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EFEITOS ANTRPICOS SOBRE O CICLO HIDROLGICO

Segundo Tucci (2002), as alteraes produzidas pelo homem sobre o ecossistema pode alterar o ciclo hidrolgico em nvel global e local.

a) Nvel global:

A emisso de gases para a atmosfera produz o aumento do efeito estufa, alterando as condies das emisses de radiao trmica, produzindo efeitos a nvel global.

A potencial modificao climtica resultante do aquecimento adicional da atmosfera devido ao aumento da emisso de gases produzido pelas atividades humana e animal da Terra, alm dos processos naturais j existentes. Os principais gases que contribuem para este processo so: o dixido de carbono CO2, metano CH4, xido de nitrognio e CFC (clorofluor-carbono). O CO2 produzido pela queima de combustveis fsseis e produo de biomassa.

A modificao climtica definida por Tucci (2002) como alteraes da variabilidade climtica devido s atividades humanas, enquanto que a variabilidade climtica, a terminologia utilizada para as variaes do clima em funo dos condicionantes naturais do globo terrestre e sua interaes.

Quanto ao efeito sobre o clima, segundo Tucci (2002), as modificaes no clima podem ocorrer devido variabilidade natural ou antropognica interna ou externa ao sistema climtico. A variabilidade natural expressa pela radiao solar ou atividades vulcnicas, enquanto que as aes antropognicas so principalmente devido a emisso de gases do efeito estufa.

b) Nvel local: A construo de obras hidrulica produz alteraes sobre rios, lagos e oceanos; o desmatamento age sobre o comportamento da bacia hidrogrfica; a urbanizao produz alteraes localizadas nos processos do ciclo hidrolgico terrestre.

Segundo Tucci (2002), a alterao da superfcie da bacia hidrogrfica tem impactos significativos sobre o escoamento, caracterizados quanto ao efeito que provocam no comportamento das enchentes, nas vazes mnimas e na vazo mdia, alm das condies ambientais locais e a jusante.

As alteraes sobre o uso e manejo do solo na bacia podem ser classificadas quanto ao: tipo de mudana, tipo de uso da superfcie e a forma de desmatamento.

O desmatamento tende a aumentar a vazo mdia em funo da diminuio da evapotranspirao, com aumento das vazes mximas e diminuio das mnimas. O reflorestamento tende a recuperar as condies atuais existente na superfcie e a impermeabilizao que est associada urbanizao, alm de retirar a superfcie altera a capacidade de infiltrao da bacia (Tucci, 2002).

Segundo Mendes (2001), no mbito dos recursos hdricos, o impacto decorrente da alterao do uso do solo reflete-se em todos os componentes do ciclo hidrolgico, como no escoamento superficial, na recarga dos aqferos, na qualidade da gua e no transporte de sedimentos. Neste contexto, o planejamento dos recursos hdricos deve fazer parte de um amplo processo de planejamento ambiental, no qual somente com a organizao das foras que interagem na bacia hidrogrfica haver expectativas de garantia da unidade da regio. b.1) Desmatamento

O desmatamento um termo geral para diferentes mudanas de cobertura. Os principais elementos do desmatamento so: o tipo de cobertura na qual a floresta substituda e o procedimento utilizado para o desmatamento (Tucci, 2002).

b.1.1) Uso da superfcie:- Extrao seletiva de madeira: envolve a construo de estrada e retirada por equipamentos de rvores ao longo da floresta natural ou reflorestada. O maior impacto sobre esse sistema envolve a construo de estradas, devido rea envolvida e a capacidade erosiva gerada na superfcie desprotegida.

- Plantio de subsistncia: esse tipo de uso do solo representa cerca de 35% de todo o desmatamento de floresta na Amrica Latina. O desmatamento realizado manualmente seguido por queimada antes do perodo chuvoso e depois, o plantio. feito sobre as cinzas. Aps alguns anos, a produtividade diminui, a rea abandonada e o agricultor se desloca para outra rea.

