INFILTRAÇÃO DE ÁGUA DE ESCOAMENTO EM SOLOS ARENOSOS COMO CONTRIBUIÇÃO PARA O ENTENDIMENTO DA DINÂMICA HIDROLÓGICA EM ÁREAS DE VEREDAS, PERUAÇU-MG

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1 INFILTRAÇÃO DE ÁGUA DE ESCOAMENTO EM SOLOS ARENOSOS COMO CONTRIBUIÇÃO PARA O ENTENDIMENTO DA DINÂMICA HIDROLÓGICA EM ÁREAS DE VEREDAS, PERUAÇU-MG Resumo RENZO BUTTERS VIOTTI 1 CRISTINA HELENA RIBEIRO ROCHA AUGUSTIN 2 1 Universidade Federal de Minas Gerais UFMG/IGC viotti5@hotmail.com 2 Universidade Federal de Minas Gerais UFMG/IGC chaugustin@hotmail.com Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento da infiltração da água de escoamento em solos arenosos no alto curso da bacia do rio Peruaçu, uma vereda afluente do Rio São Francisco. Foi medida a tensiometria de solos na alta, meia e baixa vertente, ao longo de quatro delas, consideradas representativas da bacia do rio Peruaçu. Perfis de solo foram abertos, descritos e amostras para análise de granulometria e ph foram coletadas. Os resultados trazem nova interpretação que pode ampliar a compreensão da dinâmica hidrogeomorfológica em veredas, pois mesmo apresentando solos arenosos, normalmente considerados propícios à infiltração da água, estes apresentam valores que indicam ocorrência de percolação lenta, e, em alguns casos, o impedimento da infiltração. Isto pode estar vinculado à grande porosidade dos solos que facilita sua aeração, mas que pode promover resistência inicial à infiltração e percolação da água. No entanto, os valores mais baixos de percolação da água nas baixas vertentes indicam a possibilidade de que ocorra uma saturação sazonal desses solos pelo nível freático, dificultando a infiltração e percolação da água de escoamento. Embora não conclusivos, os dados sugerem que vários elementos biofísicos podem estar envolvidos nos mecanismos de infiltração e percolação da água, em especial aqueles associados à evolução geomorfológica da bacia. Também foi observado que as características dos solos, da cobertura vegetal e a intensidade da ação antrópica interferem nos dados obtidos. Palavras-chave: Veredas. Tensiometria. Nível freático. Abstract This paper aims to evaluate the infiltration behavior of the runoff in sandy soils at the upper Peruaçu River basin, a vereda that is a tributary of the São Francisco River. Tensiometry was measured in soils at the high, middle and lower slopes along 4 transects considered representative at the Peruaçu River. Soil samples for granulometry and ph were taken and the profiles described. The data supplies new interpretation which is useful to subsidize the understanding of the hydro-geomophological dynamics in the vereda. The infiltration is slow in these sandy soils, usually considered conducive to water infiltration, indicating that other factor or factors other than porosity seem to interfere in retarding the percolation time and even, in some cases, to prevent water infiltration. One of the factors can be related to the high porosity of these soils what tends to increase aeration, creating initial resistance to

2 water percolation. Another possible explanation is associated to the soil saturation due to the presence of relatively high seasonal water table. Although not conclusive, the results suggest that the lower values encountered at lower slopes are possibly associated to more than one biophysical element, but especially those linked to geomorphic evolution of the basin. It has also been observed that characteristics of soils, vegetation cover and the intensity of human action interfere with the data obtained. Key-words: Veredas. Tensiometry. Water table. 