022 0,86 Lagos 2.058,7 0,176 0,013 Água doce 1.236,4 0,091 0,007 0,26 Água salgada 822,3 0,085 0,006 Pântanos 2.682,6 0,011 0,0008 0,03 Calha dos rios 0,002 0,0002 0,006 Biomassa 0,001 0,0001 0,003 Vapor atmosférico 0,013 0,001 0,04 Totais ,00 100,00 - Água doce 35,00 2,53 100,00 Fonte: (Shiklomanov, 1998) Os volumes de água armazenados nas calhas dos rios e nos lagos de água doce somam apenas cerca de 200 mil km 3 (Quadro 1.1). Esses mananciais são os mais acessíveis e utilizados para atendimento das necessidades sociais e econômicas da humanidade, e são absolutamente vitais aos ecossistemas. Essa situação tem sido interpretada como um significado de crise da água, tendo em vista que a população mundial (5 a 6 bilhões de habitantes) esgotaria esse volume de água durante cerca de 30 a 40 anos de uso. Entretanto, o ciclo hidrológico proporciona uma apreciável renovação dos volumes de água estocados nas calhas dos rios, embora a variabilidade espacial e temporal desse mecanismo possa ser muito grande. Nessas condições, para se evitar problemas relacionados à variabilidade temporal, torna-se necessário considerar os valores das descargas médias de longo período dos rios. Esses valores constituem, 2

4 via de regra, uma boa estimativa do potencial hídrico que pode ser desenvolvido numa bacia hidrográfica, em termos de limite superior. O World Resources Institute apresenta dados que mostram que o ciclo das águas proporciona descargas de água doce nos rios do mundo da ordem de km 3 /ano, enquanto as demandas estimadas no ano de 2000 atingiram aproximadamente 11% desses potenciais (WORLD RESOURCES INSTITUTE, 1998). Portanto, não existe problema de escassez de água em nível global, pois cada habitante da Terra, no ano de 2000, teve disponível nos rios entre e m 3 /ano, ou seja, entre 6 a 7 vezes a quantidade mínima de m 3 /hab./ano, estimada como razoável pelas Nações Unidas. Vale ressaltar, entretanto, que estes potenciais estão muito mal distribuídos no espaço. Com base nos dados vistos, pode-se concluir que os estoques de água no planeta NÃO estão acabando. Hoje, existe no planeta a mesma quantidade de água que existia a milhões de anos atrás. A quantidade de água doce disponível, apesar de ser muito menor que a quantidade de água salgada, atende com sobras as necessidades hídricas mundiais. O problema com a água, e existe um problema com a água, não diz respeito à sua quantidade, mas sim à sua disponibilidade: água no lugar errado e/ou no momento errado. Todo esse volume de água não está disponível nas mesmas quantidades durante todo o ano. Nos períodos de estiagem as disponibilidades caem drasticamente, não havendo, em alguns casos, água suficiente para todos os usos. Por outro lado, em períodos de chuva, muitas vezes a disponibilidade de água é tamanha, que ocorrem transbordamentos dos cursos d água, causando sérias inundações. Além disso, as peculiaridades climáticas causadas por diferenças latitudinais e altitudinais fazem com que a água não esteja distribuída igualmente sobre a superfície dos continentes. Regiões onde o clima é predominantemente árido ou semi-árido apresentam menor disponibilidade hídrica que aquelas onde o clima é mais úmido. Soma-se a esses problemas o fato de a poluição hídrica vir, de certa forma, fazendo com que a água de muitos rios ou lagos seja inutilizável para seus mais nobres fins, isto é, para o consumo humano. Do exposto, pode-se fazer outra pergunta: Qual a solução para o problema da disponibilidade da água? Num primeiro momento, a resposta é simples: aumentar a disponibilidade hídrica nos momentos em que esta é baixa, isto é, nos períodos de seca ou estiagem e reduzir a poluição hídrica. Tal fato somente pode ser conseguido por intermédio de um correto manejo do meio físico que disponibiliza a água para seus múltiplos usuários: a bacia hidrográfica Principais usos da água Os setores usuários das águas são os mais diversos, com aplicação para inúmeros fins (usos múltiplos). A utilização pode ter caráter consuntivo quando a água é captada do manancial superficial ou subterrâneo e somente parte dela retorna ao reservatório natural, ou nãoconsuntivo, onde toda a água captada retorna ao manancial de origem. O uso não-consuntivo da água pode ser feito para a geração de energia elétrica, navegação fluvial, recreação e harmonia paisagística, aqüicultura, diluição, assimilação e transporte de esgoto e resíduos líquidos, preservação da biota aquática ou para melhorias climáticas. O uso consutivo da água é realizado, principalmente, para o abastecimento doméstico, o abastecimento industrial e para a irrigação. O Quadro 1.2 apresenta os principais usos consuntivos da água nos diferentes continentes. Verifica-se, por este quadro, que o consumo de água pelas atividades humanas varia enormemente entre as diversas regiões. De maneira geral, o maior consumo é feito pela irrigação, excetuando-se a Oceania e a Europa, onde o maior consumo fica por conta do abastecimento doméstico e do abastecimento industrial, respectivamente. 3

