2 BACIAS HIDROGRÁFICAS

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1 2 BACIAS HIDROGRÁFICAS 2.1 Conceitos Básicos Bacias hidrográficas são definidas como áreas nas quais a água escoa para um único ponto de saída, conhecido como seção de controle. Todos os corpos d água que nascem nas cabeceiras de uma bacia fluem para a seção de controle, também conhecida como exutório da bacia. Portanto, consiste de uma área na qual ocorre uma captação da água proveniente da atmosfera e que é convertida em escoamento, a partir de limites geográficos, conhecidos como divisores de água, e direcionamento do fluxo para a seção de controle. Bacias hidrográficas normalmente fazem parte de outras bacias de maior porte e assim sucessivamente, até as grandes bacias como do Rio Paraná, São Francisco e Amazonas. Sendo assim, a adoção do termo sub-bacia hidrográfica pode ser mais apropriado, haja vista que os critérios de definição quanto ao tamanho, são imprecisos. Assim, tem-se, por exemplo: a bacia hidrográfica, da qual o Campus da UFLA faz parte, é integrante de uma bacia maior, que engloba o município de Lavras; esta por sua vez, integra a bacia do Alto Rio Grande. A bacia do Alto Rio Grande é uma sub-bacia da bacia do Rio Grande, a qual possui sua seção de controle junto à sua afluência junto ao Rio Paranaíba, formando assim, o Rio Paraná, sendo, portanto, uma sub-bacia da Bacia do Rio Paraná. Observa-se que todos os pequenos corpos d água que nascem na bacia da UFLA atingirão o oceano Atlântico, na seção de controle da Bacia do Rio Paraná, na Argentina. Destacam-se os seguintes elementos fisiográficos numa bacia hidrográfica: - Divisores de Água: linha que representa os limites da bacia, determinando o sentido de fluxo da rede de drenagem e a própria área de captação da bacia hidrográfica; - Seção de Controle: local por onde toda a água captada na bacia (enxurrada e corpos d água) é drenada; - Rede de Drenagem: constitui-se de todos os corpos d água da bacia e canais de escoamento, estes não necessariamente perenes. São canais perenes aqueles em regime permanente de fluxo. São considerados intermitentes os corpos d água que fluem somente na época das chuvas, ou seja, quando as nascentes (aqüíferos) estão abastecidas. Com a estação de déficit hídrico, tais canais podem vir a secar; e são efêmeros os canais pelos quais fluem água somente quando ocorre escoamento

2 originado de precipitação, ou seja, a enxurrada. Quando a precipitação termina, o fluxo cessa em pouco tempo. A rede de drenagem é extremamente importante para caracterização e manejo das bacias hidrográficas, determinando suas características de escoamento superficial 1 e o potencial de produção e transporte de sedimentos. Observa-se que estas propriedades hidrológicas são de grande importância para o manejo da bacia, especialmente no contexto ambiental e são diretamente influenciadas pelas características da rede de drenagem. Cobertura vegetal e classe de solos são ambas fundamentais para caracterização do ambiente e controlam a dinâmica da água dentro da bacia hidrográfica. Cada cobertura vegetal exerce uma influência diferente no tocante às características de evapotranspiração e de retenção da precipitação. Da mesma forma, os tipos de solo, que além do aspecto evaporativo, interferem decisivamente nos processos de infiltração de água e por conseqüência direta, nas características do escoamento superficial e transporte de sedimentos. Igualmente importante, é o formato da bacia hidrográfica. Bacias hidrográficas geralmente apresentam 2 formatos básicos, com tendência a serem circulares ou elípticas (alongadas). As formas têm importância especial no comportamento das cheias. As primeiras têm tendência de promover maior concentração da enxurrada num trecho menor do canal principal da bacia, promovendo vazões maiores e adiantadas, relativamente às bacias alongadas, que produzem maior distribuição da enxurrada ao longo do canal principal, amenizando, portanto, as vazões e retardando as vazões máximas. 2.2 Parâmetros fisiográficos importantes no contexto hidrológico Classificação de Bacias Hidrográficas a) Pequenas Bacias O conceito de pequenas bacias é controverso. Não está somente associado ao tamanho (área) das mesmas, mas ao objetivo dos estudos que serão desenvolvidos. Algumas propriedades são importantes para se definir uma bacia hidrográfica como pequena: - uniformidade da distribuição da precipitação em toda a área da bacia; - uniformidade da distribuição da precipitação no tempo; 1 Neste contexto, escoamento superficial refere-se a todos os componentes deste, inclusive o subterrâneo.

3 - o tempo de duração da chuva geralmente excede o tempo de concentração da bacia; - a geração de escoamento e produção de sedimentos ocorrem em grande parte nas vertentes da bacia e, o armazenamento e o fluxo concentrados nos cursos d água não são significativos. Estas propriedades são estabelecidas com o objetivo de facilitar a modelagem do processo de transformação chuva-vazão. Contudo, há um problema que não pode ser desconsiderado, que é a questão da variabilidade, principalmente espacial, dos eventos de precipitação e da capacidade de infiltração de água no solo, que combinados, produzirão grande variação na geração do escoamento superficial. Portanto, o conceito de homogeneidade também deve ser considerado, especialmente em função dos objetivos a serem alcançados. Estes devem ser norteados em função de uma melhor compreensão das relações físicas e matemáticas que envolvem os vários componentes do ciclo hidrológico. b) Bacias Representativas Tais bacias são definidas de forma que possam representar uma região homogênea. São instrumentadas com aparelhos para monitoramento e registro dos eventos hidrológicos e climáticos. Estas bacias são utilizadas para estudos hidrológicos sem que haja alteração de suas características fisiográficas, em especial solo e cobertura vegetal, que são mantidas estáveis. Assim sendo, há necessidade de grandes séries históricas de dados hidrológicos, em especial de vazão e precipitação. O principal objetivo de bacias representativas instrumentadas é produzir informações hidrológicas e meteorológicas para toda uma região homogênea a que pertencem. Além de longos períodos de análise são feitos estudos climáticos, hidrogeológicos e pedológicos. Enfim, bacias representativas instrumentadas têm como objetivos científicos: - avaliação detalhada dos processos físicos, químicos e biológicos do ciclo hidrológico, necessitando-se de longas séries históricas e mínima alteração do meio; - calibração de modelos hidrológicos para simulação do comportamento da bacia, associado ao escoamento superficial, água no solo e evapotranspiração da região homogênea, que a bacia representa; - simular os efeitos de mudanças naturais de aspectos fisiográficos no ciclo hidrológico.