1. Introdução A importância das veredas e a grande variação de conceitos existentes demonstram o seu alto grau de complexidade como feições naturais. Para alguns, elas podem ser consideradas como uma feição geomorfológica (IBGE, 2009); para outros, como um subsistema do cerrado (FERREIRA e TROPPMAIR, 2004) uma fitofisionomia (ALMEIDA e SANO, 1998; RODRIGUES, 2012); um ecossistema (SILVA, 2007); um geo-ecossistema (MELO, 2008) ou até mesmo uma feição fluvial (AUGUSTIN, et al., 2009). As veredas constituem ambientes de nascentes em diversas regiões, alimentando os cursos d água que formam a rede hídrica local (BOAVENTURA, 2007; AUGUSTIN, et al., 2009), sendo utilizadas para projetos de irrigação, dessedentação dos animais e para utilização doméstica das populações locais. Do ponto de vista geomorfológico, estão associadas ao desenvolvimento de redes de drenagem (BRANCO, 1961; BOAVENTURA, 1981, 2007; AUGUSTIN, 2012) que sofrem efeitos dos níveis de base locais e regionais (AUGUSTIN et al., 2009). Augustin (2009b; 2012) enfatiza que a degradação deste ambiente pode resultar no possível desaparecimento de células úmidas, localizadas entre a zona de aeração e o lençol freático, com efeitos diretos na eliminação do ecossistema e, no caso do norte de Minas, na perda da contribuição hídrica de afluentes para a bacia do rio São Francisco. Através da utilização do Ground Penetrating Radar (GPR) e da análise de perfis de solo, Augustin et al. (2009), apontaram a possibilidade desse ser o caso da bacia do rio Peruaçu, área desta pesquisa. Os autores levantaram a hipótese sobre a existência de indícios de que esses corpos hídricos não estão interligados ao lençol freático mais profundo, e sim às células isoladas do tipo

3 aquífero suspenso (perched water table). De acordo com eles, os impactos nestes níveis freáticos suspensos locais, poderiam resultar no desaparecimento ou redução do fluxo de água, com efeitos diretos sobre a preservação dos seus ecossistemas. Diante dessa possibilidade, tornam-se necessárias a realização de pesquisas que possam aprofundar a compreensão de como a dinâmica hidrogeomorfológica das veredas ocorre, a partir da análise da infiltração e percolação da água de chuva, que constitui o principal mecanismo de recarga dos freáticos na região. 2. Metodologia de Trabalho Foram escolhidas quatro vertentes da bacia do rio Peruaçu (Figura 1) e ao longo de cada uma delas tiradas as medidas de declividades, em intervalos regulares de 20m, com o auxílio de um clinômetro Suunto de leitura direta e 3 pares de balizas de 2m, de acordo com procedimentos de AUGUSTIN (2009, apud AUGUSTIN, 1979). Figura 1 - Mapa de localização das vertentes amostradas dentro da bacia do rio Peruaçu. Em cada transecto foram abertos 3 perfis de solos, na alta, meia e baixa vertente, para sua descrição de acordo com procedimentos de LEMOS et al. (2005); medidas de tensiometria de acordo com BUENO (2007); e coleta de amostras para análises laboratoriais de granulometria, ph e cálculo do ph (ph KCl ph H 2 O).

4 Foram ainda estimadas as percentagens totais e por estrato da cobertura vegetal (AUGUSTIN, 1997, apud AUGUSTIN, 2009). Os dados de tensiometria foram obtidos através da fixação de quatro tensiômetros - de 1m, 75cm, 50cm e 35cm de profundidade -, completos com água filtrada, em cada um dos três perfis abertos na primeira vertente analisada (T1A). Cada tensiômetro foi fixado a uma distância de 50 centímetros de um para o outro, de forma que cada um não influenciasse na leitura dos demais. Nos transectos T1B, T8 e T9, o mesmo procedimento foi repetido, não havendo, entretanto, a fixação dos tensiômetros de 1 metro de profundidade, devido o alto grau de compactação do solo. Após a fixação de todos os tensiômetros, foi utilizado um tensímetro com a função de determinar o potencial matricial da água, indicando uma maior ou menor velocidade de infiltração dessa água no solo. As medições de tensão foram realizadas durante duas horas, com intervalos de leitura de meia hora em cada um deles, tendo os valores obtidos registrados em tabelas previamente confeccionadas. Todos os dados foram obtidos em período de estiagem, não havendo nenhuma precipitação nos cinco dias anteriores às análises tensiométricas, segundo registro da estação meteorológica do município de Januária. Das quatro vertentes analisadas, apenas a primeira (Tabela 1) terá seus dados apresentados. 