Quando ocorre o desmatamento sobre uma determinada rea, que a seguir tende a recuperar a sua cobertura, o impacto sobre o balano hdrico da rea apresenta um comportamento como o apresentado na figura 2.7. Num primeiro estgio ocorre aumento da vazo mdia, com reduo da evapotranspirao, devido retirada de cobertura. Com o crescimento da vegetao, o balano tende a voltar as condies iniciais devido recuperao das condies prvias.

Figura 2.7 Modificaes no escoamento e evapotranspirao devido ao desmatamento numa bacia no Sul da frica. Fonte: Tucci (2002).- Culturas permanentes: so plantaes que no sofrem alteraes freqentes na sua estrutura principal. Ex: plantaes de caf, fruticultura, pasto,... Durante o processo de transformao da cobertura, o impacto sobre o escoamento pode ser importante. Aps o seu desenvolvimento, o balano hdrico depende do comportamento da cultura e o balano hdrico tende a se estabelecer num outro patamar.

- Culturas anuais: envolvem a mudana de cobertura anualmente ou sazonalmente com diferentes plantios. Esse processo envolve a preparao do solo (aragem), em determinadas pocas do ano, resultando na falta de proteo do solo em pocas que podem ser chuvosas. Normalmente o preparo do solo realizado ates do perodo chuvoso, no entanto como o clima da regio Sul do Brasil no apresenta uma sazonalidade bem definida, podendo um determinado ms ter uma grande precipitao ou um perodo seco, o solo pode estar sujeito a energia do impacto de chuvas intensas que tendem a produzir eroso e modificar as condies de infiltrao do solo.

O uso do solo para plantio anual, aps o desmatamento, depende muito do preparo do solo e dos cuidados com o escoamento gerado. Atualmente, as prticas geralmente recomendadas para plantio so:

- Conservacionista: utiliza o terraceamento, que acompanha as curvas de nvel, para direcionar o escoamento e evitar a eroso e o dano as culturas. Este tipo de plantio tende a criar melhores condies de infiltrao, nas chuvas de baixa ou mdia intensidade, mas quando ocorre o rompimento dos terraos nas cheias maiores, a gua pode provocar ravinamento na direo de maior declividade do escoamento.

- Plantio direto: este tipo de plantio no revolve a terra e, realizado diretamente sobre o que restou do plantio anterior. A tendncia de que praticamente toda a gua se infiltre, e o escoamento ocorre predominantemente na camada sub-superficial por comprimentos at chegar ao sistema de drenagem natural. Este tipo de plantio poder gerar problemas em reas com grande declividade, pois o escoamento sub-superficial, ao brotar na superfcie, pode gerar eroso regressiva. Em declividades mais suaves a eroso reduzida, j que o escoamento superficial mnimo.

b.1.2) Mtodo de desmatamento:A forma como o desmatamento realizado influencia as condies de escoamento futuro da bacia. O desmatamento manual o procedimento mais dispendioso, mas provoca o menor impacto. Lal (1981) apud Tucci (2002) mostrou que o aumento do escoamento superficial, utilizando desmatamento manual, uso de tratores de arraste e tratores com lmina para arado so, respectivamente, 1%, 6,5% e 12% da precipitao. O efeito da compactao do solo limita-se a profundidade de cerca de 20cm (Dias e Nortcliff, 1985 apud Tucci, 2002).b.2) Urbanizao

Segundo Tucci (2002), medida que a cidade se urbaniza ocorrem, em geral os seguintes impactos:

Aumento das vazes mdias de cheia (em at sete vezes), devido ao aumento da capacidade de escoamento atravs de condutos e canais e impermeabilizao das superfcies;

Aumento da produo de sedimentos devido desproteo das superfcies e a produo de resduos slidos;

Deteriorao da qualidade da gua superficial e subterrnea, devido lavagem das ruas, ao transporte de material slido, s ligaes clandestinas de esgoto cloacal e pluvial, e a contaminao direta de aqferos;

Pela forma desorganizada como a infra-estrutura urbana implantada, como: a) pontes e taludes de estradas que obstruem o escoamento; b) reduo de seo do escoamento com aterros; c) deposio e obstruo de rios, canais e condutos, com lixos e sedimentos; d) projeto e execuo inadequados de obras de drenagem.