4 c) Bacias Experimentais São bacias hidrográficas que visam basicamente a estudos científicos dos componentes do ciclo hidrológico e eventuais influências nos componentes deste. Assim, pode-se produzir alterações intencionais nas características de uso do solo e vegetação na bacia. Normalmente, por constituírem-se em áreas destinadas estritamente a pesquisa, o tamanho destas bacias não ultrapassa 4 km 2, sendo, portanto, de pequenas dimensões. Os principais objetivos das bacias experimentais são: - avaliar a influência de manejos como desmatamento e influência de diferentes usos do solo na produção de erosão e no ciclo hidrológico; - testar, validar e calibrar modelos de previsão hidrológica; - treinamento de técnicos e estudantes com os aparelhos de medição hidrológica (medidores de vazão, linígrafos, molinetes, etc) e climática; - como em bacias representativas, estudos detalhados de processos físicos, químicos e biológicos do regime hídrico das bacias; Normalmente, busca-se um estudo comparativo dos efeitos de manejos, portanto, é necessário que haja mais de uma bacia monitorada. d) Bacias Elementares São bacias de pequena ordem, constituindo-se na menor unidade geomorfológica onde ocorre, de maneira completa, o ciclo hidrológico. Apresentam áreas inferiores a 5 km 2, permitindo as seguintes considerações: - uniformidade em toda área dos eventos pluviométricos; - características de vegetação e pedologia semelhantes em toda a bacia; - controle sobre a entrada de sedimentos provenientes de outras áreas; - identificação rápida e precisa de mudanças no horizonte superficial dos solos que constituem as bacias; - não haja efeitos significativos da concentração de água e sedimentos nas calhas dos cursos d água, quando comparada à produção destes nas vertentes. Se houver condições de comprovação de tais premissas, podem-se conduzir estudos numéricos precisos do ciclo hidrológico, que ajudarão no entendimento dos processos envolvidos com o mesmo. Em bacias experimentais e elementares podemse fazer estudos cuja necessidade de informações varie de um período extenso de análise (grandes séries históricas) ou períodos bastante curtos, tudo dependendo dos objetivos. Por exemplo: na avaliação dos efeitos de diferentes práticas agrícolas pode-

5 se trabalhar com períodos curtos de análise; já na avaliação dos efeitos de desmatamento ou função hidrológica de diferentes coberturas vegetais, há necessidade de uma série maior de dados para se chegar a resultados conclusivos Caracterização Fisiográfica de Bacias Hidrográficas a) Divisores de Água O divisor de águas delimita a área de captação da Bacia Hidrográfica. Existem dois tipos de divisores: o topográfico e o geológico ou freático. O primeiro diz respeito à linha que une os pontos mais elevados do relevo e o segundo, os pontos mais elevados do aqüífero. O divisor geológico varia ao longo do ano em função das estações. Normalmente, não há coincidência entre os dois divisores, prevalecendo, quase sempre, o topográfico, por ser fixo e de mais fácil identificação. Na Figura 2.1a é mostrada uma carta topográfica com a delimitação de uma pequena bacia hidrográfica, com seus principais elementos fisiográficos. Na Figura 2.1b, o mesmo trabalho, porém, utilizando ferramentas de geoprocessamento e sensoriamento remoto, notadamente, o modelo digital de elevação. Figura 2.1 Formas de obtenção de uma bacia hidrográfica: carta topográfica (a) e modelo digital de elevação e ferramentas de geoprocessamento (b). b) Área da Bacia Hidrográfica Corresponde à área limitada pelos divisores de água, conectando-se na seção de controle. É um dos elementos mais importantes da Bacia Hidrográfica, pois é básico para quantificação de todos os parâmetros e grandezas hidrológicas.

6 c) Solos da Bacia Hidrográfica O Levantamento Pedológico é uma das primeiras etapas do estudo fisiográfico e geomorfológico de uma bacia hidrográfica, sendo base para estudos hidrológicos. A clara distinção entre classes de solo permite estabelecer como os manejos deverão ser implantados visando ao uso adequado de cada solo, ou seja, visando à aplicação do manejo conservacionista, que objetiva adequar o uso do solo dentro de sua capacidade física e química e sugerir as melhores formas de correção de deficiências. Desta forma, pode-se trabalhar e corrigir problemas associados à erosão e cultivo de culturas enquadradas nos limites de cada solo, caracterizados pela Classe de Capacidade de Uso ou Aptidão Agrícola. O Levantamento Pedológico é de suma importância para experimentos que visam ao estudo de variabilidade espacial e temporal de alguns atributos do solo e estabelecer uma base de informações que será útil para justificar eventuais comportamentos hidrológicos na bacia hidrográfica. O mapa da Figura 2.2 contém as classes de solo de uma bacia hidrográfica representativa dos Latossolos da região Alto Rio Grande. Observa-se predomínio de Latossolos em relação às demais classes de solo existentes na mesma.

7 Figura 2.2 Mapa de solos de uma bacia hidrográfica representativa dos Latossolos da região Alto Rio Grande, MG. Na Figura 2.3 consta o mapa de solos de uma sub-bacia hidrográfica de cabeceira, ou seja, uma sub-bacia localizada junto a um importante divisor de águas topográfico de uma bacia de drenagem de grandes dimensões. Estas sub-bacias apresentam elevada declividade, refletindo em solos pouco profundos e mais susceptíveis à erosão. No caso específico, tem-se a sub-bacia hidrográfica do Ribeirão Lavrinha, na Serra da Mantiqueira, importante divisor de águas da bacia do Rio Grande.

8 Figura 2.3 Mapa de solos de uma sub-bacia hidrográfica de cabeceira da região Alto Rio Grande, MG (Fonte: Menezes, 2007). d) Forma da Bacia O formato superficial da bacia hidrográfica é importante pela influência que exerce no tempo de transformação da chuva em escoamento e sua constatação na seção de controle. Comparando-se bacias de mesma área e que geram a mesma quantidade de escoamento (deflúvio), aquela cujo tempo de deflúvio é menor deve possuir, proporcionalmente, maior vazão máxima. Exatamente a forma superficial da bacia é quem determina este comportamento diferenciado. Existem alguns coeficientes que são utilizados para quantificar a influência da forma no modo de resposta de uma bacia à ocorrência de uma precipitação. Especialmente, podem-se destacar os seguintes: Coeficiente de Compacidade kc É a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência (perímetro) de um círculo de área igual à da bacia, sendo, portanto, adimensional. Assim, por meio de manipulação matemática, pode-se chegar à seguinte expressão:

9 (1) (2) 2 π D Ac = 4 Pc = π D D = 4 Ac π Substituindo 1 em 2 tem-se: π 2 Ac P c = π (3) Pela definição de kc, tem-se: P kc = BH Pc (4) Substituindo 3 em 4, obtém-se: PBH P kc = = 0,28 BH 2 π A ABH BH π (5) Em que, Ac é a área do círculo e igual à área da bacia (A BH ), P c é o perímetro do círculo, P BH é o perímetro da bacia hidrográfica e D é o diâmetro da circunferência de área igual à área da bacia. Normalmente, P BH e A BH são trabalhados em km e km 2, respectivamente. Observa-se que quanto mais próximo de um círculo uma bacia se assemelhar, maior será a sua capacidade de proporcionar grandes cheias. Isto ocorre porque há conversão do escoamento superficial, ao mesmo tempo, para um pequeno trecho do rio principal, havendo acúmulo do fluxo. Na Figura 2.4 pode-se observar o comportamento teórico do escoamento em uma bacia circular e em uma elipsoidal. Nesta última, o fluxo é mais distribuído ao longo de todo o canal principal, produzindo cheias de menor vulto.

10 Figura 2.4 Representação da distribuição do fluxo superficial em duas bacias, uma circular e outra, elipsoidal. Quanto mais próximo da unidade for este coeficiente, mais a bacia se assemelha a um círculo. Assim, pode-se interpretá-lo da seguinte forma: 1,00 1,25 = bacia com alta propensão a grandes enchentes 1,25 1,50 = bacia com tendência mediana a grandes enchentes > 1,50 = bacia com menor propensão a grandes enchentes Fator de forma kf (ou Índice de Gravelius) Expressa a relação entre a largura média da bacia e o seu comprimento axial. Assim, tem-se: _ L kf = Lax (6) Em que, L é largura média e L ax, o comprimento axial da bacia. A forma de obtenção deste índice está representada na Figura 2.5. Um polígono é construído contornando a bacia e a partir das dimensões das larguras ao longo do polígono, é calculada uma média dos valores.

11 Figura 2.5 Representação gráfica do cálculo do fator de forma. (7) n Li L = i = 1 n O fator de forma pode assumir os seguintes valores: 1,00 0,75.: sujeito a enchentes 0,75 0,50.: tendência mediana < 0,50.: menor tendência a enchentes Índice de conformação - Ic Representa a relação entre a área da bacia e um quadrado de lado igual ao comprimento axial da bacia. Este índice pode ser matematicamente expresso por:

12 A Ic = BH 2 L ax (8) Este índice também expressa a capacidade da bacia em gerar enchentes. Quanto mais próximo de 1, maior a propensão à enchentes, pois a bacia fica cada vez mais próxima de um quadrado e com maior concentração do fluxo. No entanto, pode assumir valores acima e abaixo de 1. Se a bacia possuir a forma de um retângulo, por exemplo, e o comprimento axial for correspondente ao menor lado deste retângulo, o índice poderá ser menor que 1. Se esta mesma bacia apresentar comprimento axial no sentido do maior lado, o índice poderá ser acima de 1. Observa-se que quanto maior o número de larguras e quanto mais próximo o polígono que envolve a bacia se aproximar do formato desta, mais próximos serão o fator de forma e o índice de conformação. Exemplo de Aplicação 2.1 Calcular os fatores de forma para uma bacia cujo perímetro é 11,3 km, área de 800 ha e comprimento axial de 4,5 km. Foram determinados 7 valores de largura ao longo da bacia, iguais a 1,5 km, 2,6 km, 3,5 km, 4,5 km, 4,3 km, 2,8 km e 1,1 km. a) Coeficiente de Compacidade Aplicando-se diretamente a equação 1, obtém-se: 11,3 kc = 0,28 = 1,12.: Bacia com grande tendência a grandes enchentes. 8 b) Fator de forma e Índice de Conformação _ ( 1, ,1 ) L = = 2,9 km 7 2,9 kf = = 0,644.: Bacia com tendência mediana a enchentes 4,5 8 Ic = = 0,40 2 4,5 Conclusão: observa-se que, com base no fator de forma, a bacia terá tendência mediana a enchentes. Com base no coeficiente de compacidade, a bacia apresentará alta tendência a grandes enchentes. Como o primeiro expressa uma tendência a enchentes (não diz respeito à grandeza desta enchente) e o segundo expressa a dimensão da cheia, os índices são complementares. Assim, esta bacia apresentará tendência mediana a enchentes e se estas ocorrerem, poderão ser de grande vulto.

13 e) Sistema ou rede de drenagem Constituída por um curso d água principal e seus tributários a rede de drenagem, está associada à eficiência de drenagem da área da bacia e à potencialidade para formar picos elevados de vazão. Podem ser classificados em: - Perenes: são aqueles nos quais se verifica, durante todo o tempo, mesmo nas secas mais severas, escoamento da água. Isto é garantido pela drenagem do aqüífero, cujo nível deve situar-se acima do fundo do leito do rio, para garantir energia ao escoamento. - Intermitentes: são aqueles cujo escoamento não ocorre no período das secas mais severas. - Efêmeros: são aqueles onde se verifica escoamento apenas durante e imediatamente após ocorrência de uma chuva. Classificação dos Cursos d água Método de Horton Esta metodologia pode ser resumida da seguinte forma: - Cursos d água de 1 a Ordem: são aqueles que não possuem tributários; - Cursos d água de 2 a Ordem: formados pela união de 2 ou mais cursos de 1 a ordem; - Cursos d água de 3 a Ordem: formados pela união de 2 ou mais cursos de 2 a ordem, podendo receber cursos d água de 1 a ordem. Assim, um canal de ordem u pode possuir tributários de ordem u-1 até 1. Isto significa designar a maior ordem ao rio principal, desde a seção de controle até sua nascente. O mesmo raciocínio é valido para cursos d água de 2 a ordem, ou seja, desde a junção com um de 3 a ordem até sua nascente. Portanto, tem-se uma subjetividade associada com a localização desta nascente. Existe um método para separar a nascente do tributário de ordem 1, que consiste em passar uma perpendicular pela junção dos canais e adotar o canal determinado pelo menor ângulo. Exemplificando:

14 Como o ângulo y é menor que x, tem-se que o canal principal (ordem 2) passa a ser o de cor azul. Método de Strahler - Cursos d água de 1 a Ordem: são todos os canais sem tributários, mesmo que corresponda à nascente dos cursos d água principais; - Cursos d água de 2 a Ordem: são formados pela união de 2 ou mais cursos de 1 a ordem, podendo ter afluentes de 1 a ; - Cursos d água de 3 a Ordem: são formados pela união de 2 ou mais cursos de 2 a ordem, podendo receber cursos d água de 2 a e 1 a ordens. Da mesma forma, resume-se este método da seguinte maneira: um canal de ordem u é formado por 2 canais de ordem u-1, podendo receber afluência de qualquer ordem inferior. Observa-se que a subjetividade a respeito de nascentes deixa de existir neste método. Pode-se analisar também que, o método de Horton apresentará um menor número de canais. No exemplo anterior, a classificação seria dada da seguinte forma:

15 O canal de 2 a ordem começa na junção dos de 1 a ordem, ou seja, não há designação de nascentes. A ordem da rede de drenagem fornece informação sobre o grau de ramificação e permite inferir sobre o relevo da bacia. De modo geral, quanto mais ramificada for a rede de drenagem, mais acidentado deve ser o relevo. Densidade de Drenagem (Dd) Reflete as condições topográficas, pedológicas, hidrológicas e de vegetação da bacia. É a relação entre o comprimento total dos canais (L ) e a área da Bacia Hidrográfica (A BH ). L Dd = A BH (9) O valor obtido é muito dependente do material utilizado, ou seja, fotografia aérea ou carta topográfica. Podem variar de 0,93 km/km 2 a 2,09 km/km 2, quando se utiliza cartas topográficas, e 5 a 13 quando se utiliza fotografias aéreas. Pode-se classificar uma bacia, com base neste índice, da seguinte forma: - baixa densidade: 5 km km -2 - média densidade: 5-13 km km -2 - alta densidade: > 13 km km -2 Existem controvérsias quanto aos valores absolutos que indicam se a densidade é elevada ou baixa. De toda forma, o que se conclui através da

16 comparação das densidades de duas bacias, é que, aquela de maior Dd é mais acidentada. Densidade da Rede de Drenagem (DR) Representa a relação entre o número de cursos d água e a área da bacia. DR = N A BH (10) Em que N é o número total de cursos d água. Pode-se observar que, conforme o método de classificação da ordem da rede de drenagem será obtido um valor diferente para este coeficiente. O método de Horton fornece um número menor de cursos d água e, portanto, uma menor DR. Extensão média do escoamento superficial (Cm) Este parâmetro relaciona a densidade de drenagem da bacia hidrográfica (ou a área desta) com um comprimento médio lateral da rede de drenagem. A importância deste parâmetro está no cálculo do tempo de concentração da bacia hidrográfica. Existem várias metodologias para o cálculo do tempo de concentração da bacia, entre eles, pode-se destacar o método do SCS-USDA, que é baseado na velocidade do escoamento. Assim, dispondo-se da trajetória e da velocidade do fluxo, determina-se o tempo de concentração com base na definição física de velocidade. A Figura 2.6 exemplifica a forma de obtenção deste parâmetro.

17 Figura 2.6 Representação do comprimento médio lateral do escoamento superficial. A área da bacia hidrográfica pode ser aproximadamente calculada pela seguinte expressão: (11) A BH = ( L) 4 Cm Combinando-se a equação 9 (densidade de drenagem) com a 11, resulta em: 1 Cm = 4 D d (12) Em que Cm é obtido em km se a densidade de drenagem estiver expressa em km/km 2. Sinuosidade do Curso d água principal (S) Representa a relação entre o comprimento do canal principal e o comprimento de seu talvegue (Lt), medido em linha reta. Observa-se que este fator é adimensional e quanto maior seu valor maior a sinuosidade do curso d água, sendo que esta tende a aumentar da cabeceira para a foz do rio. A Figura 2.7 representa um curso d água principal e seu talvegue.

18 L S = L t (13) Figura 2.7 Representação do curso d água e seu talvegue. Declividade do Curso d água principal (Álveo) Este parâmetro é de suma importância para o manejo de bacias hidrográficas haja visto que influencia diretamente na velocidade do escoamento da água na calha da bacia e consequentemente no tempo de concentração 2 da mesma. Existem 3 métodos para sua determinação: Cálculo direto com base na diferença entre as cotas da nascente e da seção de controle (h1): S 1 h1 L (%) = 100 (14) Cálculo com base na altura de um triângulo de área igual à área sob o perfil do curso d água principal. (15) S 2 h2 L (%) = Este conceito será apresentado no Capítulo Escoamento Superficial.

19 Tanto S1 quanto S2 são dados em percentagem se h1, h2 e L estiverem na mesma unidade, normalmente em metros. A Figura 2.8 exemplifica os cálculos acima: Área sob O, A e L (perfil) é igual à área O, B e L. A primeira pode ser facilmente obtida (planímetro, AutoCad, etc), após plotagem do perfil do curso d água, normalmente numa escala vertical 10 vezes maior que a horizontal. Desta forma, h2 é calculado por: (16) 2 Área h2 = ( OAL) L Figura 2.8 Representação gráfica dos cálculos de declividade pelos métodos S1 e S2. O terceiro método baseia-se na média harmônica ponderada da raiz quadrada das declividades dos diversos trechos retilíneos, tomando-se como peso a extensão de cada trecho. (17) 1 S 2 3 = Li L i Si

20 (18) S 3 2 Li = L i D i S i = D (19) (20) dni D i = Li Em que, dn i é diferença de cotas entre um trecho e outro; Li é o comprimento do respectivo trecho; Di é a declividade do respectivo trecho. A Figura 2.9 exemplifica este método. Figura 2.9 Representação gráfica do método de ponderação pela raiz quadrada das declividades dos diversos trechos do álveo. Obs: Vários autores ressaltam que o cálculo mais adequado é fornecido pelo método de ponderação pela raiz quadrada da declividade de cada trecho. Este método é o que

21 mais se aproxima do perfil do curso d água principal, detectando-se a influência topográfica dos diversos trechos do canal principal. Exemplo de Aplicação 2.2 Fazer um estudo da rede de drenagem de uma bacia hidrográfica cujas características fisiográficas (rede de drenagem e curvas de nível) estão esquematizadas abaixo. A área da bacia é de 8,5 km 2. a) Classificação da Ordem da Rede de Drenagem b) Densidade de Drenagem

22 L =14,98 km 14,98 Dd = = 1,76 km km -2 8,5 c) Densidade da Rede de Drenagem Por Strahler: 11 DR = = 1,29 canais km -2 8,5 Por Horton: 7 DR = = 0,82 canais km -2 8,5 d) Extensão média do escoamento superficial 1 Cm = = 0,142 km 4 1,76 e) Sinuosidade do Curso d água Principal f) Declividade do Curso d água Principal