3. Resultados e Discussão As quatro vertentes estudadas situam-se no alto curso da bacia do rio Peruaçu, em altitudes entre 721 m e 765 m, tendo a primeira delas (T1A), 250 metros de comprimento; a segunda (T1B), 140 metros; e as outras duas (T8 E T9) 60 metros, todas em áreas típicas do domínio das veredas. A declividade varia entre 3º e 11 o e a vegetação possui cerrado no topo e média vertente e campo limpo seguido por vereda na parte mais baixa, próxima ao canal fluvial. Predominam os Neossolos Quartzarênicos. A análise dos resultados obtidos no transecto T1A (Tabela 1), mostram que a água infiltrou com maior velocidade no perfil da alta vertente (perfil 1), apresentando maior resistência na média e baixa vertente (perfis 2 e 3), próximas ao canal fluvial. Neste caso, pode-se fazer a relação entre a proximidade do nível freático e uma

5 menor infiltração da água, já que a baixa vertente está mais próxima da calha da vereda, o que torna o solo mais suscetível a estar saturado. Tendo como base as análises granulométricas da tabela 2, os dados obtidos mostram um predomínio da fração areia, normalmente associada a uma alta porosidade que tende a induzir uma maior infiltração da água de escoamento superficial, bem como sua percolação. Desta forma, era de se esperar que houvesse maior infiltração da água ao longo de todos os perfis amostrados da vertente. No entanto, aparentemente há outros fatores envolvidos nestes processos, como por exemplo, a estrutura e a consistência do solo, que também interferem na velocidade com que a água pluvial infiltra no solo. Tabela 1: dados de campo relativos as medidas de tensiometria dos perfis 1, 2 e 3 do Transecto TA1, na cabeceira do rio Peruaçu, MG. Perfis e tensiômetros (profundidade)/hora de início das amostragens e valores obtidos (em Mbar) 12H30 13H00 13H30 14H00 Perfil 1 - Alta vertente - Tensiômetro de 1 m Perfil 1 - Alta vertente - Tensiômetro de 75 cm Perfil 1 - Alta vertente - Tensiômetro de 50 cm Perfil 1 - Alta vertente - Tensiômetro de 35 cm Perfil 2 - Média vertente - Tensiômetro de 1 m Perfil 2 - Média vertente - Tensiômetro de 75 cm Perfil 2 - Média vertente - Tensiômetro de 50 cm Perfil 2 - Média vertente - Tensiômetro de 35 cm Perfil 3 - Baixa vertente - Tensiômetro de 1 m Perfil 3 - Baixa vertente - Tensiômetro de 75 cm Perfil 3 - Baixa vertente - Tensiômetro de 50 cm Perfil 3 - Baixa vertente - Tensiômetro de 35 cm Pelo cálculo de ph, é possível inferir que o nível de intemperismo dos solos (Tabela 2) é maior no primeiro horizonte do perfil 1 que apresentou resultados negativos. Há possibilidade de que a porção superficial do solo seja formada por material muito alterado proveniente de porções mais altas do relevo, o que explica a ocorrência desse material com valores negativos de ph. No transecto T1B, assim como no T1A, a água infiltrou com maior velocidade que nos transectos T8 e T9, o que pode ser explicado pelo fato do comprimento dessas vertentes serem maiores que o dobro das demais. Sendo assim, sua parte