A seguir so apresentados os principais impactos da urbanizao sobre o escoamento pluvial na bacia urbana, segundo Tucci (2002):b.2.1) Impacto do desenvolvimento urbano no ciclo hidrolgico:

O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal provocando vrios efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrolgico natural, conforme pode ser observado na figura 2.8. Com a urbanizao, a cobertura da bacia em grande parte impermeabilizada com edificaes e pavimentos e so introduzidos condutos para escoamento pluvial, gerando as seguintes alteraes:

Reduo da infiltrao no solo;

O volume que deixa de infiltrar fica na superfcie, aumentando o escoamento superficial. Alm disso, como foram construdos condutos pluviais para o escoamento superficial, tornado-o mais rpido, ocorre reduo do tempo de deslocamento. Desta forma as vazes mximas tambm aumentam por isso, antecipando seus picos no tempo (figura 2.9);

Com a reduo da infiltrao, o aqfero tende a diminuir o nvel do lenol fretico por falta de alimentao (principalmente quando a rea urbana muito extensa), reduzindo o escoamento subterrneo. As redes de abastecimento, pluvial e cloacal possuem vazamentos que podem alimentar o aqfero, tendo efeito inverso do mencionado;

Devido substituio da cobertura natural ocorre uma reduo da evapotranspirao, j que a superfcie urbana no retm gua como a cobertura vegetal e no permite a evapotranspirao das folhagens e do solo;

Figura 2.8 Caractersticas do balano hdrico numa bacia urbana.

Fonte: Tucci (2002).

Figura 2.9 Caractersticas das alteraes de uma rea rural para urbana.

Fonte: Tucci (2002).

b.2.1) Impacto sobre o ecossistema hdrico:

Alguns dos principais impactos ambientais produzidos pela urbanizao so destacados a seguir:

- Aumento da temperatura: as superfcies impermeveis absorvem parte da energia solar aumentando a temperatura ambiente produzindo ilhas de calor na parte central dos centros urbanos, onde predomina concreto e o asfalto. O aumento da absoro de radiao solar por parte da superfcie aumenta a emisso da radiao trmica de volta para o ambiente, gerando calor. O aumento de temperatura tambm cria condies de movimento de ar ascendente que pode redundar em aumento de precipitao. Silveira (1997) apud Tucci (2002) mostra que a parte central de Porto Alegre apresenta maior ndice pluviomtrico que a sua periferia, atribuindo essa tendncia a urbanizao.

- Aumento de sedimentos e material slido: durante o desenvolvimento urbano o aumento dos sedimentos produzidos pela bacia hidrogrfica significativa, devido s construes, limpeza de terrenos para novos loteamentos, construes de ruas, avenidas e rodovias, entre outras causas. As principais conseqncias ambientais da produo de sedimentos so:

a)assoreamento das sees da drenagem, com reduo da capacidade de escoamento de condutos, rios e lagos urbanos;

b)transporte de poluente agregado ao sedimento, que contamina as guas pluviais. A medida em que a bacia urbanizada e a densificao consolidada, a produo de sedimentos pode reduzir, mas outro problema aparece, que a produo de lixo, que obstrui a drenagem e cria condies ambientais ainda piores A qualidade da gua do pluvial no melhor do que a do efluente de um tratamento secundrio de um esgoto cloacal. A quantidade de material suspenso na drenagem pluvial superior a encontrada no esgoto cloacal in natura. Esse volume mais significativo no incio das enchentes. A qualidade da gua da rede pluvial depende de vrios fatores: Da limpeza urbana e sua freqncia, da intensidade da precipitao e sua distribuio temporal e espacial, da poca do ano e do tipo de uso da rea urbana. Os principais indicadores da qualidade da gua so os parmetros que caracterizam a poluio orgnica e a quantidade de metais.