5 No Quadro 1.3 tem-se, para o ano de 1987, as demandas hídricas relativas aos diferentes usos da água no Brasil, onde verifica-se que o setor industrial era o maior consumidor de água, com 47,4% da demanda total. Todavia, dados mais recentes (Lima, 2000) mostram que a demanda agrícola (irrigação) já atingiu 72,5% do total consumido, contra 18,0% da demanda industrial e 9,5% da demanda doméstica. A razão de tão grande o aumento da participação da irrigação no consumo nacional de água é o crescimento acelerado da agricultura irrigada no país, como mostra a Figura 1.2. Quadro 1.2. Usos múltiplos da água por continente em 1995 Uso de água pelos diferentes setores Continente Irrigação Indústria Doméstico (km 3 /ano) (%) (km 3 /ano) (%) (km 3 /ano) (%) África 127,7 88,0% 7,3 5,0% 10,2 7,0% Ásia 1.388,8 85,0% 147,0 9,0% 98,0 6,0% Oceania 5,7 34,1% 0,3 1,8% 10,7 64,1% Europa 141,1 31,0% 250,4 55,0% 63,7 14,0% América Central e do Norte 248,1 46,1% 235,5 43,7% 54,8 10,2% América do Sul 62,7 59,0% 24,4 23,0% 19,1 18,0% Total 2.024,1 68,3% 684,9 23,1% 256,5 8,6% Fonte: Raven et al. (1998) Quadro 1.3. Demandas hídricas no Brasil Regiões Uso de água pelos diferentes setores (km 3 /ano) Irrigação Indústria Doméstico Norte 0,36 0,06 0,10 Nordeste 2,06 3,91 0,55 Sudeste 5,17 4,29 5,56 Sul 1,74 7,25 1,45 Centro-Oeste 0,59 0,45 0,14 Total 9,92 15,96 7,80 Percentagem do total 29,5 47,4 23,1 Fonte: Barth (1987) Figura 1.2. Evolução das áreas irrigadas no Brasil (Fonte: Christofidis, 1999). 4

6 Com base nos dados apresentados, verifica-se que o setor agrícola é o principal usuário da água, o que faz com que seja, o pelo menos, deva ser, o maior interessado em sua conservação. Neste contexto, os profissionais ligados às Ciências Agrárias devem, necessariamente, estar sempre atentos ao problema da água, manejando as bacias hidrográficas de forma a não apenas conservar os recursos hídricos, mas também proporcionar o aumento da disponibilidade de água para as gerações atual e futuras Afinal, o que é bacia hidrográfica? Bacia hidrográfica é a área definida topograficamente, delimitada pelos divisores de águas (linhas que unem os pontos de cotas mais elevadas), drenada por um curso d água ou por um sistema conectado de cursos d água, tal que toda vazão efluente seja descarregada por uma simples saída. Também pode ser definida como a área que drena as águas de chuvas por ravinas, canais e tributários, para um curso principal, com vazão efluente convergindo para uma única saída e desaguando diretamente no mar ou em um grande lago. A Figura 1.3 ilustra uma bacia hidrográfica. Existem bacias de todos os tamanhos, com áreas que variam de alguns poucos hectares, como as bacias de alguns riachos ou ribeirões, a milhões de quilômetros quadrados, como a bacia do Rio Amazonas. Muita confusão é feita a respeito da distinção entre bacia, sub-bacia e micro-bacia hidrográfica, o que se deve à falta de consenso entre os pesquisadores da área. Todavia, o que é importante para o planejamento e gestão dos recursos hídricos é que sempre se identifique no local onde se está trabalhando qual a área de drenagem que contribui com escoamento para este ponto. De maneira geral convenciona chamar-se de bacia hidrográfica à toda área drenada pelo rio principal, que deságua no mar ou em um grande lago, e de sub-bacias às áreas de drenagem de seus afluentes. A micro-bacia hidrográfica é definida como a área de formação natural, drenada por um curso d água e seus afluentes, a montante de uma seção transversal considerada, para onde converge toda a água da área. Em termos gerais, a micro-bacia é uma sub-bacia hidrográfica de área reduzida, não havendo consenso de qual seria a área máxima (máximo varia entre 10 a ha). No Quadro 1.4 tem-se algumas das classificações de bacia hidrográfica em função da área que são mais comumente utilizadas na literatura nacional. Figura 1.3. Bacia hidrográfica. 5