6 alta e média estão mais afastadas do canal fluvial e mais distantes da zona de oscilação do nível freático. Tabela 2 - Resultados laboratoriais das análise das camadas de solo descritas na vertente T1A. Camada do solo/dados Areia Argila Silte ph em água ph em KCl ph Perfil 1 (0-37 cm) 77% 16% 7% 4 4,04-0,04 Perfil 1 (37-68 cm) 73,30% 20,60% 6,10% 4,54 4,17 0,37 Perfil 1 (68 cm +) 70,10% 27% 2,90% 5,21 4,14 0,81 Perfil 2 (0-46 cm) 76,80% 20,40% 2,80% 4,49 4,2 0,29 Perfil 2 (46-84 cm) 81,30% 15,40% 3,30% 4,16 4,03 0,13 Perfil 2 (84 cm +) 74,10% 22,90% 3% 4,66 4,15 0,51 Perfil 3 (0-33 cm) 85% 12,70% 2,30% 4,08 3,92 0,16 Perfil 3 (33-67 cm) 80,80% 16,80% 2,40% 4,14 3,91 0,23 Perfil 3 (67 cm +) 70,20% 16,80% 13% 4,45 3,95 0,5 Na alta vertente do T1B, é possível assumir que a presença de estrutura com tendência placoidal nas primeiras camadas do solo dificulta a infiltração da água. Nas camadas mais profundas, que apresentam porosidade tubular e fissural bem desenvolvidas, a água infiltra com maior velocidade, contrariando o que foi encontrado nos outros perfis. Já na média vertente, a consistência dura dos horizontes superficiais tende a dificultar a infiltração, enquanto que nas camadas mais profundas, de consistência fraca, a água infiltra com maior velocidade. Na baixa vertente, a infiltração é maior onde a consistência do solo é mais fraca, tendo o tensiômetro mais profundo apresentando menor velocidade de infiltração da água, provavelmente devido a estrutura placoidal existente e a proximidade com a rocha matriz ou com o nível freático. Em relação ao transecto T8, pode-se afirmar que a velocidade de infiltração da água no solo foi baixíssima ao longo da vertente se comparada com as medidas dos demais transectos. Por apresentar menor distância até o canal fluvial, é possível crer que a oscilação do nível freático tenha deixado saturadas as camadas mais profundas do solo, impedindo assim que a água dos tensiômetros infiltrasse. No Transecto T9, localizado em uma antiga área de pastagem, hoje já recuperada, observou-se no perfil 3, mais próximo da vereda, que a água praticamente não infiltrou. Neste ponto, há um estrato vegetativo com predominância de gramíneas, com raízes mais finas e menos profundas. Embora, em geral, a existência de cobertura vegetal tenda a prolongar o contato do escoamento com a

7 superfície do solo, aumentando a possibilidade de infiltração, a baixa porosidade em todas as camadas faz com que a água tenha mais dificuldade de infiltrar no solo. Os tensiômetros da alta e média vertente, fixados a 50 cm de profundidade, apresentaram velocidade de infiltração de água superiores a de aparelhos fixados tanto em profundidades maiores, quanto em menores. Uma possível explicação é a consistência do material, mais dura tanto nas camadas superficiais quanto nas mais profundas, enquanto que as intermediárias possuem consistência mais solta. Duas hipóteses podem explicar a consistência mais dura destas camadas superficiais: a possibilidade do pisoteamento do gado ter compactado esta camada ou um processo de coluvionamento que também possa ter contribuído nessa compactação. 4. Conclusão Através da tensiometria foi possível observar que, em cada umas das vertentes estudadas, diferentes processos e características interferem na velocidade de infiltração da água de escoamento superficial no solo. Com base nas observações de campo e nos dados laboratoriais, há indícios de que alguns fatores possam ter interferência direta no tempo de infiltração da água nos solos das quatro vertentes analisadas. O primeiro deles, é a consistência do material, sendo que solos de consistência mais dura dificultam o processo, enquanto os mais soltos e macios facilitam; o segundo, a estrutura com tendência placoidal do solo, que dificultam a entrada de água; o terceiro, vinculado ao pisoteamento do gado, que compacta o solo; o quarto, a baixa quantidade de raízes, que quando existentes aumentam a porosidade do solo e facilitam a infiltração e percolação da água; o quinto, a oscilação do nível freático, uma vez que os dados dos tensiômetros localizados nas baixas vertentes ou sopés, obtiveram velocidade de infiltração quase sempre inferior as das áreas de alta e média vertente. Por fim, a penetração da água através da superfície pode ser prejudicada ainda pelo entupimento dos poros causado pelo deslocamento e rearranjamento das partículas finas. A textura areia franca, que teoricamente apresentaria elevados índices de infiltração, não contribuiu para que a velocidade desta fosse maior, bem como a baixa declividade e a existência de abundante cobertura vegetal que teoricamente favoreceriam este

