VULNERABILIDADE À SALINIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS … · dry seasons and socioeconomic...

TESE DE DOUTORADO

VULNERABILIDADE ÀSALINIZAÇÃO DAS ÁGUAS

SUPERFICIAIS DA BACIA DORIO JACUÍPE POR MEIO DETRAÇADORES AMBIENTAIS

ANDREA SOUSA FONTES

SALVADOR BAHIADEZEMBRO 2008

Documento preparado com o sistema LATEX.

Documento elaborado com os recursos grácos e de informática do CPGG/UFBA

Vulnerabilidade à salinização das águas superciais da bacia do rioJacuípe por meio de traçadores ambientais

porAndrea Sousa Fontes

Engenheira Civil (Universidade Federal da Bahia 1996)Mestre em Engenharia Ambiental Urbana (Universidade Federal da Bahia 2005)

Orientador: Prof. Dr. Antonio Expedito Gomes de AzevedoCo-orientador: Profa. Dra. Maria do Rosário Zucchi

TESE DE DOUTORADOSubmetida em satisfação parcial dos requisitos ao grau de

DOUTOR EM CIÊNCIASEM

GEOFÍSICAà

Câmara de Ensino de Pós-Graduação e Pesquisada

Universidade Federal da Bahia

Comissão Examinadora

Dr. Antonio Expedito Gomes de Azevedo (UFBA)

Dra. Maria do Rosário Zucchi (UNIVASF)

Dra. Yvonilde Dantas Pinto Medeiros (UFBA)

Dr. Olivar Antônio Lima de Lima (UFBA)

Dra. Iara Brandão Oliveira (UFBA)

Aprovada em 03 de dezembro de 2008

A presente pesquisa foi desenvolvida no Centro de Pesquisa em Geofísica e Geologia da UFBA,com recursos próprios, da Fapesp, do CNPq, e do convênio UFBA/CT-Hidro/FINEP/Projeto BEER

F683 Fontes, Andrea Sousa,Vulnerabilidade à salinização das águas superciais da bacia

do rio Jacuípe por meio de traçadores ambientais / Andrea SousaFontes. Salvador, 2008.

ix, 32 f.: il., mapas.

Orientador: Prof. Dr. Antonio Expedito Gomes de AzevedoCo-orientador: Profa. Dra. Maria do Rosário ZucchiTese (Doutorado) - Pós-Graduação em Geofísica. Instituto de

Geociências da Universidade Federal da Bahia, 2008.

1. Salinização da água Jacuípe, Rio, Bacia (BA). 2. Águassuperciais Análise. I. Azevendo, Antonio Expedito Gomes de,II. Universidade Federal da Bahia. Instituto de Geociências. III.Título.

553.77(813.8)(043)

A Felicidade, minha avó, e aGraça, minha mãe, exemplos da

minha vida.A Benício (in memorian), meu avôe amor eterno e a Benjamim, meu

pai e amor sempre presente.

Resumo

O semi-árido nordestino do Brasil tem sofrido continuamente devido à elevada freqüênciade períodos secos e problemas socioeconômicos. A presença da água não signica garantiade abastecimento, uma vez que, além da intermitência dos rios, o aporte de sais e esgotosna água torna-a comprometida para o consumo humano, animal e para a irrigação. Nestecontexto, a presente pesquisa tem como objetivo o estudo da vulnerabilidade hídrica à sali-nização das águas superciais da bacia hidrográca do rio Jacuípe, uma área de 12.163 km2

representativa da região semi-árida, por meio da utilização de traçadores ambientais. Paraavaliação em escala menor, foi investigada também a subbacia experimental do rio do Cedro,com área de drenagem de 20 km2, onde foi realizado acompanhamento do comportamentomensal dos reservatórios inseridos nessa área. Os resultados encontrados demonstram o po-tencial dos traçadores isotópicos no entendimento do ciclo hidrológico na área de estudo,decitária em dados hidrológicos medidos. O escoamento supercial na bacia do rio Jacuípeapresenta uma tendência de enriquecimento em isotópos pesados de montante a jusante, compico no reservatório de São José do Jacuípe, o que reete a ação da evaporação ao longoda bacia e a interferência de aproveitamentos hídricos nos cursos d'água que intensicam asperdas de água devido a esse fenômeno. A precipitação mantém um comportamento simi-lar a Linha Meteórica Global em São Domingos e Morro do Chapéu. Já as precipitaçõesamostradas nos reservatórios de França e São José do Jacuípe, por inuência da composiçãoisotópica do vapor local, apresentam linhas meteóricas locais com inclinação inferiores. Osresultados encontrados demonstram que a salinização de rios e reservatórios do semi-áridotem dinâmicas diferenciadas por período. No período seco, a elevada taxa de evaporaçãotípicas da região contribui no processo de salinização desses mananciais. Na ocorrência dechuvas intensas o aporte de sais é intensicado por auentes salgados ou de sais presenteno solo carreado pelas chuvas para os corpos d'água. As análises realizadas possibilitaram aproposição e cálculo do índice de vulnerabilidade a salinização (IVS) de forma a denir áreasnas bacias com diferentes níveis de vulnerabilidade à salinização, o que deve orientar a gestãodas águas da região na tentativa de minimizar os impactos da salinização na qualidade desserecurso.

4

Abstract

The semi-arid northeastern of Brazil has suered continuously due to high frequency ofdry seasons and socioeconomic problems. The presence of water does not mean security ofsupply, since that, beyond the intermittence of streams, the input of salts and sewage in itcompromise the water supply for human, animals and irrigation. In this context, this researchaims at the study of vulnerability to salinization of water surface of the Jacuípe river basin,an area of 12,163 km2 representative of the semiarid region, using environmental tracers. Toevaluate the problem on a smaller scale, the experimental basin of the Cedro River, witharea of 20 km2, was also investigated. Small reservoirs behavior has been investigated ona monthly scale. The results show the potential of environmental tracers in understandingof the hydrological cycle in the study area which has decit on hydrological measured data.The runo in the Jacuípe river basin shows a trend of heavy isotopes enrichment downstreamwith a maximum value in São José do Jacuípe reservoir, which reects the evaporation eectover the river basin and the interference of exploitations in streams, that intensify the lossof water due to this phenomenon. The Local Precipitation Line is similar to the GlobalMeteoric Line in São Domingos and Morro do Chapéu. The Local Precipitation Line nearthe reservoirs (França and São José do Jacuípe), due the inuences of the local water vapor,shows lower slope. The isotopic and hydro-chemical results show that the rivers and reservoirssalinization in semi-arid region is dierentiated by period. In the dry season, the high rateof evaporation, typical of the region, contribute to the salinization process of these waters.In the occurrence of heavy rain, the salts are brought to the main rivers by salty tributariesruno or carried from the soil. The analysis carried out has enabled the proposition andcalculation of an index of vulnerability to salinization (IVS) to dene areas in basins withdierent vulnerability levels to salinization, which should guide watershed managers andplanners to minimize the impacts of salinization in the water resources quality.

5

Índice

Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Índice de Tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Índice de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 Características siográcas da área de estudo . . . . . . . . . . . . . . . 91.1 Aspectos Gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2 Climatologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3 Geologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.4 Hidrogeologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.5 Solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.6 Uso do Solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.7 Reservatório do França . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.8 Reservatório de São José do Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.9 Bacia Experimental do Rio do Cedro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.1 Base teórica da metodologia empregada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.1.1 Hidrologia isotópica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.1.2 Química das águas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462.1.3 Métodos Geofísicos e Elétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.1.4 Vulnerabilidade hídrica no semi-árido ao processo de salinização . . . 56

2.2 Amostragem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6

Índice 7

3 Resultados e discussão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.1 Caracterização isotópica da precipitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.2 Caracterização isotópica do escoamento supercial na bacia do Rio Jacuípe . 76

3.2.1 Resultados da 1a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763.2.2 Resultados da 2a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 813.2.3 Resultados da 3a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.2.4 Resultados da 4a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883.2.5 Resultados da 5a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913.2.6 Análise geral dos resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.3 Caracterização isotópica dos reservatórios da bacia do rio Jacuípe . . . . . . 993.3.1 Bacia Experimental do rio do Cedro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 993.3.2 Reservatório França . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3.3 Reservatório São José do Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093.3.4 Comparação dos resultados isotópicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

3.4 Caracterização espaço-temporal da salinidade na bacia hidrográca do rioJacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.4.1 Rio Jacuípe e auentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.4.2 Bacia Experimental do rio do Cedro . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1303.4.3 Reservatório França . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1393.4.4 Reservatório São José do Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.4.5 Precipitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.5 Vulnerabilidade hídrica do semi-árido frente aos processos de salinização . . 150

4 Conclusões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Agradecimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

Referências Bibliográcas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Índice de Tabelas

1.1 Relação cota × área × volume do açude de Nenenzinho . . . . . . . . . . . . 23

2.1 Valores médios de condutividade elétrica(σ), Cl− e Na+ de águas de riachosem função do solo da bacia (LEPRUN, 1983) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.2 Pontos de coletas das águas na bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . 61

3.1 Precipitação total mensal e valores isotópicos - Morro do Chapéu (2006-2007) 663.2 Precipitação total mensal e valores isotópicos - França (2006-2007) . . . . . . 673.3 Precipitação total mensal - Capim Grosso e valores isotópicos - São José do