23 h1 = L f.1) S (%) h1 = = 140 m L = 6,28 km = 6280 m S 1 (%) = 2,23 % f.2) Perfil do Curso d água principal e triângulo de área igual à área sob o perfil. Área sob o perfil = m 2 Triângulo de área igual à do perfil: B h2 = h2 = h = 146,49 m 2 S 146, (%) = 100 2,33 % 2 =

24 f.3) Na Tabela abaixo constam os dados a respeito do comprimento de cada trecho e a respectiva diferença de nível. Trecho Li (m) dni (m) Di ( L / Di ) , , , , , , , , , , , , , , , Li 6280 S3 = = = 1,95% L 45142,37 i D i f) Características do Relevo da Bacia Hidrográfica Declividade da Bacia A declividade da bacia é um parâmetro importante uma vez que está diretamente associada ao tempo de duração do escoamento superficial e de concentração da precipitação nos leitos dos cursos d água. Isto afeta a forma e os valores máximos do hidrograma de escoamento na bacia 3. Pode-se definí-la matematicamente da seguinte forma: 3 Detalhes deste parâmetro serão apresentados no Capítulo Escoamento Superficial.

25 (21) D ABH I( %) = ( CN ) 100 i Em que, I é a declividade média da bacia (%), D é a equidistância entre as curvas de nível (m) e CN i é o comprimento total das curvas de nível (m). A área da bacia deve estar em m 2. Elevação Média da Bacia Hidrográfica n i i i 1 E = = ABH ( e a ) (22) Em que, E é a elevação média da bacia (m), e i a elevação média entre duas curvas de nível consecutivas (m), a i área entre as curvas de nível e A BH é a área da bacia, ambas na mesma unidade. Curva Hipsométrica A curva hipsométrica representa a variação da elevação da área de uma bacia hidrográfica. Esta curva é obtida quando se acumulam as áreas que estão acima ou abaixo de determinada altitude. A Figura 2.10 representa o formato de uma curva hipsométrica.

26 Figura 2.10 Representação esquemática de uma curva hipsométrica. Exemplo de Aplicação 2.3 Faça um estudo das características do relevo (declividade, elevação e curva hipsométrica) da bacia do exemplo 2.2.

27 a) Declividade média da bacia: Soma dos comprimentos de cada curva de nível. CN Comprimento (km) 730 0, , , , , , , ,1 0,0 41,9 D ABH (%) = ( CN ) 100 = = 9,86 % I i b) Elevação média da bacia Curvas e i (m) a i (km 2 ) e i x a i

28 ,25 185, ,82 623, ,20 936, , , , , , , ,10 946, ,40 352,0 8, ,4 n ( ei ai ) i 1 E = = 6931,4 = = 815,5 m ABH 8,5 c) Curva Hipsométrica Curvas ai (km 2 ) Área acima Área abaixo % área acima (km 2 ) (km 2 ) % área abaixo ,25 8, ,82 8,25 97,1 0,25 2, ,20 7,43 87,4 1,07 12, ,30 6,23 73,3 2,27 26, ,60 4,93 58,0 3,57 42, ,83 3,33 39,2 5,17 60, ,10 1,50 17,6 7,00 82, ,40 0,40 4,7 8,10 95, ,00 0,0 8,50 100,0 Graficamente:

29 2.3 Manejo de Bacias Hidrográficas No contexto do planejamento do meio físico, as bacias hidrográficas são unidades de trabalho fundamentais devido aos diferentes aspectos que as caracterizam, especialmente no tocante aos recursos naturais solo e água. Manejar adequadamente a bacia hidrográfica consiste de uma série de ações que visam conciliar o uso dos recursos naturais existentes na mesma com o mínimo de impactos sobre a natureza. A hidrologia desempenha papel central no que diz respeito ao manejo das bacias, uma vez que o entendimento da dinâmica da água é de fundamental importância em todos os aspectos. No entanto, é pouco provável que haja sucesso no manejo ambiental das bacias hidrográficas se o comportamento físico dos solos, associado à cobertura vegetal, não for devidamente estudado e compreendido. Isto ocorre porque a participação do solo e seu uso no ciclo hidrológico da bacia hidrográfica define a dinâmica da água em seus compartimentos, destacando-se a recarga de aqüíferos, com conseqüente geração do escoamento subterrâneo, produção e gênese das enxurradas e seus efeitos, especialmente na figura do transporte de sedimentos e inundações, e o comportamento evapotranspirativo das bacias hidrográficas, o qual está intimamente associado à umidade do solo, com conseqüências diretas na produção agropecuária. No entanto, os estudos que norteiam o manejo das bacias hidrográficas necessitam de ferramentas que estão diretamente ligadas à evolução tecnológica, como geoprocessamento e sensoriamento remoto, os quais determinam, com precisão e em tempo real, o comportamento espacial do uso atual do solo, confrontando-o à

30 sua capacidade de uso ou aptidão agrícola. Além disto, a aplicação de ferramentas, como a geoestatística e os Sistemas de Informação Geográfica (SIG s ), para geração de mapas do comportamento espacial de atributos físicos do solo, permite que sejam feitas análises com alto nível de precisão. Associando estes atributos ao uso atual, é possível desenvolver inferências fundamentais para o diagnóstico ambiental da bacia hidrográfica. Além disto, auxilia na calibração de modelos hidrossedimentológicos, os quais também se constituem de uma ferramenta poderosa no auxílio ao manejo do solo e da água em escala de bacias, permitindo simulação de diferentes cenários e seus efeitos na dinâmica da água e sedimentos. Neste contexto, a seguir será apresentado um estudo de caso, o qual consiste de um levantamento básico de informações fisiográficas e estudo da distribuição espacial dos atributos hidrológicos do solo mais influenciados pelo manejo e sua relação com o uso do solo Estudo de caso: caracterização fisiográfica e manejo da bacia hidrográfica do ribeirão Marcela, Alto Rio Grande, MG a) Caracterização Fisiográfica Características fisiográficas básicas da bacia hidrográfica do ribeirão Marcela. Dados: área = 477,6 ha; perímetro = 8,94km; comprimento axial = 2,47km; largura média da bacia = 1,91km; comprimento do talvegue = 3,51km. Na tabela abaixo, constam valores de área entre cotas bem como comprimento das respectivas curvas de nível. Cota Ai (km 2 ) Li (km) ,06 0, ,63 1, ,23 1, ,23 0, ,07 0, ,55 0,000 4,78 3,831 A localização geográfica da bacia hidrográfica encontra-se na Figura 2.11, bem como o mapa básico das características fisiográficas (rede de drenagem, curvas de nível e divisores de água). É interessante destacar também a localização das