7 Quadro 1.4. Classificações de bacias hidrográficas em função de sua área Classificação Áreas Bordas (1985) Rocha (1991) Micro-bacias < 10 ha < ha, desaguando em outro rio Mini-bacias ha - Sub-bacias ha ha, desaguando em outro rio Pequenas bacias > ha Grandes bacias hidrográficas e regiões hidrográficas brasileiras O DNAEE (Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica), substituído pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), em 1997, visando atender a múltiplas finalidades, inclusive para fins de codificação numérica das estações nos cursos d água, dividiu o território nacional em oito grandes bacias hidrográficas (Figura 1.4). Para efeito de estudo e do gerenciamento dos recursos hídricos, cada uma das oito bacias foi dividida em um conjunto de 10 sub-bacias, enumeradas de 0 a 9. A referida divisão facilita não só o armazenamento e recuperação das informações hidromeoterológicas, mas também o gerenciamento da operação de coleta de tais dados e a própria referência geográfica dos cursos d água nacionais. Figura 1.4. Grandes bacias hidrográficas brasileiras. Todavia, esta classificação pode ser considerada como errônea, devido a dois fatos: a) As áreas delimitadas como sendo da Bacia do Rio Amazonas, da Bacia dos Rios Paraná e Paraguai e Bacia do Rio Uruguai não representavam efetivamente as bacias desses rios, uma vez que estas estendem-se para fora do país. b) As áreas identificadas como Bacia do Atlântico Norte/Nordeste, Bacia do Atlântico Sudeste e Bacia do Atlântico Sul e Sudeste não são efetivamente bacias hidrográficas, mas sim conjuntos de diversas bacias hidrográficas de diferentes rios que deságuam no Oceano Atlântico. 6

8 A fim de corrigir esses erros é que a Resolução do CNRH (Conselho Nacional de Recursos Hídricos) N 32, de 15 de outubro de 2003 instituiu a nova divisão hidrográfica brasileira, onde substituiu-se o termo bacia hidrográfica por região hidrográfica, estabelecendo as divisões ilustradas na Figura 1.5. Figura 1.5. Regiões hidrográficas brasileiras Noções gerais de manejo de bacias hidrográficas A definição de manejo de bacias hidrográficas dada pela Sociedade Americana de Engenheiros Florestais é a seguinte: uso racional dos recursos naturais de uma bacia, visando produção de água em quantidade e qualidade. Atualmente, no Brasil uma definição mais elaborada deste termo é que o manejo de bacias hidrográficas é a administração dos recursos naturais de uma área de drenagem, primariamente voltado para a produção e proteção da água, incluindo o controle de erosão, enchentes e a proteção dos aspectos estéticos associados com a presença da água. O manejo de bacias tem como objetivos básicos: a) tornar compatível a produção com a preservação ambiental; b) concentrar esforços das diversas instituições presentes nas várias áreas de conhecimento, a fim de que todas as atividades econômicas desenvolvidas dentro da bacia sejam realizadas de forma sustentável e trabalhadas integradamente; A necessidade de conservação dos recursos naturais da bacia a fim de garantir a produção de água advém do fato de que as condições de uso e manejo destes recursos interferem diretamente no comportamento da fase terrestre do ciclo hidrológico, isto é, no comportamento da vazão dos cursos d água e na recarga dos aqüíferos subterrâneos. Desta forma, pode ocorrer carência de água em uma bacia hidrográfica caso haja má utilização de seus recursos naturais, isto é, caso exista cobertura vegetal inadequada na bacia, uso intensivo da água, poluição da água, uso inadequado do solo, etc. De maneira geral, o manejo de bacias hidrográficas consiste em melhorar as condições da bacia, promovendo o correto manejo dos recursos naturais a partir do uso adequado do solo, da manutenção de cobertura vegetal adequada, do controle da poluição, da regulamentação do uso da água, e até mesmo da construção de obras hidráulicas necessárias. 7