Jacuípe (2006-2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683.4 Precipitação total mensal e valores isotópicos - São Domingos (2006-2007) . . 693.5 Linhas meteóricas locais levando em consideração a sazonalidade das chuvas 743.6 Valores isotópicos dos pontos amostrados nas cinco campanhas . . . . . . . . 793.7 Distâncias (Km) dos pontos amostrados no rio Jacuípe em relação a nascente 963.8 Origem do escoamento nos pontos monitorados ao longo do rio Jacuípe . . . 983.9 Valores isotópicos dos reservatórios da bacia experimental . . . . . . . . . . . 993.10 Evaporação mensal no reservatório de Nenenzinho . . . . . . . . . . . . . . . 1043.11 Frações remanescente dos reservatórios de São Domingos e Flori . . . . . . . 1043.12 Valores isotópicos do Reservatório do França . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053.13 Evolução da composição isotópica na Descarga de Fundo - França . . . . . . 1083.14 Valores isotópicos do Reservatório do São José . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.15 Evolução da composição isotópica na Descarga de Fundo - São José . . . . . 1133.16 Valores de condutividade (µS .cm−1) da bacia do rio Jacuípe para cada campanha1163.17 Ions principais das amostras coletadas na bacia do rio Jacuípe para a 1a

campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1183.18 Ions principais das amostras coletadas na bacia do rio Jacuípe para a 2a


campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

8

Índice de Tabelas 9

3.20 Ions principais das amostras coletadas na bacia do rio Jacuípe para a 4a


campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.22 Espaçamento do arranjo Schlumberger utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.23 Condutividade elétrica das águas armazenadas nos açudes no período de rea-

lização das SEVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.24 Variação temporal da condutividade elétrica (µS.cm−1) na bacia experimental 1383.25 Profundidade pontos amostrados reservatório de França . . . . . . . . . . . . 1413.26 Profundidade pontos amostrados reservatório de São José . . . . . . . . . . . 1453.27 Indicadores atribuídos para denição do IVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1513.28 Classes atribuídas para denição do grau de vulnerabilidade . . . . . . . . . 1553.29 Cálculo do IVS para o rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.30 Cálculo do IVS para a bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Índice de Figuras

1.1 Localização da Bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2 Localização dos Municípios inseridos na Bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . 101.3 Mapa geológico da bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.4 Domínios Hidrogeológicos da bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . 161.5 Classicação dos solos da bacia do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.6 Variação do volume do reservatório de França no período de outubro de 2005

a dezembro de 2007 - Dados cedidos pelo INGÁ (2008) . . . . . . . . . . . . 191.7 Variação de volume do reservatório de São José durante o período de outubro

de 2005 a dezembro de 2007 - Dados cedido pelo INGÁ (2008) . . . . . . . . 191.8 Evolução da concentração de cloreto no reservatório de São José do Jacuípe . 211.9 Localização da Bacia Hidrográca Experimental do Rio do Cedro . . . . . . 221.10 Localização dos reservatórios da BHE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.11 Açude de São Domingos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.12 Açude de Nenenzinho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.13 Açude de Flori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.14 Geologia Bacia Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.15 Classicação pedológica da bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.16 Localização das amostras de Oliveira (2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1 Metodologia aplicada para estudo da vulnerabilidade a salinização das águassuperciais no semi-árido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2 Relacionamento entre a energia potencial e a distância interatômica para isó-topos pesados e leves de uma molécula. (Fonte: Clark e Fritz (1997)) . . . . 33

2.3 Variação da composição isotópica da água afetada por processos hidroclima-tológicos (Fonte: http://www.sahra.arizona.edu, adaptado po Silva(2007)) . 39

2.4 Sistema Dual Inlet (Fonte: Clark e Fritz (1997) . . . . . . . . . . . . . . . . 422.5 Sistema Syscal R-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.6 Arranjo Schlumberger utilizado na SEV - açude Neenzinho . . . . . . . . . . 552.7 Pontos amostrados na bacia do rio Jacuípe e auentes . . . . . . . . . . . . . 62

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Índice de Figuras 11

2.8 Pontos amostrados no reservatório de França . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632.9 Pontos amostrados no reservatório São José do Jacuípe . . . . . . . . . . . . 632.10 Pontos amostrados na bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.1 Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - Morro do Chapéu(2006-2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.2 Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - França (2006-2007) 673.3 Variação da precipitação total mensal - Capim Grosso e valores isotópicos -

São José do Jacuípe (2006-2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 683.4 Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - São Domingos

(2006-2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.5 Linha meteórica da bacia hidrográca do rio Jacuípe (2006-2007) . . . . . . 713.6 Linha meteórica local de Morro do Chapéu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713.7 Linha meteórica local de França . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.8 Linha meteórica local de São José do Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.9 Linha meteórica local de São Domingos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733.10 Variação isotópica da Precipitação na bacia do rio Jacuípe - Efeito Altitude

(a) e Efeito Continentalidade (b) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753.11 Variação do δ18O na 1a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.12 Variação do δD na 1a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783.13 Linha de Evaporação Local na 1a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.14 Variação espacial do δ18O na 2a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.15 Variação espacial do δD na 2a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833.16 Linha de Evaporação Local na 2a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.17 Variação espacial do δ18O na 3a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863.18 Variação espacial do δD na 3a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.19 Linha de Evaporação Local na 3a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883.20 Variação espacial do δ18O na 4a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 893.21 Variação espacial do δD na 4a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.22 Linha de Evaporação Local na 4a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913.23 Variação espacial do δD na 5a campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923.24 Linha de Evaporação Local - todas as campanhas . . . . . . . . . . . . . . . 933.25 Evolução espacial do δ18O ao longo do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . 943.26 Evolução espacial do δD ao longo do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . 953.27 Evolução temporal do δ18O na bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . 1003.28 Evolução temporal do δD na bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.29 Linha de evaporação local - Bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . 101


3.30 Linha de evaporação local - Reservatório São Domingos . . . . . . . . . . . . 1013.31 Linha de evaporação local - Açude Nenenzinho . . . . . . . . . . . . . . . . . 1023.32 Linha de evaporação local - Açude Flori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1023.33 Variação temporal do δ18O no Reservatório de França . . . . . . . . . . . . . 1053.34 Variação temporal do δD no Reservatório de França . . . . . . . . . . . . . . 1063.35 Linha de evaporação local - Reservatório de França . . . . . . . . . . . . . . 1073.36 Variação mensal do δ18O e δD no Reservatório de França - Descarga de fundo 1083.37 Linha de evaporação local - Reservatório de França / descarga de fundo . . . 1093.38 Variação temporal do δ18O no Reservatório de São José . . . . . . . . . . . . 1103.39 Variação temporal do δD no Reservatório de São José . . . . . . . . . . . . . 1113.40 Linha de Evaporação Local - pontos coletados no lago de São José . . . . . . 1123.41 Variação mensal do δ18O e δD no Reservatório de São José - Descarga de fundo1133.42 Linha de Evaporação local no Reservatório de São José - Descarga de fundo . 1143.43 Comparação das linhas de evaporação local . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153.44 Evolução espacial da condutividade da bacia do rio Jacuípe para a 1a campanha1173.45 Evolução espacial da condutividade da bacia do rio Jacuípe para a 2a campanha1193.46 Evolução espacial da condutividade da bacia do rio Jacuípe para a 3a campanha1213.47 Evolução espacial da condutividade da bacia do rio Jacuípe para a 4a campanha1233.48 Evolução espacial da condutividade elétrica da bacia do rio Jacuípe para a 5a

campanha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.49 Evolução temporal dos íons Ca, HCO3 e Cl - Cachoeira Domingos Lopes . . 1263.50 Evolução temporal dos ions Ca, Na e Cl - Ponto RJ3 . . . . . . . . . . . . . 1273.51 Evolução temporal dos ions Ca, Na e Cl - Ponto RJ9 . . . . . . . . . . . . . 1283.52 Diagrama de Piper das amostras do rio Jacuípe e seus auentes . . . . . . . 1293.53 Espacialização das concentração de cloretos em poços da região - Dados CPRM1313.54 Localização das sondagens elétricas verticais . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.55 Resultados das sondagens elétricas feitas nos açudes da bacia experimental -

SEV 1 a SEV 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1343.56 Resultados das sondagens elétricas feitas nos açudes da bacia experimental -

SEV 7 a SEV 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.57 Evolução temporal da Condutividade elétrica na bacia experimental . . . . . 1383.58 Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório de São

Domingos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1393.59 Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório de Nenen-

zinho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1403.60 Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório de Flori . 1403.61 Diagrama de Piper para a bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . 141


3.62 Variação da condutividade no reservatório do França . . . . . . . . . . . . . 1423.63 Íons principais do ponto FR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1443.64 Íons principais do ponto FR5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.65 Variação da condutividade no reservatório de São José . . . . . . . . . . . . 1463.66 Íons principais do ponto RJ8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.67 Íons principais do ponto SJ4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.68 Correlação entre a condutividade elétrica e δD. a) Nascentes do rio Jacuípe;

b) RJ2 - Cachoeira Domingos Lopes; c) Reservatório do França; d) FR6, RJ5

e RJ6; e) RJ4 - Umbuzeiros; f) RJ3 - Manguinhas . . . . . . . . . . . . . . . 1533.69 Correlação entre a condutividade elétrica e δD. a) Auentes trecho médio da

bacia; b) RJ8 - Morrinhos; c) Reservatório de São José; d) RJ9, RJ10 e RJ11 1543.70 Grau de vulnerabilidade do rio Jacuípe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.71 Classicação do USSL rio Jacuípe e auentes . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613.72 Classicação do USSL da bacia experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Introdução

O rio é um importante elo no ciclo hidrológico, congurando uma relevante fonte de águapara uso humano. Muitas populações do mundo moram ao longo de grandes rios, atribuindoa suas águas diversos usos como: abastecimento humano, industrial, dessedentação animal,irrigação e, ainda, receptor dos euentes das atividades humanas. A pressão de uso resultaem extrema regulação de alguns sistemas uviais, e freqüente degradação na qualidade equantidades das águas. Para uma gestão sustentável da demanda de água, da agricultura,das secas periódicas, dos ecossistemas e da saúde humana, tem-se como necessidade básica oincremento no entendimento cientíco dos processos hidrológicos em bacias hidrográcas e ahabilidade em detectar e predizer impactos da variabilidade climática e atividades antrópicas.A região semi-árida apresenta quadro emergencial nesse contexto.

O semi-árido nordestino do Brasil tem sofrido continuamente devido à elevada freqüênciade períodos secos e sérios problemas socioeconômicos. Essa região é caracterizada por umagrande variação temporal e espacial da precipitação, ocorrendo a estação chuvosa num únicoperíodo de 3 a 5 meses no ano, e por pouca ou nenhuma vazão de nos rios durante a maiorparte do ano. Para agravar esse quadro, apresentam-se as deciências no controle ambientalquanto ao uso indiscriminado dos recursos hídricos sujeitos ao lançamento de esgotos e lixodoméstico, euentes industriais e agroindustriais, manejo inadequado das matas ciliares edos solos às margens dos rios, expondo-as a ações erosivas.