31 nascentes da bacia, as quais são responsáveis pela manutenção do escoamento, sendo importantes indicadores da qualidade ambiental da mesma. Figura 2.11 Localização geográfica e mapa básico da bacia hidrográfica do ribeirão Marcela, constando curvas de nível e rede de drenagem. Levantamento das características fisiográficas associadas à forma da bacia a) Coeficiente de Compacidade Aplicando-se diretamente a equação 1, obtém-se: 8,94 kc = 0,28 = 1,14.: Bacia com alta propensão a grandes enchentes. 4,78 b) Fator de forma e Índice de Conformação

32 _ L = 1,91 km 1,91 kf = = 0,773.: Bacia com tendência mediana a enchentes 2,47 4,78 Ic = = 0, ,47 Baseado no fator de forma da bacia hidrográfica pode-se afirmar que a mesma possui tendência mediana a enchentes. O coeficiente de compacidade indica uma alta tendência a grandes enchentes. Assim, conclui-se que a bacia apresenta tendência mediana a enchentes e se estas ocorrerem, poderão ser de grande vulto. Levantamento das características fisiográficas associadas à rede de drenagem da bacia a) Classificação da ordem da rede de drenagem b) Densidade de drenagem Dispondo-se todos os canais da rede de drenagem determinou-se o comprimento total dos mesmos. L= 8,59Km. 8,59 Dd = = 1,80 km km -2 4,78

33 Como pode-se observar o valor de 1,80 km km -2 é um resultado típico de cálculo baseado em cartas topográficas. c) Densidade da rede de drenagem Por Strahler: 13 DR = = 2,72 canais km -2 4,78 Por Horton: 8 DR = = 1,67 canais km -2 4,78 d) Extensão média do escoamento superficial Cm = 1 4 *1,80 = 0,139 km e) Sinuosidade do curso d água principal 3,831 S = = 1,09 3,51 f) Declividade do curso d água principal h1 = L h1) S (%) h1 = = 90 m L = 3,831 km = 3831 m 90 S 1 (%) = 100 = 2,35% 3831

34 h2) Método da declividade equivalente constante Cota Li (m) dni (m) Di ( L / Di ) , , , , , , , , , , ,38 S Li Li Di = = 3831 = 30528,38 1,57% Levantamento das características fisiográficas associadas ao relevo da bacia a) Declividade média da bacia Comprimento total das curvas de nível =32,59km D 20 I (%) = ( CNi ) 100 = = 13,64 % A BH b) Elevação média da bacia Curvas e i (m) a i (km 2 ) e i x a i ,06 53, ,63 611, , , , , , , ,55 581,7 4, ,48 E = n i = 1 ( e a ) A i BH i 4814,48 = = 1007,21m 4,78

35 c) Curva Hipsométrica Curvas ai (km 2 ) Área acima Área abaixo % área acima (km 2 ) (km 2 ) % área abaixo ,06 4,78 100,00 0,06 1, ,63 4,72 98,84 0,69 14, ,23 4,09 85,64 1,92 40, ,23 2,86 59,85 3,15 65, ,07 1,63 34,08 4,22 88, ,55 0,55 11,60 4,78 100,00 4,78 Curva Hipsométrica b) Diagnóstico do uso atual do solo na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela A distribuição do uso do solo na bacia hidrográfica está apresentada na Tabela 2.1 e o mapa da bacia com a distribuição dos usos, na Figura Há forte predominância de pastagens, principalmente a natural, de baixa capacidade de suporte, apresentando variação da qualidade do pasto ao longo do ano. A razão pela qual se destaca a pastagem é a vocação leiteira da região, sendo esta a sua principal atividade econômica. Entretanto, são observados outros usos, mas de menor expressão, quando comparados à atividade pecuária leiteira. Este fato permite inferir que as terras estão subutilizadas, pois grande parte da área da bacia apresenta aptidão para lavoura em pelo menos um dos três níveis de manejo, conforme mapa da

36 Figura 2.13, e atualmente apenas 17,37% estão sendo utilizadas com esta atividade (Tabela 2.1). Tabela 2.1 Distribuição percentual das unidades de mapeamento (uso do solo) na sub-bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. Unidade de mapeamento Área (ha) Percentual (%) Pastagem natural e plantada 362,36 75,87 Cultura de milho 79,73 16,69 Fragmentos de mata natural 19,83 4,15 Eucaliptal 9,13 1,91 Lago 3,27 0,68 Cultura de maracujá 1,73 0,36 Canavial 1,53 0,32 Total 477, Figura 2.12 Mapa de uso atual do solo na bacia hidrográfica do Ribeirão da Marcela.

37 Figura 2.13 Mapa de aptidão agrícola da sub-bacia hidrográfica do ribeirão Marcela 4. Analisando os mapas de aptidão agrícola das terras e de uso atual do solo, a primeira informação que se obtém é que o uso das terras na bacia hidrográfica não se estão em conformidade com as classes de aptidão, evidenciando a falta de planejamento ou desconhecimento da aptidão agrícola das terras. Do ponto de vista econômico, o uso atual do solo pode não estar sendo viável aos agricultores, pois estes poderiam estar trabalhando com culturas mais rentáveis, melhorando até mesmo a qualidade das pastagens, o que se traduziria em maior capacidade de suporte, aumentando assim, a produção de leite. As condições de manejo do solo na bacia hidrográfica foram monitoradas in loco por Gomes (2005), tendo sido possível perceber a inexistência de práticas de manejo conservacionista, como plantio em nível, terraços, cordões de contorno, rotação do pastejo, controle de erosão nas estradas, dentre outras. Pôde-se verificar ainda, a adoção de queimadas como técnica de limpeza, permitindo inferir que, além 4 Elaborado por Giarola et al. (1997).

