Balanço hídrico da Bacia São José dos Dourados, variáveis água subterrânea e chuva média Junior de Souza Sumai a; Thiago Garcia da Silva Santim b; Jefferson Nascimento de Oliveira* c. Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Laboratório de Hidrologia e Hidrometria LH 2 UNESP Campus de Ilha Solteira. Alameda Bahia, 550 Norte, Caixa Postal 31 Ilha Solteira SP. Brasil. CEP 15385000. a. sumaijunior@hotmail.com ; b thiagosanto777@yahoo.com.br ; c: Autor paracorespondência 55 18 3431211 jefno@dec.feis.unesp.br Resumo Afim de elaborar um estudo, que quantifica parcela da água no ciclo hidrológico, na região sudeste do estado de São Paulo, foi levantado os valores das precipitações médias nesta área bem como a retirada da água por meio de poços de captação, as parcelas da transpiração média, não foram simuladas, apenas apresentado resultados já obtidos por outros estudos. A cultura predominante desta região de estudo, ou seja, que ocupa uma maior área é a cana-de-açúcar. O período em que os estudos se referem-se estendem de 2000 á 2003 para os valores das precipitações, e de 2003 á 2006 para valores de potencial de captação da água subterrânea. Os dados de potencial de captação da água subterrânea foram obtidos segundo DAEE (Departamento de Água e Energia Elétrica), já para a média precipitada mensal, os valores foram obtidos junto ao SIGRH (Sistema de Informações para o Gerenciamento de recursos Hídricos do Estado de São Paulo). O conflito dos dados gera uma posição ao qual se encontra ao atual balanço hídrico desta região, bem como uma posterior expectativa esperada para um tempo futuro. Abstract This work was developed at Alto São José dos Dourados Watershed, located at São Paulo State northwest. This research involved the increase of the sugarcane area and the development of the number of wells distributed at the watershed. The analyzed data, from 2003 to July of 2007, were based on official forms to drilling wells, from DAEE and areas from CANASAT, both official sources. As a result the studies denote that the major increase in the wells number in the area during the period, and linking to seasonal grow up of the population with the migration of sugarcane workers, in fact this situation demands more public supply and commercial uses to groundwater. These results had been showing the scope the management of groundwater is fundamental to regional integrated development. Palavras-chave SIG, Balanço Hídrico, Bacia São José dos Dourados 1
1 INTRODUÇÃO O ciclo hidrológico é o fenômeno caracterizado pelo fluxo permanente da água na terra, este ciclo é responsável pela renovação da água no planeta. A água é a única substância que existe, em circunstâncias normais, em todos os três estados da matéria (sólido, líquido e gasoso) na Natureza, este fato implica na constante mudança de estado da matéria da água durante o ciclo hidrológico. O fenômeno da evapotranspiração, combinação da transpiração e evaporação, libera água em forma de vapor, esta água sobe a um certo nível e condensa formando as nuvens, as partículas agora condensadas permanecem suspensas e agora como gotículas d água, as aglomerações faz com que essas se tornem maiores até que em um determinado momento sob condições climáticas propícias, se precipitam e retornam ao solo, abastecendo um aqüífero, ou escoando superficialmente até um curso d água. Uma das condições que alteram os valores, de evaporação e ou transpiração, é a cobertura que predomina sobre o solo, em locais urbanizados, o predomínio passa a ser áreas impermeáveis por um tipo qualquer de revestimento, de baixa evaporação e nenhuma interceptação, condições que favorecem o escoamento superficial de grande vazão e alta velocidade. Dito isto, a cobertura de um solo é de extrema importância para quantificar um ciclo hidrológico, caso seja uma cobertura verde, os valores de transpiração, evaporação, e interceptação dependem do tipo desta cultura. A evapotranspiração é uma das formas de perdas quantitativas de água subterrânea, é a parcela da água retida da parte superior do solo, nos cursos d água, reservatórios, e plantas em geral, quando exposta a energia solar liberam água líquida para o meio em forma de vapor d água. O valor da evapotranspiração de certa cultura pode ser obtido no campo através de\um dispositivo denominado lisímetro, esse dispositivo, consiste em um tanque com 2