Os açudes representam a principal fonte de água para suprir as demandas no semi-árido do nordeste brasileiro. No entanto, a presença da água não signica garantia deabastecimento, uma vez que o aporte de sais e esgotos na água torna-a comprometida parao consumo humano, animal e para a irrigação.

Esse quadro é agravado pelo fenômeno da evaporação, que provoca alterações signica-tivas na qualidade e na quantidade de água. A evaporação varia de 1.000 mm/ano no litoralda Bahia a Recife, atingindo 2.000 mm/ano no interior; na área de Petrolina (Pernambu-co) chega a 3.000 mm/ano . Esses dados estão conrmados por Molle (1989) em pesquisarealizada com base em dados de 11 postos distribuídos no semi-árido nordestino do Brasil

1

Introdução 2

e séries variando entre 8 e 25 anos. A evaporação medida em tanque classe A tem médiaanual que se aproxima de 3 metros, variando entre 2.700 e 3.300 mm. A evaporação tem umdesempenho relevante no processo de salinização como agente concentrador, contribuindopara a retirada da água dos reservatórios e aumentando a concentração dos sais.

A salinidade do rio normalmente cresce ao longo do seu curso, sendo a sua origemgeralmente de difícil determinação. As fontes potenciais de salinização das águas superciaisde uma bacia hidrográca incluem: (i) deposição atmosférica de aerossóis marinhos, (ii) saisprovenientes da dissolução do solo e rochas que fornecem sais aos aqüíferos que ao atingir aságuas superciais intensicam a salinidade do manancial, e (iii) fontes antropogênicas.

Para Molle (1994) dentre os fatores que inuenciam no processo de salinização das águasrepresadas estão: (i) a natureza da bacia de drenagem , considerando o seu relevo e, sobretu-do, as características de seus solos e subsolos; (ii) o dimensionamento do açude possibilitando"sangrias" regulares do mesmo; (iii) a profundidade do açude, pois determina a importânciada lâmina evaporada com relação ao volume armazenado; e (iv) a utilização do açude, pois,ao se retirar água para uso, também se retira os sais nela contidos. Em resumo, as caracte-rísticas sioclimáticas da bacia de contribuição do açude, seu dimensionamento e parâmetrosgeométricos, bem como o seu manejo são cruciais para entender e amenizar o processo desalinização que ocorrem nas águas armazenadas supercialmente no nordeste brasileiro. Osolo é um componente fundamental no processo de salinização das águas superciais, comofornecedor primário dos sais ou como depositário destes.

Segundo Teixeira et al. (2008), as características da variabilidade climática, com chuvasconcentradas e de forte intensidade e altas taxas de evaporação, são responsáveis pela dinâ-mica de aporte e concentração de sais nos mananciais. A evaporação na bacia assume papelimportante no processo de salinização quando supera a precipitação, característica comumde regiões áridas. Ela promove a inversão sazonal da inltração, quando uma parte da águasubterrânea tem movimento ascendente por capilaridade para alimentar a evaporação na su-perfície do solo. Este processo é responsável pela mineralização dos horizontes superciais dosolo, pois sais dissolvidos nas águas subterrâneas acabam precipitando e cimentando grãosque salinizam os solos.

O adequado entendimento das fontes de salinização e dos processos que afetam seuaumento é necessário para a avaliação da vulnerabilidade hídrica de uma bacia hidrográcado semi-árido a esse processo de degradação, orientando ações para a gestão eciente esustentável de seus recursos hídricos. Para tanto é necessário a caracterização dos uxos deágua na bacia hidrográca em estudo e entendimento da dinâmica das trocas de sais entreos corpos d'água, o solo e a atmosfera.

Introdução 3

Segundo Vitvar e Aggarwal (2007) a vazão dos rios carrega uma memória integrada dosprocessos hidrológicos numa bacia. Desde 1960, os isótopos são usados para traçar caminhosde poluentes e perdas de evaporação em rios. Kendall e Coplen (2001) realça a correlaçãoentre precipitação e as águas dos rios, sugerindo que em grandes escalas, assinaturas isotó-picas de rios geralmente preservam a composição isotópica das precipitações e são úteis parareconstruções climáticas.

Monitoramento da composição isotópica no rio Paraná na América do Sul acentua opotencial dos isótopos estáveis para traçar a inuência da precipitação e outros processoshidrológicos no escoamento dos rios tropicais, o qual contribui com uma larga fração parao escoamento supercial do mundo. O regime de precipitação no sul do Brasil é fortementeinuenciado por mudanças sazonais na Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Periódi-cas inexões da ZCIT para o sul no verão causam intensas precipitações empobrecidas emisótopos pesados na cabeceira do rio Paraná (Rosanski e Araguás-Araguás, 1995).

Estudos recentes (Vorosmarty e Meybeck, 2004) sugerem que os impactos de armazena-mentos, desvios e redirecionamento de escoamento para atendimento a demanda, hidrelétri-cas e irrigação podem superar os impactos das recentes e antecipadas mudanças climáticasna vazão. Conseqüências desses efeitos incluem mudanças na freqüência e extensão de escoa-mento, carga de sedimentos, alteração na recarga de aqüíferos e degradação da qualidade daágua em ecossistemas hídricos, o que geralmente resultam em disputas políticas ou conitosentre usuários (montante - jusante).

Como uma grande fração da chuva retorna para a atmosfera por evaporação, a assinaturaisotópica residual na vazão, quando monitorada regularmente, contém informações sobre ocaminho terrestre da água (ciclo hidrológico) e o tempo de trânsito. A hidrologia utilizaos isótopos como ferramenta para obter informações sobre o ciclo hidrológico tais comoorigem, evaporação, idade, inltração e uxo da água, uma vez que diferentes isótopos deum mesmo elemento apresentam comportamentos distintos. Estas diferenças vão produziruma separação parcial entre os isótopos leves e pesados chamado de fracionamento isotópico.No processo de evaporação ocorre esse fracionamento, fazendo com que as águas superciaisse enriqueçam progressivamente em isótopos pesados.

O uso de isótopos estáveis do hidrogênio e oxigênio como traçadores em estudos hidro-lógicos vem expandindo-se ao longo das últimas cinco décadas, seguindo a descrição inicialda variação sistemática das precipitações no mundo (Craig (1961); Dansgaard (1964)); de-senvolvimento de teorias descritivas do fracionamento isotópico durante a evaporação (Craige Gordon (1965)); aplicação e validação em estudos de evaporação em reservatórios (Din-çer (1968); Gat (1970); Dansgaard (1964); Gat et al.(1994); Machavaran e Krishnamurthy

Introdução 4

(1994); Gibson et al. (1996); Gibson (2002)); estudos do comportamento do escoamentosupercial (Hitchon e Krouse (1972); Moore (1989); Cameron et al. (1995); Gibson e Prow-se (2002)) e na separação dos componentes do hidrograma (Wels et al. (1991); Laudon eSlaymaker (1997); Buttle e Peters (1997)). Uma extensa revisão da aplicação dos traçadoresisotópicos para estudos hidrológicos foi publicado por Mook e Vries (2001) e uma avalia-ção no progresso da pesquisa em hidrologia isotópica com foco na contribuição dos estudoscanadenses foi realizada por Gibson et al. (2005).

Bennet et al. (2008) realizaram comparação entre métodos da hidrometria com a aborda-gem isotópica, utilizando as concentrações dos isótopos estáveis do hidrogênio e do oxigêniono aprimoramento de estimativas de produção de água para cálculos de entrada de cargaácida crítica em reservatórios. Os resultados desse trabalho indicam que a rede hidrométricafalha em capturar a variabilidade hidrológica em sistemas sensíveis como lagos pequenos eevaporados com baixo escoamento. Estimativas baseadas em isótopos capturam o compor-tamento de produções de água extremamente baixas em áreas planas e desconectadas e ocomportamento de produções de água extremamente altas em outras áreas, por ter fortesconexões com o uxo subterrâneo.

O grau de enriquecimento isotópico fornece informação sobre a quantidade de águaperdida por evaporação direta da água supercial, e dessa forma, segundo Vitvar e Aggarwal(2007), indica a sustentabilidade do rio sujeito as variações climáticas e impactos antrópicos.Rios empobrecidos em oxigênio-18 (18O) e deutério (D), os isótopos pesados da água, podempossuir águas originárias do derretimento de neve ou de recarga em altas altitudes.

Um exemplo desse tipo de estudo foi feito na bacia do rio Lena, na Rússia, onde forammedidas as concentrações do 18O na água dos lagos e do solo. Os resultados mostraramque águas isotopicamente leves de camadas baixas degeladas da planície Siberiana é o com-ponente dominante no inverno dos corpos d'água. O brusco decréscimo dos valores dessaconcentração, no começo do inverno, indica uma vazão de neve derretida, enquanto um cor-respondente aumento no verão é atribuído a precipitação com contribuição mínima de águaevaporada de lagos (Bryden et al., 2005).

Kendall e Coplen (2001) realizaram três sondagens longitudinais ao longo do rio Grandeno Sul dos EUA, que mostram um grande enriquecimento no 18O, reetindo uma perda típicapor evaporação em bacias de região árida. O perl do inverno de 2002-2003, nos primeirosdois terços do rio representa a condição base no rio (até o reservatório). Em outro trecho,o rio é dominado pelo uxo de retorno da irrigação (enriquecida em 18O) de água aplicadadurante o verão seco de 2002. A tendência do verão mostra a liberação da descarga de fundodo reservatório a 350 km e a 800 km da cabeceira , os quais modicam o valor isotópico

Introdução 5

das águas do rio. A diferença entre o verão úmido e seco no escoamento a 800 km (maiorárea irrigada) reete a liberação das águas de reservatórios que tem experimentado umasignicativa evaporação e enriquecimento em 18O durante o ano seco de 2002 versus aqueleliberado durante o ano úmido de 2005. Esse exemplo acentua a importância de estudosdurante períodos secos e úmidos fornecendo importante informação sobre perdas de águae entradas subsuperciais, que são de difícil obtenção por equipamentos convencionais dahidrometria.