9 O manejo correto de bacias hidrográficas envolve a elaboração de diversos diagnósticos que levantam todos os problemas da bacia, identificam os conflitos e indicam as soluções em todos os níveis, integrando conclusões e recomendações para a recuperação total do meio ambiente (são os prognósticos) (Silva & Ramos, 2001). Os diagnósticos necessários ao manejo de bacias hidrográficas são: a) Diagnóstico físico-conservacionista b) Diagnóstico sócio-econômico c) Diagnóstico ambiental d) Diagnóstico da vegetação e) Diagnóstico da água f) Diagnóstico da fauna g) Diagnóstico do solo Diagnóstico físico-conservacionista O diagnóstico físico-conservacionista é o primeiro diagnóstico a ser elaborado devido a sua primordial importância. Baseia-se no uso de técnicas de quantificação de retenção de águas das chuvas por infiltração, associada a vários fatores correlatos, tais como: seleção de terras apropriadas para o reflorestamento, faixas de contenção, controle de áreas agrícolas e pastoris, todos os processos de conservação de solos, entre outras. Apresenta como objetivo geral: coletar subsídios para se prognosticar a retenção e o controle das águas das chuvas nas sub-bacias hidrográficas, atuando-se em microbacias independentes e objetivos específicos: a) fazer a distribuição espacial, em cartas apropriadas, das terras propícias à agricultura, aos reflorestamentos e às pastagens, recomendando as práticas gerais para cada caso; b) recomendar práticas visando a retenção das águas de chuvas; c) coletar informações para prognosticar o controle da erosão e os efeitos das secas e das enchentes; d) coletar subsídios para reduzir o assoreamento dos rios, lagos e barragens Diagnóstico sócio-econômico O diagnóstico sócio-econômico permite a elaboração de recomendações visando diminuir a deterioração sócio-econômica, resultando, por conseqüência, em uma melhoria do ambiente quanto às deteriorações física e ambiental. Neste caso, pode-se fazer dois grupos de grandes levantamentos: a) Levantamento em nível de produtor e b) Levantamento em nível municipal. O levantamento em nível de produtor visa analisar a situação social, econômica e tecnológica da população do meio rural, no sentido de avaliar, por microbacia, a deterioração sócio-econômica das famílias ali residentes Diagnóstico ambiental O diagnóstico ambiental visa levantar todos os elementos da poluição direta do meio ambiente, para que se possa verificar o grau de deterioração das microbacias e recomendar, em projetos específicos, as práticas de recuperação e preservação ambiental condizentes em cada caso Diagnóstico da vegetação O diagnóstico da vegetação visa verificar o que existe nas microbacias, em termos de vegetações, para se obter dados sobre a percentagem de cobertura, as espécies predominantes e sua distribuição espacial. 8

10 Diagnóstico da água O diagnóstico da água visa quantificar e qualificar as águas das microbacias. Permite o planejamento adequado do uso da água para diferentes atividades, tais como: abastecimento doméstico e industrial, projeto e construção de obras hidráulicas, irrigação, drenagem, regularização dos cursos d água e controle de inundações, controle de poluição, navegação, aproveitamento hidrelétrico, recreação, preservação e desenvolvimento da vida aquática. Os dados a serem levantados referentes à quantidade de água são: dados pluviométricos, fluviométricos, linimétricos, ocorrência e níveis de água subterrânea, conformação topográfica, cobertura vegetal, infiltração da água no solo, evaporação e uso atual da água e para a qualidade de água: avaliação qualitativa e quantitativa da poluição e contaminação dos corpos d água Diagnóstico da fauna O diagnóstico da fauna tem a finalidade de avaliar todo o tipo de fauna aquática, terrestre e aérea existente em cada microbacia, identificando os tipos de habitats naturais, para que possam ser restabelecidos Diagnóstico do solo O diagnóstico do solo visa mapear as unidades de solos nas microbacias, informar os níveis de fertilidade e acidez predominantes em cada unidade, para que se possa recomendar as mais adequadas técnicas de correção do solo, em função da cultura a ser introduzida, visando garantir uma produtividade maior e crescente, respeitando as técnicas conservacionistas Referências bibliográficas BARTH, F.T. Modelos para gerenciamento de recursos hídricos. Nobel/ABRH, p. CHRISTOFIDIS, D. Recursos hídricos e irrigação no Brasil. CDS/UnB, Brasília LIMA, J.E.F.W. Determinação e simulação da evapotranspiração de uma bacia hidrográfica do Cerrado. Brasília: UnB, p. (Dissertação de Mestrado) Universidade Nacional de Brasília, RAVEN, P.H.; BERG, L.R.; JOHNSON, G.B. Environment. Saunders College Publishing, p. SHIKLOMANOV, I. World water resources: a new appraisal and assessment for the 21th century. IHP / UNESCO, p. SILVA, D.D.; RAMOS, M.M. Planejamento e gestão integrada dos recursos hídricos. Brasília: ABEAS; Viçosa: UFV/DEA, p. (Curso de Uso Racional dos Recursos Naturais e seus Reflexos no Meio Ambiente. Módulo 10) WORLD RESOURCES INSTITUTE. A guide to the global environment: environmental changes and human health. WRI, UNEP, UNDP, World Bank, Oxford University Press: Oxford p. 9