dimensões conhecidas, onde este é enterrado ao solo, e em seu interior é preenchido com solo do próprio local, assim como a cobertura, este tanque tem uma saída em seu inferior que deposita a água drenada em um recipiente, a diferença entre a água que entra no sistema por irrigação ou chuva, assim essa diferença fornece a evapotranspiraçào dessa cultura. Os valores de evaporação são obtidos pela exposição de um tanque, classe A, a condições natural de ambiente, a diferença de volume fornece os valores de evaporação. Os valores de evapotranspiração da cana-de-açúcar, planta predominante desta região, apresentam valores diferentes diante das diferentes fases da planta, bem como os valores de interceptação da chuva. Na produção da cana de açúcar a irrigação é uma ferramenta utilizada para uma melhor produção, e com isso grandes quantidade de água é subtraída dos rios, diminuindo a vazão do mesmo, e também dos aqüíferos, fator o qual se responsabiliza o aumento da retirada da água subsuperficial. 2 - METODOLOGIA 2.1 - Pacotes Computacionais Utilizados: Para a realização deste trabalho foram utilizados os seguintes softwares: AutoCAD 2000, confecção do mapa da área em questão; ArcMAP 9.2, conflito da área de produção com os novos poços; Bases de dados virtuais: canasat (www.canasat.com.br), obtenção da área de produção da cana de açúcar; SIGRH (www.sigrh.sp.gov.br), valores das precipitações mensais; Microsoft Excel 2003, desenvolvimento de tabelas e Figuras deste trabalho. 3
2.2 - Área de estudo Constitui uma das menores Unidades de Gerenciamento, dentre as Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos UGRHIs em que o Estado acha-se dividido. Possui uma área de 6.783 km2 (CORHI 2004), localizada na região noroeste do Estado de São Paulo (figura ), sendo 365,9 km2 coberta pelas águas do reservatório de Ilha Solteira, no rio Paraná. Figura 01 - Localização da BSJD no Estado de São Paulo ; municípios que pertencem à BSJD e municípios com sede fora da bacia (Fonte: Modificado de IPT, 1999 apud Avelar, 2006) 4
2.3 - Geologia da região Segundo Veiga e Oliveira (2005), as unidades geológicas que afloram na área da Bacia são rochas ígneas basálticas de Formação Serra Geral, as rochas sedimentares dos Grupos Caiuá e Bauru (pertencentes à Bacia Bauru) e os sedimentos quaternários associados à rede de drenagem como também as duas unidades arenosas (formações Botucatu e Pirambóia) situadas estratigraficamente abaixo dos derrames basálticos da Formação Serra Geral e que, conjuntamente, formam o denominado Grupo São Bento (Bacia do Paraná). 2.4 - Coleta de dados O departamento de energia e esgoto do estado de São Paulo (DAEE) forneceu os dados de pontos de captação na região da bacia São José dos Dourados, as coordenadas dos poços, bem como a capacidade de vazão de cada unidade de captação registrada. Para o mapeamento da cana-de-açúcar o instituto de pesquisas espaciais (IPT), foi quem colaborou com as imagens de satélite, tanto da bacia São José dos Dourados como do mapeamento da cana de açúcar na região (CANASAT). Os valores de quantidade de chuva foram adquiridos junto ao banco de dados do SIGRH, (Sistema de Informações para o Gerenciamento de recursos Hídricos do Estado de São Paulo). Para o gerenciamento e confecção de imagens foi utilizado o pacote computacional ArcGis, as imagens apresentam localização real, tal procedimento obtido por coordenadas geográficas, captadas via satélite, obtidas nos órgãos acima citados, a ferramenta Gis da suporte para manipular dados, e fazer a sobreposição de imagens, como poderá ser visto nas figuras deste trabalho. 5
3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES As únicas fontes de entrada de água em uma bacia hidrográfica são através dos canais de escoamento superficial, e pela precipitação, que acontece durante todo o ano, porém, em diferentes períodos, acontece precipitações de diversas intensidades, assim como durante todo o ano. Uma forma de quantificar a água que entra pela precipitação é distribuir medidores diante de uma área de interesse e depois através de métodos hidrológicos, Isoietas, Thiessen, e outros que métodos que fornecem a vazão média que precipita em uma certa região. Diante desta questão, os valores considerados neste trabalho obtidos do banco de dados do SIGRH, (Sistema de Informações para o Gerenciamento de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo), esses valores referem-se a precipitações mensais de um período que se estende do ano de 2000 até o ano de 2003, estes localizados em três cidades distintas, bem como as posições dentro da bacia hidrográfica, são elas: - Magda; - Sebastianópolis do Sul; - Pontalinda. Os valores de precipitações mensais foram submetidos a uma média aritmética, e são apresentados nas Figura 02 e 03. Note a variação diante dos meses, esse comportamento é típico, e se segue todo ano. 6
(mm) 250.0 Chuva Média na Bacia SJDD 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez (mês) Figura 02: Chuva média mensal Note a variação diante dos meses, esse comportamento é típico, e se segue todo ano, a Figura 03 demonstra melhor esta variação, nos meses de junho e julho apresentam valores mínimos e em janeiro e dezembro, valores máximos de chuva. (mm) 250.0 Chuva Média na Bacia SJDD 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 03: Chuma média mensal. 7