Segundo Ladouche et al. (2001), para obter as origens espacial e temporal do escoamen-to devem ser feitas investigações isotópicas e geoquímicas em diferentes sub-bacias. Umaabordagem baseada em conservações de massas, uma para água e outra para traçadores,permite separar as contribuições relativas a diferentes componentes do escoamento, os quaiscorrespondem a diferentes reservatórios ou diferentes áreas contribuintes. O uso de traçado-res isotópicos permite separar o hidrograma de escoamento em água antiga, ou seja anteriorao evento e água do evento de chuva analisado, enquanto o uso de traçadores geoquímicospermite identicar a origem dos componentes do escoamento.

A Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA) coordenou, de 2002 a 2006, umprojeto de pesquisa apresentado por Gibson et al. (2002a), onde dados isotópicos foramcoletados de aproximadamente 20 grandes rios do mundo, da nascente a foz. Esses dadosfornecem um protocolo de continuidade de monitoramento em vários tipos de rios, e promoveum aumento no entendimento das interações escoamento/aqüífero, os impactos das mudançasclimáticas na vazão dos rios e especialmente os impactos antrópicos na descarga dos rios,formando a Rede Global de Isótopos em rios (GNIR) lançada pela IAEA em 2007. Estarede compila dados isotópicos de água em rios para complementar os 45 anos da Redede Precipitação (GNIP). Segundo Vitvar e Aggarwal (2007) e Aggarwal (2007), a IAEAirá iniciar monitoramento de rios em áreas sem dados isotópicos, principalmente na regiãotropical e árida.

Com a relação direta dos valores isotópicos de uma água com a evaporação, e desta coma salinização em açudes, assim como, pela possibilidade de identicação dos caminhos per-corridos e contribuições subterrâneas, esses traçadores ambientais podem ser utilizados paraidenticar e separar as diferentes fontes de salinidade, assim como o efeito da evapotranspi-ração nesse processo nas águas das regiões semi-áridas. Os principais traçadores empregadostêm sido os isótopos estáveis do oxigênio e do hidrogênio da molécula da água e os íonsmaiores dentre os quais destaca-se o cloro. O cloro é utilizado como traçador em água emcondições naturais, uma vez que é altamente conservativo e solúvel (Phillips et al., 2001).

As composições dos isótopos estáveis da água e a concentração de cloro foram medidas

Introdução 6

mensalmente em 26 estações ao longo do rio Murray na Austrália, clima semi-árido, e nosseus maiores tributários de dezembro de 1988 a junho de 1989. Os primeiros quatro mesesapresentaram baixo escoamento natural somado a grande irrigação que desviou o armaze-namento dos reservatórios. Os três meses seguintes apresentaram mais alta descarga. Acomposição de deutério e oxigênio-18 teve valores aumentando da cabeceira para a foz. Aconcentração de cloro acompanhou esse aumento rio a baixo. Segundo os autores essa ten-dência pode ser atribuída a (1) evaporação das águas superciais; (2) entrada de drenagemda água de irrigação enriquecida em isótopos pesados; e (3) entrada de água subterrânea.Pelas análises feitas, grandes mudanças no deutério reete evaporação acumulativa, enquan-to que grandes mudanças no cloreto sem aumento concomitante do deutério reetem entradade água subterrânea (Simpson e Herczeg, 1991).

O termo salinidade se refere à presença de íons dissolvidos (Na+, Mg++, Ca++, K+, Cl−,SO4

=, HCO3−, NO3

− and CO3=) em amostras aquosas. A salinidade pode ser quanticada

em termos da concentração total de sais solúveis ou, na prática, em termos da condutividadeelétrica da solução uma vez que os dois são altamente correlacionados.

A condutividade elétrica é uma expressão numérica da habilidade inerente de um meiode transportar corrente elétrica. Como a condutividade elétrica (σ) e a concentração totalde sais de uma solução aquosa são fortemente correlacionadas, a σ é comumente utilizadacomo uma expressão dos sais totais dissolvidos, levando-se em conta que ela é afetada pelatemperatura da amostra, pela mobilidade, valência e concentração relativa individual decada íon integrante da solução (a própria água é um condutor muito fraco de eletricidade)(Rhoades et al., 1999).

Para amostras de água dos corpos d'água faz-se análises em laboratório para deter-minação da concentração dos diversos íons dissolvidos e elaboração do balanço iônico quepossibilita a classicação das águas em doces, salobras e salgadas, assim como fornece in-formações da sua origem. As águas de uma área de drenagem atravessam ao longo de seuscursos diferentes bases rochosas e retiram destas o material que interfere na sua composiçãoquímica. Além da contribuição da litologia, recebem também contribuições dos solos, davegetação, do clima e dos organismos vivos, bem como das atividades humanas.

A concentração de sais totais ou a salinidade do solo pode ser avaliada no campo usandosinais elétricos ou eletromagnéticos de sensores apropriados. Segundo Rhoades et al. (1999)tais determinações imediatas são muito valiosas para diagnóstico de salinidade e, muitasvezes, suprem a necessidade de amostras do solo e análise de laboratório, indicado tambémpara caracterização da salinidade de áreas extensas.

Existem três abordagens para determinação da salinidade do solo de um volume de solo,

Introdução 7

usando medidas de condutividade elétrica. Duas abordagens utilizam sensores portáveispara medidas de campo que são: sensores elétricos e sensores de indução eletromagnética.O terceiro tipo de sensor é baseado na tecnologia TDR (time-domain-reectometry), que,segundo Rhoades et al. (1999), ainda não se mostrou sucientemente precisa, simples ourápida o bastante para as necessidades gerais das pesquisas de salinidade no campo.

O presente estudo foi desenvolvido na bacia hidrográca do rio Jacuípe, sub-bacia do rioParaguaçu, área de grande importância para o Estado da Bahia, que apresenta uma com-plexidade elevada de gerenciamento e planejamento dos seus recursos hídricos, com conitosrelativos tanto a quantidade como a qualidade da água disponível. Nessa área está inserida abacia experimental do rio do Cedro, que congura uma unidade de pesquisa hidrológica desde2003 da Universidade Federal da Bahia, Escola Politécnica, Grupo de Recursos Hídricos.

A escolha dessa área de estudo deve-se ao fato de que, segundo Santos (2007) para com-preender as respostas hidrológicas as mudanças ambientais decorrentes dos diferentes modosdo uso e ocupação das terras é necessário primeiro conhecer o comportamento hidrológicoem ambientes representativos das diferentes regiões.

Estudos em bacias hidrográcas experimentais servem como meio de caracterizar, commaior precisão, as relações entre solo, água, vegetação e atmosfera, e transportar esse co-nhecimento para regiões hidroclimatologicamente semelhantes sem monitoramento dessasrelações. Essas bacias conguram laboratórios em campo, densamente equipadas, para es-tudos detalhados dos processos físicos dentro do ciclo hidrológico. Dessa forma, da pesquisaem bacias experimentais, pode-se extrair diretrizes de gestão para aplicação em locais des-providos de informações (Paiva e Paiva, 2001).

As primeiras bacias experimentais no Nordeste Brasileiro foram instaladas na década de70, num trabalho pioneiro realizado através de uma cooperação técnica entre a SUDENE- Superintendência de Desenvolvimento do Nordeste - e a ORSTOM / França - Oce dela Recherche Scientique et Technique Outre-Mer - quando foram instaladas oito baciasexperimentais com o objetivo de obtenção de dados para possibilitar a regionalização delâminas escoadas.

Para resgatar a experiência desse projeto da SUDENE, foi desenvolvido o Projeto IBESA- Implantação de Bacias Experimentais no Semi-árido, objetivando entender melhor o balan-ço hidro-energético de bacias hidrográcas do Semi-árido, realizado pela Rede de Hidrologiado Semi-árido (REHISA). Essa Rede é formada por sete universidades da região (UFPB,UFCG, UFPE, UFRPE, UFRN, UFC e UFBA), visando desenvolver pesquisas conjuntassobre a hidrologia do semi-árido nordestino através de estudos realizados em sete bacias ex-perimentais, aprimorando os conhecimentos teóricos e experimentais dessa região. A presente

Introdução 8

pesquisa está sendo desenvolvida no âmbito da REHISA, utilizando a bacia hidrográca daUFBA como caso de estudo.

Nesse contexto insere-se a presente pesquisa, que tem como objetivo o estudo da vul-nerabilidade hídrica de bacias hidrográcas localizadas na região semi-árida, por meio dautilização de métodos geofísicos. A vulnerabilidade hídrica, na presente pesquisa, é deni-da como a maior ou menor susceptibilidade das águas superciais em serem afetadas pelosprocessos de evaporação e salinização, função das características intrínsecas da bacia dedrenagem, variabilidade climática e intensa construção de reservatórios característicos dessaregião. Os métodos geofísicos empregados referem-se: (i) à utilização dos isótopos estáveisda água como traçadores do uxo da água na bacia, e (ii) à execução de sondagens elétricasverticais para avaliação da salinidade no solo. A análise hidroquímica, com determinaçãodos íons maiores, complementa o entendimento dos processos estudados.

Para atingir esse objetivo é apresentada análise uma espaço-temporal da salinidade naságuas superciais da bacia do rio Jacuípe, com base em cinco campanhas de coleta de amos-tras durante o período de junho de 2006 a novembro de 2007. Foi investigado o comporta-mento hidro-químico do rio principal, dos auentes, da água subterrânea e dos reservatóriosda bacia do rio Jacuípe, considerada como bacia representativa da região semi-árida. Paraavaliação, em escala menor, da evolução temporal dos processos de salinização, foi investiga-da concomitantemente a bacia experimental do rio do Cedro, com acompanhamento mensaldos reservatórios inseridos nessa área. O monitoramento climático foi realizado, complemen-tando essa análise, associado à determinação da variação mensal nos valores isotópicos daschuvas em quatro localidades da bacia do rio Jacuípe, incluindo uma na bacia experimental.

1Características siográcas da área deestudo

Neste capítulo são apresentadas características físicas da área estudada, que inclui a baciado Rio Jacuípe e a bacia experimental do rio do Cedro, onde são abordados aspectos comolocalização geográca, hidrograa, climatologia, geologia, hidrogeologia e pedologia.