38 da subutilização em que as terras se encontram, os agricultores que nelas trabalham, contribuem paulatinamente para a degradação do solo. Outro fato que chama a atenção é a inexistência de mata ciliar ao longo da rede de drenagem e a pouca cobertura vegetal nas proximidades das nascentes, restringindo-se à presença de pequenos fragmentos. Visualiza-se na área de recarga de duas nascentes, a presença de lavoura de milho, na qual não foi constatada adoção de práticas de manejo conservacionista, o que pode ser um indício de que estas nascentes estão sendo assoreadas, não descartando-se sua contaminação diretamente por agro-químicos carreados pelas enxurradas ou mesmo por contaminação subterrânea. Com relação às nascentes que se encontram inseridas em meio à pastagem, detecta-se que elas sofrem diretamente as conseqüências do pastejo em seu entorno, detectando-se pisoteio do gado e sua utilização como bebedouros, o que seria facilmente corrigido com o cercamento do seu entorno e estruturação de locais mais apropriados para consumo de água pelos animais (Gomes, 2005). Há de se ressaltar que o gado pode estar compactando o solo da área de recarga das nascentes, o que dificultará o processo de infiltração, e por conseqüência, reabastecimento de aqüíferos, propiciando o rebaixamento do mesmo, além de favorecer as condições para escoamento superficial, o que consiste em perda da capacidade de produção hídrica da bacia ao longo do ano, além de contribuir diretamente com o assoreamento das mesmas. É de se esperar que a dinâmica de uso do solo afete a variabilidade de alguns atributos hidrológicos do solo, principalmente daqueles que herdam influência do manejo, caso da densidade do solo, matéria orgânica e condutividade hidráulica saturada (Gomes, 2005). c) Comportamento espacial de atributos hidrológicos do solo susceptíveis ao manejo Os mapas apresentados neste item foram elaborados por Gomes (2005). As condições de manejo do solo podem ser observas em função da distribuição espacial dos atributos densidade do solo (DS) e matéria orgânica (MO) (Figura 2.14), volume total de poros (VTP) e condutividade hidráulica saturada (ko) (Figura 2.15), porosidade drenável (µ) e capacidade de retenção de água na camada de 0-20 cm (CTA) (Figura 2.16). Os mapas foram obtidos por meio de krigagem geoestatística. Pela gradação de cores, observa-se que há grande variabilidade para os atributos estudados ao longo da sub-bacia. Confrontando as Figuras 2.11 (uso atual) e 2.14 (distribuição espacial da densidade do solo), observam-se menores valores da densidade do solo nas áreas cultivadas com lavouras e sob eucalipto (1,05 g cm -3 ), sendo o contrário constatado nas áreas ocupadas com pastagens (1,15 g cm -3 ). O

39 valor característico para este atributo nos Latossolos desta bacia, encontra-se próximo de 0,95 g cm -3, sendo indício de compactação dos solos, principalmente nas áreas sob pastejo. Figura 2.14 Distribuição espacial dos atributos Densidade do Solo (DS) e Matéria Orgânica (MO) na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. A região situada na parte superior esquerda da bacia (cultivada com milho), apresenta menores valores de DS, uma vez que o preparo do solo na bacia, para culturas anuais, vem sendo realizado com base no método convencional, com aração seguida de 2 ou 3 gradagens, o que propicia, na superfície, redução da densidade do solo pelo desprendimento da estrutura do solo e considerável pulverização. Constata-se a presença de manchas claras (maior DS), nas regiões de recarga de algumas nascentes, o que é indicativo de perturbação das condições de infiltração e restrição ao fluxo de água em direção ao aqüífero, favorecendo o escoamento superficial, araste de partículas, assoreamento, aumento da resistência mecânica à penetração radicular e redução da aeração e disponibilidade de água às plantas. Com relação à matéria orgânica, percebe-se ligeira uniformidade, com manchas indicativas de maiores percentuais isolados ao sul no sentido leste-oeste. Na região sudeste, tem-se a gleba ocupada com eucalipto, e a sudoeste um cerrado denso e pouco pastejado. Em ambas as situações, há condições favoráveis ao acumulo de matrial orgânico, culminando com maior percentual de MO. O fato de a bacia estar ocupada, na sua maior parte, por pastagem, explica a uniformidade dos percentuais de matéria orgânica encontrados (1,5 a 2,5 dag kg -1 ).

40 Estes fatos corroboram com a hipótese de que a densidade do solo e o teor de matéria orgânica herdam influência do manejo empregado no uso das terras. Por isto, tais atributos podem ser considerados bons indicadores das condições de uso, ocupação e equilíbrio dos recursos presentes nas bacias hidrográficas, sendo importantes para diagnóstico das condições de manejo nas mesmas. Figura 2.15 Variabilidade espacial dos atributos hidrológicos Volume Total de Poros (VTP) e condutividade hidráulica saturada (k 0 ) na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela. Figura 2.16 Variabilidade espacial dos atributos hidrológicos porosidade drenável (µ) e Capacidade de Armazenamento (CTA) na bacia hidrográfica do Ribeirão Marcela.

41 A variabilidade observada nas Figuras 2.15 e 2.16 para os atributos hidrológicos porosidade total, condutividade hidráulica saturada, porosidade drenável e capacidade total de retenção de água, é função da interação da variabilidade intrínseca e extrínseca, não sendo possível quantificar a contribuição isolada de uma ou de outra. A variabilidade intrínseca é condicionada pela mudança, ainda que pequena, de atributos do solo, em função das diferentes unidades pedológicas presentes e a variações, dentro das próprias unidades, tais como relevo, cujas cotas mais baixas na parte sul da bacia (caso particular da bacia em estudo) ou ao longo das várzeas, condiciona o acúmulo de matéria orgânica, favorece a presença de maior umidade, tornando os solos mais susceptíveis à compactação, o que por sua vez reduziria o volume total de poros, afetando assim o fluxo de água. A distribuição espacial da densidade do solo e da VTP evidencia a predominância da variabilidade extrínseca existente entre estes dois atributos. Visualizam-se maiores valores para a VTP, em regiões de menor densidade do solo, sendo o contrário também verdadeiro. Segundo Gomes (2005), esta gleba estava sob vegetação natural até o ano 2000 e esporadicamente era pastejada. A partir de então, passou a ser ocupada com culturas anuais. Em função do pouco tempo de uso com atividades agrícolas, a densidade do solo, até o ano de 2005, ainda não foi alterada pelas operações motomecanizadas que ali ocorrem. A variabilidade espacial da condutividade hidráulica saturada pode ser visualizada na Figura A gradação de cores é fortemente pronunciada, destacando-se valores na faixa de 0,55; 0,60; 0,65 e 0,70 m dia -1 respectivamente. Predomina o valor de 0,55 m dia -1 no sentido sudoeste centro e o valor de 0,7 m dia -1 ao sul. Alguns trabalhos têm classificado solos com valores de k 0 superiores a 0,72 m dia -1 como solos de muito alta condutividade hidráulica; valores entre 0,36 e 0,72 m dia -1, solos de alta condutividade; valores entre 0,12 e 0,36 m dia -1 média e menores que 0,12 m dia -1 baixa condutividade. Quando os valores de condutividade encontrados são comparados às classes propostas, verifica-se que os solos da bacia hidrográfica possuem alta condutividade hidráulica, sendo uma sub-bacia com alta propensão à infiltração e com elevado potencial para recarga de aqüíferos e manutenção do escoamento base. Confrontando-se o mapa de solos com o de k 0, constata-se que os maiores valores de k 0 encontram-se na área de Latossolo Vermelho Distrófico típico, o que também pode estar relacionado com fatores pedogenéticos e de formação desta classe de solo. É sabido que a orientação do material de origem deste solo (granitognaisse) na bacia hidrográfica influenciou neste processo. No caso deste Latossolo, o material está orientado verticalmente, favorecendo uma maior drenagem natural e a