8 movimento da água. Devido às condições de transmissão da água através do perfil não serem satisfatórias, a tendência é que ocorra nas vertentes analisadas grande escoamento superficial. Este trabalho possibilitou avaliar o comportamento da infiltração da água pluvial em solos arenosos em vertentes do alto curso da bacia do rio Peruaçu, subsidiando uma melhor compreensão da dinâmica hidrológica em área de veredas. Referências Almeida, S.P.; Sano, S.M. Cerrado: ambiente e flora. 1ª ed. Planaltina, DF: EMBRAPA, 556p Augustin, C.H.R.R.; Melo, D.R.; Aranha, P.R.A. Aspectos geomorfológicos de veredas: um ecossistema do bioma do Cerrado, Brasil. Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 10, n. 1, p , 2009a. Augustin, C.H.R.R. Análise do escoamento superficial e subsuperficial: entendendo a dinâmica de corpos hídricos em áreas de rochas siliciclásticas. Projeto financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (CRA APQ ). 2009b. Augustin, C.H.R.R. Geodinâmica Superficial e sub-superficial no domínio das Veredas: Estudo de caso no Parque Estadual Veredas do Peruaçu-MG. UFMG- Projeto aprovado pela FAPEMIG. 2012a. 27p. Augustin, C.H.R.R; Maia-Rodrigues, B.H. Geomorphic and geologic influences in a tropical semi-humid climate ecosystem. In: Proceedings of The American Geophysics Union Fall Meeting (AGU). San Francisco, 2012b. 1p. Boaventura, R. S. Características geomorfológicas. In: FUNDAÇÃO CENTRO TECNOLÓGICO DE MINAS GERAIS CETEC. 2 Plano de Desenvolvimento Integrado do Noroeste Mineiro: recursos naturais. Belo Horizonte, 1981 (Série de Publicações técnicas). Boaventura, R.S. Veredas: berço das águas. Belo Horizonte: Ecodinâmica, p. Branco, J.J.R. Roteiro geológico de Belo Horizonte- Brasília. Roteiro Para Excursão Belo Horizonte-Brasília, nº 15. Instituto de Pesquisas Radioativas da UFMG, Belo Horizonte (MG), Bueno, G.T. Estudo do Comportamento da Água no Solo na Região de Gouveia, MG com o uso de Tensiômetros f. Monografia (Bacharelado em Geografia) - IGC/UFMG, Belo Horizonte, Ferreira, I.M.; Troppmair, H. Aspectos do cerrado: análise comparativa espacial e temporal dos impactos no subsistema de veredas do Chapadão de Catalão (GO). In: Gerardi, L. H. O. & Lombardo, M. A. (Orgs) - Sociedade e Natureza na visão da Geografia, p Rio Claro: Programa de Pós-graduação em Geografia - UNESP; Associação de Geografia Teorética - AGETEO, p. IBGE. Manual Técnico de Geomorfologia. Manuais Técnicos em Geociências. 1ed. 111p. Rio de Janeiro, Lemos, R.C.; Santos, R.D.; Santos, H.G.; Ker.J. & Anjos. L.H.C. Manual de descrição e coleta de solo no campo. 5.ed. Campinas, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo/SNLCS, p. Melo, D.R de. Evolução das Veredas sob Impactos Ambientais nos Geossistemas Planalto do Buritizeiro/MG. 2008, 353f. Tese de doutorado em Geografia, Instituto de Geociências-Universidade Federal de Minas Gerais Silva, T.A. Proposta metodológica para delimitação e classificação do ambiente de veredas utilizando imagens orbitais f. Dissertação (Mestrado em geografia) Departamento de Geografia, IGC/UFMG. Belo Horizonte, Agradecimentos À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), pelo apoio financeiro para a realização desta pesquisa (CRA-APQ ). Ao IEF e seu gerente (Sr. João) pela autorização da pesquisa.