- Contaminao de aqferos: A principais condies de contaminao dos aqferos urbanos so devido ao seguinte:

a)aterros sanitrios contaminam as guas subterrneas pelo processo natural de precipitao e infiltrao. Deve-se evitar que sejam construdos aterros sanitrios em reas de recarga, e deve-se escolher as reas com baixa permeabilidade.

b)grande parte das cidades brasileira utiliza fossas spticas como destino final do esgoto. Esse conjunto tende a contaminar a parte superior do aqfero, podendo comprometer o abastecimento de gua quando existe comunicao entre diferentes camadas dos aqferos atravs de percolao e de perfurao inadequada dos poos artesianos;

c) a rede de condutos pluviais pode contaminar o solo atravs de vazamentos ou por entupimento de trechos da rede, que ocasionam rompimento da canalizao.

Escala dos processos hidrolgicos

Os diferentes processos que atuam sobre o meio natural envolvem diferentes escalas relacionadas com o tempo e o espao. Estas duas escalas esto de alguma forma integradas. Na figura 2.10. pode-se observar as escalas e os principais processos relacionados com o meio ambiente natural e antrpico.

a) Escala temporal

A escala temporal depende da ao antrpica e das condies de variabilidade climtica. Estes efeitos podem ser observados dentro de uma escala de percepo humana, ou apenas com base em medidas de sua ocorrncia. As variabilidades ditas aqui de curto prazo, so aquelas que ocorrem num evento chuvoso de minutos, horas ou poucos dias, que caracterizam a inundao que afeta a populao e os sistemas hdricos como reservatrios. A variabilidade temporal sazonal (dentro do ano) define o ciclo de ocorrncia dos perodos midos e secos, no qual a populao e os usurios da gua procuram conviver. Dentro deste mbito est o ciclo de culturas agrcolas, alterao da paisagem e vegetao pela disponibilidade de umidade, entre outros. A variabilidade interanual de curto prazo (poucos anos 2 a 3 anos) pode ser a condio crtica de vrios sistemas hdricos sujeitos a disponibilidade hdrica, como o semirido brasileiro. A variabilidade decadal (perodo de 10 anos) que atuam fortemente sobre as condies climticas do globo e outros perodos mais longos. A importncia desse cenrio est relacionada com a capacidade que os sistemas hdricos tm para se alterar em funo dessas variabilidades e, em consequncia como a sociedade e seu desenvolvimento podem suportar essas variaes.

Figura 2.10 Escala dos processos hidroclimticos

Fonte: Tucci (2002)

b) Escala espacial

A variabilidade espacial dos efeitos um dos grandes desafios do conhecimento hidrolgico atual. Neste processo necessrio entender as escalas caracterizadas na literatura (Becker, 1992 apud Tucci, 2002), descrito na tabela abaixo.

Tabela 2.2 Escala espacial

Da micro escala e sua transio geralmente ocorrem os processos de escoamentos de vertente. Nesta escala praticamente no existem dados hidrolgicos no Brasil, e os processos geralmente esto dentro da percepo da populao. A meso escala representa a faixa de bacias onde iniciam os usos da gua com abastecimento de gua e irrigao. Neste mbito de dimenso de bacias ainda existe um reduzido nmero de informaes hidrolgicas, e quando existem no so confiveis ou no medem adequadamente a ocorrncia dos eventos. A outorga do uso da gua para os referidos usos dependem muito de dados e da extrapolao do comportamento para bacias desse tamanho.

A grande maioria das informaes hidrolgicas no Brasil encontra-se na faixa de transio entre meso e macro-escala, e a prpria macro escala.

1- Tucci, C.E.M. Impactos da variabilidade climtica e uso do solo sobre os recursos hdricos. Agncia Nacional das guas - ANA. Maio/2002.

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