A retirada da água subterrânea por meio de poços de captação é uma das parcelas que contribui ao déficit hídrico no ciclo hidrológico, obtido os valores potenciais de cada poço, registrado na sub-bacia Alto São José dos Dourados, estimado um funcionamento diário de seis horas, foi elaborada a Figura 04, a qual mostra o volume de água possível que pode ser retirado do sub-solo. (m3/ dia) 2500 2000 1500 1000 500 0 Potêncial de Vazão Acumulado 2257.38 1713.78 1158 426 2003 2004 2005 2006 (ano) Figura 04: Potêncial de vazão dos poços de captação. Os valores de interceptação e evapotranspiração da cana-de-açúcar não foram obtidos neste trabalho, valores experimentais envolvem um trabalho mais específico, contudo, esta cultura interfere no volume de água subterrânea consumida nesta bacia hidrográfica.. Assim como apresentado acima, os valores de captação da água subterrânea, na bacia hidrológica têm aumentado, e tal fato, caracteriza-se pela expansão da cultura cana-de-açúcar, a irrigação dessa cultura, e também grandes volumes de água na produção de seus derivados, justificam essas vazões. A evolução dessa cultura é clara e demonstrada nas figuras que seguem. Diante disso, segue nas 8
imagens abaixo a situação quanto a ocupação da cana-de-açúcar na bacia São José dos Dourados. Figura 05: Situação da bacia STJD em relação a cana-de-açúcar no ano de 2003 Figura 06: ano de 2004 9
Figura 07: ano de 2005 Figura 08: ano de 2006 10
Figura 09: situação final quanto a ocupação da cana-de-açúcar Obs.: A ocupação da bacia, quanto cana-de-açúcar no ano de 2007, refere-se a plantação da cultura do ano anterior, 2006. As Figuras 07 e 08, deram a contribuição mais importante para o trabalho, o confronto entre ambos gera a conclusão da diferença entre as tendências, onde, a chuva se mantém oscilando durante os anos, e a captação da água subterrânea aumenta substancialmente com o passar do tempo. A Figura 07 demonstra o comportamento da chuva durante o período de estudo, um valor mais auto em 2000, em 2002 um valor baixo e em 2003 um valor intermediário. 11
Figura 07: Chuva média anual na Bacia SJD. A Figura 08, ilustra o comportamento do potêncial de vazão que a bacia adiquiri com o tempo, no período de 2003 a 2006, uma curva crescente desenha a Figura. (m3/ dia) 2500 Vazão Potêncial 2000 1500 1000 500 0 2003 2004 2005 2006 (ano) Figura 08: Potêncial de vazão dos poços de captação da Bacia SJD. 12
4 CONCLUSÕES Tendo em vista a importância de um balanço hídrico, e o sério problema gerado pela interferência do mesmo, fica claro a importância de um gerenciamento dos meios que formam este ciclo. Segundo os valores que foram adquiridos para formação deste trabalho, a uma divergência dentre as tendências, a análise comparativa entre os valores da vazão de chuva que precipita, e do potência de vazão dos poços de captação da água do subsolo, nota uma substancial diferença, que tende a aumentar no fluir dos anos, fica evidente esse resultado quando os Figuras 04 e 05, são observados, o Figura 04, que demonstra a chuva média, apresenta valores que seguem uma variação anual, contrário ao Figura 05, que apresenta um crescente potencial de vazão que pode ser retirada do subsolo. Diante das parcelas acima comparadas, é necessário o conhecimento quanto à recarga do subsolo, aqüífero, que acontece principalmente pela chuva, que precipita e escoa verticalmente até o mesmo, outra foram de recarga é a contribuição de alguns cursos d água. Este trabalho representa estudos desenvolvidos no Laboratório de Hidrologia e Hidrometria - LH 2 da UNESP - Ilha Solteira, que foram iniciadas no começo de 2008, e procura confeccionar um banco de dados no software ArcMAP, afim de criar um instrumento de suporte para pesquisas nessa área. 5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS FREITAS, M. A. V. (Org.). O estado das águas no Brasil Perspectivas de gestão e informação de recursos hídricos Brasília, DF: ANEEL, SIH, MMA, SRH, MME, 1998. 334 p. 13
Potencial de co-geração com resíduos da cana-de-açúcar: sua compatibilidade com o modelo atual União das Indústrias Canavieiras de S. Paulo-UNICA/2002. Biodieselb revista CANASAT Mapeamento da Cana Via Imagens do Satélite de Observação da Terra Revista biodiesel. Disponível em www.biodieselbr.com (acessado em 07.2008) MENDES, C. A. B. e CIRILO, J. A.(2001) Geoprocessamento em Recursos Hídricos: Princípios, Integração e Aplicação. VEIGA, D. C. A. e OLIVEIRA, J. N. (2005) Diagnóstico Preliminar da Utilização da Água Subterrânea na Bacia do Rio São José dos Dourados. Vadson Bastos do Carmo, M.Sc. DEDINI S.A. Indústrias de Base SIGRH - Sistema de Informações para o Gerenciamento de recursos Hídricos do Estado de São Paulo. 14