1.1 Aspectos Gerais

A bacia hidrográca do rio Jacuípe totaliza uma área de drenagem de 12.163 km2, com 36municípios, parcial ou totalmente inseridos na bacia. Seu rio principal é o maior contribuintedo rio Paraguaçu, com escoamento no sentido geral oeste-leste. Essa bacia tem grande impor-tância para o Estado da Bahia, apresentando uma complexidade elevada de gerenciamentoe planejamento dos seus recursos hídricos, devido principalmente a: i) intermitência do rioprincipal em quase todo seu curso, ii) existência de dois importantes reservatórios (Françae São José do Jacuípe), iii) intensa atividade industrial no trecho baixo e, iv) alto grau decomprometimento das vazões regularizadas pelas barragens no atendimento às demandas.

O rio Jacuípe possui comprimento total de 437 km, nasce na Chapada Diamantina, nomunicípio de Morro do Chapéu, atravessa a região semi-árida, até a conuência com o rioParaguaçu nas proximidades do lago de Pedra do Cavalo, situando-se na parte central norteda bacia do rio Paraguaçu (Figura 1.1). Os municípios inseridos na área de estudo estãoapresentados na Figura 1.2.

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Características siográcas da área de estudo 10

Figura 1.1: Localização da Bacia do rio Jacuípe

Figura 1.2: Localização dos Municípios inseridos na Bacia do rio Jacuípe


1.2 Climatologia

A bacia compreende uma área extensa inserida na região semi-árida. No entanto, as modi-cações no relevo permitem que existam variações climáticas ao longo da bacia, apresentandomaiores teores de umidade nas suas extremidades devido à proximidade da Chapada Dia-mantina nas suas nascentes, e ao Recôncavo próximo à conuência com o rio Paraguaçu.

Para a análise e caracterização dos regimes pluviométricos da bacia foram levantadasas estações pluviométricas, do inventário da Agencia Nacional de Águas - ANA. A maioriadas estações possui registros a partir do início da década de 60, embora algumas realizemobservações, desde 1911. Da mesma forma, a maioria das estações deixou de realizar medi-ções desde 1983, sendo o período de 1965 a 1983 o mais freqüentemente observado entre asestações levantadas, o qual foi escolhido para caracterização climatológica da área.

A partir de Morro do Chapéu, no sentido oeste-leste, até São José do Jacuípe, choveanualmente entre 600 mm e 800 mm, em média. Sua parte central apresenta, todavia,regiões onde as chuvas são muito escassas. A partir de São José do Jacuípe até Riachão doJacuípe, as chuvas médias anuais são inferiores a 700 mm, chegando a 400 mm anuais. Emdireção ao Recôncavo, a partir de Riachão do Jacuípe, os totais anuais de chuva voltam aaumentar, chegando a 1.300 mm próximo à barragem de Pedra do Cavalo, onde o rio Jacuípedesemboca no rio Paraguaçu. O trimestre mais seco está compreendido entre os meses deagosto e outubro, sendo o mês de setembro, em média, o mais crítico.

A principal característica dos regimes pluviométricos do Nordeste é o alto grau de varia-bilidade das chuvas, tanto ao longo do tempo como em distribuição espacial. A bacia do rioJacuípe apresenta esta característica, principalmente na região do médio curso. Essa altavariabilidade foi conrmada inicialmente com a caracterização estatística dos dados men-sais de cada estação, onde o resultado apresentado pelo teste de hipótese para diferença demédias (ANOVA) permite vericar que as chuvas na área da bacia não seguem um padrãohomogêneo, sendo consideradas estatisticamente diferentes. Os elevados resultados obtidospara o coeciente de variação para cada estação (maiores que 0,69) permitem denir umaalta variabilidade também no aspecto temporal nesses pontos de medidas.

Para caracterização dos parâmetros climáticos foi utilizado dados do CPTEC-Proclima(2007) do período de 1999 a 2007, para as localidades de Serrinha, Ipirá e Mundo Novo e osdados coletados na bacia experimental do rio do Cedro no período de 2003 a 2007 para SãoDomingos, onde está localizada esta bacia.

As temperaturas médias diárias no município de Mundo Novo variam de 13 a 29oC, comvalor médio de 21oC. Em Ipirá, São Domingos e Serrinha, esses valores sofrem uma elevação,


apresentando valor médio diário de 24oC. São Domingos apresentou valores mais secos entreas localidades analisadas com umidade relativa do ar diária média de 70%, chegando a valoresmédios diários de 46%. Mundo Novo apresentou os valores mais elevados desse parâmetroclimático com média diária de 84%.

Os ventos mais fortes foram encontrados em Ipirá com valores médios diários de ve-locidade variando de 0,8 a 6,7 m.s−1. São Domingos apresentou os valores menores paravelocidade do vento com valor médio diário de 1,9 m.s−1.

1.3 Geologia

A geologia da bacia do rio Jacuípe é bastante diversicada, apresentando rochas com idadesdesde o Arqueano até o Recente. O embasamento está relacionado com a unidade geo-tectônica denominada de Cráton de São Francisco. A Figura 1.3 apresenta a geologia daregião.

Embasamento cristalino

O embasamento cristalino é formado por: (i) Granitos e Granodioritos da região deVárzea do Poço, são corpos constituídos por rochas com estruturas gnáissicas, textura mé-dia a grossa e hospedam, freqüentemente, enclaves de rochas básicas de natureza toleíticae alcalina (Teixeira, 1991); (ii) Complexo Ipirá, formado por um conjunto de paragnaisses,metabasitos e migmatitos que ocorrem a oeste da cidade homônima; (iii) Complexo Caraíba,componente litológico mais importante do Cinturão Salvador-Curaçá, sendo melhor descritona sua parte meridional, na região de Riachão de Jacuípe (Teixeira e Melo, 1992); (iv) Com-plexo Mairi, que apresenta granitos, granodioritos, tonalitos ou trondhjemitos com mineraismácos principais a hornblenda e a biotita; (v)complexo Itapicuru, constituído por litos,quartzo-xistos, xistos aluminosos, micaxistos, metarritmitos, formação ferrífera, metavulca-nitos mácos e félsicos, quatzitos e metaconglomerados (CPRM, 2005); (vi) Complexo Saúdeestá representado por rochas calcissilicáticas, quartizitos impuros e rochas metaultramácas;e (vii) Complexo Santa Luz é constituído por gnaisse bandado milonítico, paragnaisse alu-minoso, quartzito, mármore, rocha calciossilicática, metamato/metaultramato e restos deortognaisses migmatítico.

Na região centro-leste do Estado da Bahia, dentro da porção ocidental do cinturão móvelSalvador-Curacá, ocorrem vários corpos de rochas máco-ultramácas, com formas irregula-res, geralmente bastante alongados, freqüentemente interligados, distribuídos dentro de umafaixa de direção submeridiana, que alcança até mais de 30km de largura. Este conjuntolítico, denominado também de Suite São José do Jacuípe, foi denido a partir dos trabalhos


Figura

1.3:

Mapageológicoda

baciado

rioJacuípe


desenvolvidos pelo projeto Gavião-Serrinha (Melo et al., 1995).

Dispersos nesses domínios geotectônicos, sob a forma de pequenos corpos, com largurasmétricas e comprimentos alcançando centenas de metros, verica-se a presença de rochascálcio-silicáticas, em geral concordantes com o bandamento-foliação dos gnaisses supracrus-tais encaixantes (Teixeira e Melo, 1992).

Ocorrem ainda os litótipos representantes do greenstone belt de Mundo Novo (metaul-tramatos, metabasaltos, metadacitos, metariodacitos, metatufos, rochas calciossilicáticas,anbolitos, gnaisses aluminosos, metacherts, formação ferrífera, xistos e quartizitos) cortadospor um extenso corpo granitóide sintectônico (Melo et al., 1995).

Complexo Metassedimentar

O grupo Chapada Diamantina está representado pelas formações Morro do Chapéu(Proterozóico Médio), Tombador (quartzoarenitos eólicos com intercalações de arenitos malselecionados e arenitos conglomeráticos) e Caboclo (laminitos algais, calcarenitos silicica-dos, pelitos e arenitos laminados e estromatólitos colunares; siltitos e argilitos rítimicos equartzoarenitos, com lentes de laminitos algais, calcarenitos, estromatólitos colunares, are-nitos conglomeráticos e siltitos)(Silveira, 1991).

A unidade Nova América (dominada por calcários e dolomitos, Grupo Una) é interpre-tada como resultado da deposição em ambientes de peri-marés protegidos, tais como lagunase planícies de maré, freqüentemente expostos a condições subaéreas (Silveira, 1991).

Coberturas Sedimentares

A Formação Barreiras (Terciário) ocorre em segmentos isolados na porção leste, sendoconstituída por arenitos argilosos a conglomeráticos, argilitos puros a arenosos e conglome-rados (BAHIA, 2004).

Os depósitos de sedimentos coluvionares e sedimentos eluvionares são coberturas qua-ternárias. Os depósitos de sedimentos detrito-laterítico (Coberturas detrito-lateríticas) sãoconstituídas por laterita, areia com níveis de argila e cascalho e crosta laterítica, além decoberturas residuais (areia argilosa e argila) (BAHIA, 2004).

1.4 Hidrogeologia

Os domínios aqüíferos podem ser denidos como porções extensas do território que, apesarde suas características geológicas, apresentam comportamento hidrogeológico homogêneo.Segundo este critério foi denido em BAHIA (2004) três domínios na área de estudo: das


Bacias Sedimentares, dos Metassedimentos e do Cristalino Fissural. A distribuição espacialdestes domínios está mostrada na Figura 1.4.

Segundo BAHIA (2004) grande parte da bacia do Rio Jacuípe repousa sobre rochasdo Embasamento Cristalino, composto essencialmente por granitos, gnáisses, migmatitos,granulitos, formando aqüíferos de natureza ssural. Neste domínio, se situa a maior parte dosemi-árido baiano, representando a área mais crítica em termos de carências hídricas, sendoa vazão especíca média de poços de 0,11 `/s/km2, a mais baixa dos domínios apresentadosno Estado da Bahia.

Os Metassedimentos formam aqüíferos ssurais livres, rasos e de baixa capacidade dearmazenamento. Apresentam poços com vazão especíca média de 0,35 `/s/km2. Sua ocor-rência é mais acentuada na Chapada Diamantina (BAHIA, 2004).

O domínio das Coberturas Sedimentares tem como subdomínio as Coberturas DetríticasProfundas e apresentam poços com vazão especíca média de 2,91 `/s/km2 (BAHIA, 2004).