42 formação de hematita, que confere cor mais avermelhada ao solo. Para a outra classe de Latossolo da bacia (Latossolo Amarelo), o material de origem, apesar de ser o mesmo, está orientado de forma horizontalizada, dificultando o processo de drenagem interna e produzindo um ambiente diferenciado, privilegiando a formação de goethita, caracterizando cores mais amareladas. Em termos de manejo, dentro da hidrologia, espera-se, por exemplo, que em nascentes sob o Latossolo Vermelho, haja maior condição para recarga de aqüífero, favorecendo a produção de água nestas áreas, as quais devem, portanto, ser manejadas com maior critério. A porosidade drenável (µ) apresenta comportamento bem característico, crescendo no sentido leste-oeste da bacia hidrográfica, com predomínio do Latossolo mais avermelhado nesta região. Este atributo é fundamental para o entendimento das condições hidrológicas da bacia, pois está intimamente ligado à recarga de aqüíferos e geração do escoamento subterrâneo. A capacidade total de armazenamento (CTA) é um dos atributos físico-hídricos do solo de maior importância, pois além de garantir suprimento hídrico às plantas, diz o quanto de água o solo pode armazenar a uma certa profundidade, por um determinado período, o que interfere na freqüência das irrigações. Pode-se dizer que a CTA é função da interação de todos os outros atributos discutidos anteriormente. Especialistas relatam que a disponibilidade total de água de um solo de textura fina, deve estar entre 1,2 a 2,4 mm de água por cm de solo, o que equivale a uma capacidade total de armazenamento (CTA) entre 18 a 36 mm para uma camada de 15 cm de solo. Pela Figura 2.16, constata-se que a CTA da bacia hidrográfica, para a camada de 15 cm de solo, encontra-se entre 22 a 28 mm, destacando-se a região nordeste da bacia. Na parte sul, no sentido sudeste-sudoeste, percebe-se também uma faixa de maior CTA. Neste sentido, tem-se terras cultivadas com eucalipto e cerrado mais denso, propiciando maiores percentuais de matéria orgânica, o que confere ao solo maior capacidade total de armazenamento. Este estudo de caso tem por objetivo direcionar os levantamentos pedológico e hidrológico dentro da sub-bacia para indicar áreas com potencial para sofrer degradação ambiental, fruto das ações antrópicas de uso agrícola do solo. Evidentemente, as observações desenvolvidas não esgotam a análise e sim, fornecem subsídios para engenheiros e técnicos conduzirem suas ações, propiciando uso sustentado da bacia hidrográfica.

43 Referências Bibliográficas BROOKS, K.N.; FFOLLIOTT, P.F.; GREGERSEN, H.M.; DEBANO, L.F. Hydrology and the management of watershes. Second Edition. Ames, Iowa: Iowa State University Press, p. GIAROLA, M. F. B.; CURI, N.; SIQUEIRA, J. O.; CHAGAS, C. S.; FERREIRA, M. M. Solos da região sob influência do reservatório da hidrelétrica de Itutinga/Camargos (MG): perspectiva ambiental. Lavras: UFLA, p. Convênio CEMIG/UFLA/FAEPE. GOLDENFUM, J.A. Pequenas bacias hidrológicas: conceitos básicos. In: PAIVA, J.B.; PAIVA, E.M.C.D. Hidrologia aplicada à gestão de pequenas bacias hidrográficas. Porto Alegre: ABRH, p GOMES, N.M. Variabilidade espacial de atributos físico-hídricos do solo da subbacia hidrográfica do Ribeirão Marcela na região Alto Rio Grande, MG p. Dissertação de Mestrado, UFLA, Lavras, MG. MENEZES, M.D. Levantamento de solos em bacias hidrográficas como apoio para avaliação do uso da terra e da potencialidade de recarga de aqüíferos p. Dissertação de Mestrado, UFLA, Lavras, MG. RESENDE, M.; CURI, N.; REZENDE, S.B.; CORREA, G.F. Pedologia: base para distinção de ambientes. Viçosa: NEPUT, p. RODRIGUES, V.A.; BUCCI, L.A. (Org.) Manejo de microbacias hidrográficas: experiências nacionais e internacionais. Botucatu: FEPAF, p.

44 3 CICLOS HIDROLÓGICO E HIDROSSEDIMENTOLÓGICO 3.1 Ciclo Hidrológico Definição O ciclo hidrológico corresponde à dinâmica da água no meio físico, compreendendo seus diferentes estados físicos (líquido, vapor e sólido), ocupando diferentes ambientes terrestres, tais como solo, atmosfera, leitos naturais de corpos d água, montanhas e outros. A fonte básica de energia que torna o ciclo possível provém do sol, na forma de radiação solar. Esta dinâmica pode ser analisada em escala global, continental, grandes bacias hidrográficas que drenam áreas em diferentes países, como a Bacia Amazônica, Bacia do Rio Nilo, Bacia do Rio Paraná e outras bacias hidrográficas que drenam áreas em diferentes estados da federação, como os Rios Grande, São Francisco e Tietê, e bacias hidrográficas com áreas de drenagem de centenas de hectares, como a do Ribeirão Marcela, mencionada no capítulo anterior, ou microbacias com algumas dezenas de hectares, as quais constituem-se em laboratórios para estudos da hidrologia de campo, bem como estudos mais avançados na área de modelagem hidrossedimentológica. Enfim, o ciclo hidrológico pode ser concebido em diversas áreas de drenagem, variando de acordo com os objetivos técnicos, científicos e disponibilidade de recursos e equipamentos para monitoramento. O ciclo hidrológico pode ser mais bem entendido e estudado quando se tem como referência uma bacia hidrográfica de menor magnitude, onde os componentes possam ser devidamente estabelecidos por meio de monitoramento. Na Figura 3.1 está esquematizado o ciclo da água com seus componentes principais, tendo-se uma bacia hidrográfica como referência. O principal componente de entrada do ciclo hidrológico é a precipitação, seja na forma de chuva seja na forma de neve. A partir da precipitação, parte da água pode ser interceptada pela cobertura vegetal, cuja quantidade depende das características da mesma (especificamente, o Índice de Área Foliar), retida pelas folhagens, escorrer