1.5 Solo

Em BAHIA (2004) foram identicadas 8 classes de solos mostradas na Figura 1.5, dos quaissão descritas a seguir as características gerais.

Argissolo - são solos profundos, bem drenados, de textura arenosa a média no horizon-te supercial e textura média a argilosa no horizonte subsupercial, com baixa fertilidadenatural, topograa plana a suavemente ondulada. Algumas unidades apresentarem baixacapacidade de retenção de umidade.

Chernossolo - são solos minerais, não hidromórcos, caracterizados por apresentar argilade atividade alta, saturação de bases superior a 50% e valores altos para soma de basestrocáveis.

Latossolo - são solos profundos, medianamente drenados, de textura argilosa, com baixafertilidade natural, topograa plana a ondulada. As principais limitações que apresentamsão com relação ao relevo, à drenagem, à textura argilosa, e à fertilidade natural.

Neossolo - são solos que ocorrem em estreita associação com Latossolos, são profundos,excessivamente drenados e de baixa fertilidade natural. Contudo, se houver disponibilidadede recursos hídricos, estes solos podem ser aproveitados com irrigação localizada e de altaeciência.

Planossolo - apresentam profundidade variando de rasos a medianamente profundos,


Figura

1.4:

Dom

íniosHidrogeológicos

dabaciado

rioJacuípe


mostrando características decorrentes de uma drenagem imperfeita. Normalmente, essessolos ocorrem associados a áreas de relevo plano a suave ondulado, com horizonte A detextura arenosa a média e com horizonte B de textura média a argilosa. Freqüentemente,apresentam uma grande quantidade de materiais facilmente decomponíveis no horizonte B.

1.6 Uso do Solo

Ao longo da bacia do rio Jacuípe, ocorre diversidade climática e os solos e a geologia tambémsão variados, o que implica na formação de regiões que desenvolvem potencialidades bemdistintas. Do ponto de vista macro, pode-se destacar a intensa ocupação com atividadesagropecuárias, demonstrando o alto índice de antropização. No trecho alto da bacia é ondese encontra uma vegetação natural mais signicativa.

A maior concentração de indústrias da bacia está na região de Conceição do Coité,voltadas para o setor de calçados, o beneciamento de mandioca e sisal e indústrias daconstrução. As áreas de mineração apresentam destaques para a exploração de Manganês eBarita, em Miguel Calmon, e de Diatomita, em Morro do Chapéu (BAHIA, 2004).

1.7 Reservatório do França

A barragem do França apresenta comprimento de crista de 420 m e largura de 8 m, cons-truída em 1995. Também localizada na bacia hidrográca do rio Jacuípe, sub-bacia dorio Paraguaçu, situa-se a aproximadamente 2 km da localidade de França no município dePiritiba/BA, drenando uma área de 1895 km2.

O lago formado pela barragem possui uma capacidade de armazenamento de 24,2 milhõesde m3 no nível máximo normal (cota: 112 m) e altura máxima de 25 m. A Figura 1.6apresenta a variação do volume do reservatório de França no período de outubro de 2005a dezembro de 2007. Nesse período houve extravasamento em três períodos, sendo o maissignicativo o ocorrido em 2007. Este reservatório é operado pelo Instituto de Gestão dasÁguas e Clima - INGÁ.

1.8 Reservatório de São José do Jacuípe

A barragem de São José do Jacuípe localiza-se na região semi-árida do Estado da Bahia,apresentando alto risco de seca. A barragem tem cerca de 1.500 m de comprimento na crista,


Figura

1.5:

Classicaçãodossolosda

baciado

rioJacuípe


Figura 1.6: Variação do volume do reservatório de França no período de outubrode 2005 a dezembro de 2007 - Dados cedidos pelo INGÁ (2008)

com largura de 8 m e 41 m de altura; no nível máximo seu lago armazena um volume de355 milhões de m3, inundando uma área estimada em 39,13 km2. Entretanto sua operaçãoé realizada pelo INGÁ de forma a manter um volume inferior a 40% da sua capacidade dearmazenamento, em função da exposição da área alagada a evaporação e da sua tendência àsalinização.

A Figura 1.7 apresenta a variação de volume do reservatório de São José durante operíodo de outubro de 2005 a dezembro de 2007. Nesse período o volume sofreu variaçãomais acentuada em fevereiro de 2007.

Figura 1.7: Variação de volume do reservatório de São José durante o período deoutubro de 2005 a dezembro de 2007 - Dados cedido pelo INGÁ (2008)

Estudos referente a salinização do rio Jacuípe se iniciaram com o projeto de construção


da barragem de São José do Jacuípe, sendo realizada análises físico-química em 1980 emseis pontos do rio Jacuípe. Os laudos das análises estão anexados em CERB (1988). Oprimeiro ponto amostrado encontra-se próximo ao município de França que apresentou con-centração de cloreto de 74 mg/`. Foram amostrados dois eixos possíveis para a implantaçãoda barragem, sendo as concentrações encontradas para esse íon de 905 mg/` no local atualda barragem e 940 mg/`, no eixo a montante desse ponto.

No município de Gavião, o rio Jacuípe apresentou 1.000 mg/` de cloreto, no municípiode Riachão do Jacuípe essa concentração foi de 1.862,5 mg/` e na ponte Rio Branco, próximoa Feira de Santana, de 2.487,5 mg/`. Vale ressaltar que segundo a CERB (1988) nos dias dacoleta a vazão do rio era insignicante.

Com a construção da barragem, concluída em julho de 1985, e o enchimento do la-go, a concentração de cloreto na água cou na ordem de 200 mg/`. Em 1987, a CERBconstatou um progressivo aumento na salinidade das águas do reservatório, iniciando umacompanhamento mensal da concentração de cloretos. Os estudos foram realizados em 1988e concentraram-se na elaboração de balanço dos cloretos para avaliar mês a mês as suasconcentrações no reservatório e fazer simulações para cenários futuros.

Segundo os dados disponibilizados pela EMBASA, para o período de maio de 1985 à maiode 1998, a concentração de cloreto variou de 82 a 320 mg/` com média de 208 mg/`, sendoque no início de 1995, com a escassez de chuvas na região, e o enchimento da barragemdo França, construída 60 km à montante da barragem de São José, os teores de cloretosapresentaram valores ligeiramente superiores a 300 mg/` (Cortizo, 2007).

Em 1998 a Embasa iniciou o estudo da salinização desse reservatório apresentado porLinhares e Mestrinho (2001) que teve como objetivo investigar a provável origem do proces-so de salinização desse lago e estabelecer medidas mitigadoras. Esse trabalho mostra queo processo de salinização ocorre de forma mais pronunciada a montante de Manguinhas,principalmente devido à presença de cloreto de sódio e sugere que esse processo é natural,próprio dos tipos litológicos presente na região. Esse estudo apresenta valores médios doslago da barragem na ordem de 500 mg/` para os meses subseqüentes a ocorrência de chuvasmensais de 100 mm.

Em 2004, foi realizado pelo Instituto de Gestão de Água e Clima - INGÁ um programade monitoramento das águas dessa barragem, sendo amostrados sete pontos incluindo pontosa montante e a jusante da barragem com variação global das concentrações de cloretos naságuas do reservatório de São José do Jacuípe de 540 a 605 mg/`. Em 2006 o INGÁ dácontinuidade a esse programa, o qual foi realizado simultaneamente a presente pesquisa.


A evolução da concentração de cloretos nesse reservatório é apresentada por (SRH-BA,2007) (Figura 1.8). A Figura 1.8 mostra que as medidas de operação tomadas, referentea manter o rservatório com volumes em torno de 40% de sua capacidade máxima, nãoimpediram o aumento da salinidade das águas armazenadas em São José.

Figura 1.8: Evolução da concentração de cloreto no reservatório de São José doJacuípe

1.9 Bacia Experimental do Rio do Cedro

Inserida na bacia hidrográca do rio Jacuípe está a bacia experimental da UniversidadeFederal da Bahia. Escola Politécnica, grupo de Recursos Hídricos, equipada com estaçãoclimatológica, pluviógrafos e réguas de nível d'água, para estudos detalhados dos processosfísicos dentro do ciclo hidrológico.

A Bacia Experimental do Rio do Cedro apresenta área de 20,53 km2, pertencente aomunicípio de São Domingos, distante cerca de 250 km de Salvador (Figura 1.9). Esta baciacoincide com a área de drenagem do barramento de terra no riacho do Cedro, conhecidocomo Açude São Domingos. Os cursos d'água estudados estão situados no trecho médio dabacia hidrográca do Rio Jacuípe, auente do rio Paraguaçu.

A bacia experimental apresenta um número relativamente elevado de açudes, além deduas depressões naturais no curso do rio principal e vários "tanques" particulares cavados nosolo sem revestimento para captação da água da chuva, ainda não cadastrados, que ocasionamum acúmulo signicativo da água escoada. A área de estudo engloba três reservatórios no


Figura 1.9: Localização da Bacia Hidrográca Experimental do Rio do Cedro

curso principal, sendo um principal e dois de menor porte, equivalendo a uma densidademédia de quase um açude para cada 7 km2 (Figura 1.10).

O açude de São Domingos é formado por uma barragem de terra que possui um san-gradouro no ombro esquerdo. A barragem está localizada nas coordenadas geográcas11o28'02.2" latitude sul e 39o31'30" longitude oeste e é utilizada como estrada de acessopara a outra margem. A Figura 1.11 apresenta uma visão geral do açude de São Domingos,visto de cima da barragem.

O açude São Domingos encontra-se em processo de salinização apresentando valores decondutividade elétrica de 2.880 µS.cm−1 em julho de 2007, portanto, com vários usos com-prometidos, sobretudo os mais nobres. Hoje tem a sua água utilizada somente para a criaçãode animais e cultivo de alimentos no seu entorno. A utilização do açude se estende aindaà atividade pesqueira, balneário sem infra-estrutura e banho de animais. Sua capacidademáxima de armazenamento é de 1,966 hm3 com altura máxima de 14,5 metros (BAHIA,1996) e área alagada de 1,041 hm3, sendo que em maio de 2003 apresentava um espelhod'água com apenas 0,444 km2.

O segundo reservatório no rio do Cedro, denominado Nenenzinho (Figura 1.12), drenauma área de 11,14 km2, armazenando um volume máximo de 0,174 hm3. Dados da relação


Figura 1.10: Localização dos reservatórios da BHE

entre a topograa e a área inundada pelo reservatório estão apresentados na Tabela 1.1 pormeio da relação cota-área-volume do reservatório. Esse reservatório armazena águas comalto teor de sais, apresentando valores de condutividade de 12.430 µS.cm−1 em julho de2007.

Tabela 1.1: Relação cota × área × volume do açude de NenenzinhoCOTA ÁREA VOLUME(m) (m2) (m3)299 1.631,59 543,86300 24.515,49 13.617,40301 66.824,04 59.287,17302 161.964,14 173.681,26


Figura 1.11: Açude de São Domingos

Figura 1.12: Açude de Nenenzinho

O terceiro reservatório no rio do Cedro, construído em propriedade particular, é conhe-cido como açude Flori, compondo o primeiro barramento desse riacho e localizando-se nascoordenadas 11o 25' 36,6 latitude sul e 39o 31' 06,7 longitude oeste. Esse açude apresentabarramento de terra, sem perdas aparentes a jusante, com único uso constatado referenteà dessedentação animal, com área de drenagem de 6 km2 (Figura 1.13). Esse reservatórioarmazena um volume máximo de 73.992,60 m3.

A geologia apresentada tem como base as informações obtidas na Folha Gavião (SC.24-Y-D-II) de escala 1:100.000, elaborada pela CPRM (1990). De acordo com este trabalho,a área em estudo está situada sobre o Complexo Caraíba (unidade Riachão do Jacuípe) eo Complexo Ipirá (unidade Pintadas e Juazeirinho), com idade geológica do proterozóicoinferior, conforme apresentado na Figura 1.14.

Os principais tipos de solos encontrados na área de estudo com as suas respectivas áreas


Figura 1.13: Açude de Flori

de ocorrência estão apresentados na Figura 1.15.

Segundo estudo dos solos da bacia experimental realizado por Oliveira (2005), a clas-sicação textural apresentada dos solos foi franco-argilo-arenosa, indicando teores de argilaentre 16 e 35%, constituindo-se em solos de textura média. No entanto, houve amostras detexturas mais arenosas (3 amostras) com teores de argila próximos a 12% vericadas princi-palmente nas camadas superciais dos solos, e também texturas mais argilosas (4 amostras)com teores de argila próximos a 40%, observados em camadas subsuperciais. O cálcioé o cátion trocável mais abundante nos solos analisados, sendo observada uma tendênciade aumento nos teores médios de cálcio no sentido montante-jusante. O segundo cátion queapresentou maior abundância foi o magnésio, enquanto o potássio foi o cátion que apresentouos menores teores, com exceção do alumínio que foi nulo em todas as amostras analisadas.A localização das amostras está apresentada na gura Figura 1.16 (Oliveira, 2005).

O sódio apresentou maiores teores no solo nas proximidades do açude de Nenenzinho,na parte oeste da bacia experimental.

Oliveira (2005) realizou ainda ensaios referentes aos sais solúveis em quatro pontos dabacia experimental(Tp1, Tp2, Tp3, Tp4), a montante do açude de Nenenzinho, com locali-zação apresentada na Figura 1.16. Nesse trabalho foram apresentadas as concentrações dosíons cálcio, magnésio, potássio, sódio, bicarbonato e cloreto, bem como a condutividade elé-trica no extrato de saturação a 25C. As concentrações médias de cálcio apresentaram umatendência de aumento no sentido montante-jusante da área de drenagem, sendo o menorvalor igual a 2,67 mE/` obtido na Tp2 e o maior 4,93 mE/` na Tp4. Os valores das con-centrações médias do magnésio indicaram uniformidade deste elemento na área de estudo,sendo sua concentração média igual a 1,46 mE/`.


Figura 1.14: Geologia Bacia Experimental

As concentrações de potássio foram as menores observadas, sendo a sua média igual a0,45 mE/`. Comparando-se as concentrações nos solos amostrados, observou-se uma tendên-cia de redução no sentido montante-jusante, a Tp1 apresentou o maior valor 0,74mE/`, naTp2 obteve-se 0,37mE/`, na Tp3 0,46 mE/` e na Tp4 média de 0,21 mE/`(Oliveira, 2005).

Dentre os cátions solúveis, o sódio foi o elemento que apresentou a maior média deconcentração igual a 4,17 mE/`. Ao comparar os valores médios de concentração de sódioentre as toposseqüências estudadas, Oliveira (2005) vericou uma tendência de aumentono sentido montante-jusante da área de drenagem, apresentando as seguintes médias deconcentração: Tp1 igual a 1,67 mE/`, Tp2 igual a 4,54 mE/`, Tp3 3,57 mE/` e Tp4 igual a6,99 mE/`.


Figura 1.15: Classicação pedológica da bacia experimental

Figura 1.16: Localização das amostras de Oliveira (2005)


O cloreto foi o ânion que apresentou as maiores concentrações médias na área em es-tudo. Sua concentração média foi de 7,14 mE/`, a camada supercial apresentou média de5,22 mE/` e a camada subsupercial de 12,78 mE/`. A concentração de cloreto aumentoupor volta de 240% da toposseqüência Tp1 (4,64 mE/`) para a Tp4 (11,05 mE/`), indicandoum aumento efetivo à medida que se aproxima das partes mais baixas da área de drenagem.Na Tp2 a concentração média foi de 6,65 mE/` e na Tp3 de 6,36 mE/` (Oliveira, 2005).

As concentrações médias observadas de bicarbonato não apresentaram diferenças tãorelevantes quanto às do cloreto, com concentração média de 2,42 mE/`.

Individualmente merece destaque a camada subsupercial da amostra Tp4, por ter apre-sentado o maior valor de condutividade elétrica (4,815 dS.m−1), resultado da concentraçãoelevada de sais solúveis (52,61 mE/`), classicando o solo como salino (Oliveira, 2005).

A vegetação natural predominante na área do município de São Domingos é a caatinga,composta por espécies xerólas, algumas das quais são cactáceas. O solo apresenta alto graude degradação, devido ao desmatamento para utilização da vegetação como alimento dosanimais e para plantação de palma e sisal.

2Metodologia

Para o estudo da vulnerabilidade hídrica à salinização em bacias hidrográcas localizadasna região semi-árida, visando subsidiar a gestão das águas, foi desenvolvida pesquisa ex-perimental em duas áreas: (i) na bacia do rio Jacuípe, representativa da complexidade docomportamento hidro-climatológico do semi-árido e ocupação humana, e (ii) na sub-bacia ex-perimental do rio do Cedro, laboratório em campo dos processos hidrológicos. A metodologiaé embasada na geofísica nuclear e nos métodos geofísicos elétricos.

Inicialmente foi realizado o levantamento dos dados hidrológicos disponíveis na área deestudo, englobando séries históricas de precipitação e vazão, assim como séries de dadosclimatológicos (temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar).Para análise da precipitação foram utilizados os dados disponíveis no banco de dados daAgência Nacional de Águas - ANA, o HIDROWEB, após realização de análise de consistên-cia e preenchimento de falhas. Os dados climatológicos foram levantados junto ao INGÁ.Entretanto, para a bacia do rio Jacuípe no período de análise os dados de vazão no rioprincipal são insucientes e sem calibração da curva-chave (relação nível de água e vazão)da seção de medição, impossibilitando seu uso no presente trabalho.

O semi-árido tem características peculiares quanto a sua dinâmica uvial, apresentandocalhas de rio que, para cada estação, apresentam um perl distinto, o que diculta a calibra-ção da sua curva-chave com a precisão exigida para pesquisa hidrológica. Em cerca de oitomeses do ano, a vazão do rio é mínima chegando a nula. Na ocorrência das chuvas intensas,além da descarga líquida, a calha uvial recebe também uma descarga sólida signicativaque modica seu perl batimétrico, inviabilizando sua curva-chave. Assim os dados de vazãodo rio Jacuípe, a exemplo de outras bacias do semi-árido, não apresentaram a consistência

29

Metodologia 30

necessária para subsidiar a presente pesquisa.

A utilização da hidrologia isotópica se torna uma alternativa viável e indicada paraaprimorar, complementar e ainda gerar informações para o entendimento do comportamentohídrico do semi-árido, sem embutir erros sistemáticos na dinâmica uvial dessa região.

Assim, diante desse cenário, foi estabelecida a metodologia da presente pesquisa conformeapresentado na Figura 2.1. A caracterização do potencial do solo no aporte de sais para aáguas superciais é feito com utilização de método geofísico elétrico, por meio de sondagemelétrica vertical.

A caracterização do comportamento hidrológico da bacia hidrográca do rio Jacuípe éfeita com a aplicação da hidrologia isotópica para entendimento do balanço hídrico regio-nal, do papel dos componentes do ciclo hidrológico e identicação do uxo de água e dasinterconexões entre os diversos mananciais da bacia.

A caracterização espaço-temporal da salinidade na bacia é realizada com a elaboração dobalanço iônico e acompanhamento da evolução da concentração de sais ao longo do períodode estudo, possibilitando a identicação dos mecanismos responsáveis pelo aporte de sais naságuas superciais da bacia, quando comparada com os resultados das etapas anteriores.

A identicação dos fatores que causam a salinidade das águas superciais na bacia dorio Jacuípe e na bacia experimental serve como base para denição dos indicadores físicospara determinação da vulnerabilidade hídrica do semi-árido frente ao processo de salinização,em função das características da bacia de drenagem, variabilidade climática e presença dereservatórios. Cada fator é representado por um indicador físico que compõe o cálculo doÍndice de Vulnerabilidade à Salinização e denição do grau de susceptibilidade à salinizaçãopresente ao longo do rio Jacuípe.

2.1 Base teórica da metodologia empregada

2.1.1 Hidrologia isotópica

Isótopos ambientais

A estrutura nuclear de um nuclídeo é classicamente denida pelo seu número de prótons,o qual dene o elemento, e pelo número de nêutrons, o qual dene o isótopo do elemento.A soma dos prótons e nêutrons resulta na massa atômica do elemento. Assim, isótopos sãoátomos de um mesmo elemento químico que possuem o mesmo número de prótons no núcleoe, portanto, o mesmo número atômico, mas distinto número de nêutrons, e em conseqüência,

Metodologia 31

Figura 2.1: Metodologia aplicada para estudo da vulnerabilidade a salinização daságuas superciais no semi-árido

Metodologia 32

diferente massa atômica. A variação no número de nêutrons num núcleo pode criar umainstabilidade no isótopo conferindo a este uma probabilidade de decaimento em respostaa processos nucleares; são os chamados isótopos instáveis ou radioativos. Os isótopos es-táveis por outro lado não desintegram espontaneamente por nenhum modo conhecido dedecaimento.

Apesar de todos os elementos presentes no sistema hidrogeológico terem um número deisótopos, somente poucos são de importância prática. Os isótopos ambientais são isótoposque ocorrem naturalmente, em abundância, tais como: 1H,2H, 3H, 12C, 13C, 14C, 14N, 15N,16O, 17O, 18O, isótopos dos principais elementos dos sistemas hidrológicos e biológicos. Osisótopos estáveis desses elementos servem como traçadores do ciclo da água, do carbono,nutrientes e solutos, que por serem elementos leves exibem uma signicativa diferença rela-tiva entre seus isótopos (mais pesado e mais leve), sendo possível medir o comportamentodiferente apresentado durante reações físicas e químicas (Clark e Fritz, 1997).

Isótopos estáveis da água

A composição isotópica é denida como a proporção relativa entre isótopos de um dadoelemento. A molécula da água exibe dois traçadores ambientais: o oxigênio que possui trêsisótopos estáveis ( o 16O com 99,764%, o 17O com 0,037% e o 18O com 0,20% de abundância)e o hidrogênio que possui dois isótopos estáveis (1H com 99,985% de abundancia e 2H, odeutério, com 0,015%). Dessa forma, moléculas da águas existem em nove tipos diferentesde congurações isotópicas (Clark e Fritz, 1997).

Como medidas de razão isotópica absoluta são de difícil realização, e o principal interesseé a comparação da variação da concentração de isótopos estáveis, se utiliza para análise acomparação com relação a uma concentração de referência. No caso da água, a concentra-ção de isótopos varia quando esta sofre processos de mudança de fase, como acontece naevaporação e condensação, tornando-os bons traçadores do ciclo hidrológico. As medidasisotópicas são feitas experimentalmente através das razões 18O/16O e 2H/1H comparadascom as mesmas razões de uma água padrão. Entretanto, essa variação só é vista na quintaou sexta casa decimal, sendo, então expressas em valores de δ(ooo) denido pela equação:

δ =Ra −Rp

Rp

× 1000(ooo) (2.1)

onde Ra são as razões (D/H) ou (18O/16O), razão do isótopo pesado em relação ao isótopoleve na amostra e Rp é esta razão em um padrão.

O padrão utilizado para medidas de oxigênio-18 e de deutério é o VSMOW - Vienna -Standard Mean Ocean Water, uma amostra de água obtida pela mistura de água destilada doOceano Pacíco com pequenas quantidades de outras águas para ajustar as razões isotópicas

Metodologia 33

do oxigênio-18 e do deutério ao valor do SMOW, o primeiro padrão usado por Craig em 1961(Clark e Fritz, 1997).

A precisão das medidas para δ18O é de ± 0,1(ooo) e para δD de ± 1,0(ooo), para asmedidas realizadas no Laboratório de Física Nuclear Aplicada da UFBA - LFNA.

Fracionamento isotópico

O fracionamento isotópico ocorre em qualquer reação termodinâmica devido à diferençanas taxas dessa reação para diferentes espécies de moléculas. O resultado é a concentraçãodiferenciada de um isótopo em relação ao outro. As contribuições que determinam as varia-ções nas composições isotópicas estão, por exemplo, associadas aos processos de evaporaçãoe a condensação ocorridos na natureza.

Moléculas com diferenças nas massas têm diferentes taxas de reações, o que direcionapara o fracionamento isotópico. Os isótopos mais pesados têm uma velocidade de difusãomenor, enquanto que os mais leves são mais voláteis. A colisão com outras moléculas,condição necessária para uma reação química, se apresenta mais freqüente para as moléculasmais leves, sendo uma das razões porque se têm como regra reações mais rápidas paramoléculas leves (Mook e Vries, 2001).

Outro ponto é a maior energia de ligação das moléculas mais pesadas. A separaçãoisotópica está associada a energia de ligação, onde diferenças na sua intensidade para isótoposde mesmo elemento produz diferenças nas taxas de reação. Esta diferença na energia deligação é mostrada na Figura 2.2. A energia de ponto zero é essencialmente a energia

Figura 2.2: Relacionamento entre a energia potencial e a distância interatômicapara isótopos pesados e leves de uma molécula. (Fonte: Clark e Fritz(1997))

Metodologia 34

potencial mínima de uma ligação entre os átomos numa molécula. A energia necessária pararomper a ligação difere para moléculas isotopicamente diferentes. Como os isótopos pesadostêm uma ligação mais forte, então eles requerem uma energia maior para dissociar do queum isótopo leve (Clark e Fritz, 1997).

Segundo Mook e Vries (2001), o fracionamento pode ocorrer com a mudança na composi-ção isotópica pela transição de um componente de um estado físico para outro (água líquidapara vapor d'água), ou em outro componente (dióxido de carbono em carbono orgânico deuma planta), ou pode se manifestar como uma variação na composição isotópica entre doiscomponentes em equilíbrio químico (bicarbonato dissolvido e dióxido de carbono).

Na ocorrência da evaporação, que causa o fracionamento isotópico, as águas residuaiscam mais enriquecidas em isótopos pesados. Na condensação ocorrida para a formaçãodas nuvens ocorre o inverso, as moléculas pesadas da água condensam-se mais facilmente,deixando o vapor residual mais pobre em isótopos pesados (Mazor, 1991). Em contraste, atranspiração não afeta a composição isotópica da água residual porque as plantas transmitema água do solo para a atmosfera sem separação isotópica (Mook e Vries, 2001). Este fatoé conrmado por Gat e Matsui (1991), Cappa e Cohen (2003), Brauda e Vauclina (2005) eKarima (2008).

O processo de fracionamento isotópico é matematicamente descrito pela comparação darazão isotópica de dois componentes em equilíbrio químico ou de componentes antes e depoisde um processo de transição química. O fator de fracionamento (α) é então denido comouma razão de duas razões isotópicas:

αA/B =RA

RB

(2.2)

o qual expressa a razão isotópica de uma fase ou componente A relativo a razão isotópicada outra fase ou outro componente B.

Em geral os efeitos isótopicos são pequenos e α é próximo a 1. Já o enriquecimentoisotópico é denido por:

εA/B = (αA/B − 1)× 103(ooo) (2.3)

onde ε representa um enriquecimento para valores maiores que 0 e um empobrecimento paravalores negativos de um isótopo mais raro em A em relação a B.

Os três tipos de fracionamentos que ocorrem na natureza são o de equilíbrio (ou termo-dinâmico), o cinético e o por difusão. O fracionamento de equilíbrio é aquele que descrevereações de troca isotópica entre duas fases diferentes de um composto a uma taxa que semantém em equilíbrio em um sistema fechado, bem misturado. Em situação de equilíbrio

Metodologia 35

isotópico a reação ocorre nos dois sentidos, a taxa de qualquer formação isotópica é idênti-ca, ou seja, as relações de isótopos diferente em cada combinação são constantes para umatemperatura especíca (Mook e Vries, 2001).

O fator de fracionamento depende de muitos parâmetros dentre os quais a temperaturageralmente é o mais importante. O fator do fracionamento de equilíbrio para a transiçãoda fase da água na passagem de líquido para vapor são 1.0098 e 1.085 para a temperaturade 20oC para o 18O e D, respectivamente. A 0oC os respectivos valores são 1.0117 e 1.112(Majoube, 1971). Uma equação útil que relaciona δ com o fator de fracionamento é:

αA/B =1000 + δA

1000 + δB

(2.4)

Embora o processo de troca isotópica entre as fases: água e vapor, possa ser condicionadosob condições de equilíbrio (a 100% de umidade relativa e o sistema quimicamente isolado),normalmente o sistema está fora de equilíbrio (quando a umidade é menor que 100%) ouos produtos se tornam parcialmente isolados do reagente (por exemplo, o vapor resultante éarrastado pelo vento). Nestas condições as composições isotópicas da água e do vapor sãoafetadas por um fracionamento isotópico cinético adicional de magnitude variável.

O fracionamento cinético resulta de um processo físico ou químico irreversível e as taxasde reação, em sentidos opostos, não são idênticas, como ocorre na evaporação da água comimediata remoção do vapor (Mazor, 1991). O fracionamento cinético se adiciona ao dofracionamento no equilíbrio para a mesma reação na maioria dos ambientes.

O fracionamento por difusão ocorre, como exemplo na natureza, na difusão do CO2 ouda molécula H2O através do ar.

Composição isotópica das precipitações

Em 1961, Craig observou que o oxigênio-18 e o deutério nas águas naturais mundiaisguardam uma relação previsível representada pela Linha Meteórica Global - LMG, expressapor:

δD = 8δO18 + 10(ooo) (2.5)

utilizando o SMOW como padrão.

Então, a composição isotópica da água meteórica proporciona uma referência para ainterpretação do caminho percorrido e origem das águas locais, levando-se em consideraçãoas características de comportamento isotópico a seguir.

• Águas empobrecidas em isótopos pesados estão associadas a regiões frias, enquantoque águas enriquecidas nesses isótopos são encontradas em regiões mais quentes;

Metodologia 36

• É esperado que as precipitações em altas latitudes sejam isotopicamente mais negativas;

• Precipitações ocorridas no litoral são isotopicamente enriquecidas em relação às ocorri-das no interior dos continentes. As regiões continentais mais frias recebem precipitaçãoempobrecida com fortes diferenças sazonais;

• Em altas altitudes onde as temperaturas médias são mais baixas as precipitações serãoisotopicamente empobrecidas;

• Chuvas mais intensas têm a tendência em ser isotopicamente mais empobrecidas emisótopos pesados do que chuvas de pequena quantidade.

Essas características são condicionadas pelos efeitos de latitude, continental, de quan-tidade, de altitude e da sazonalidade. Alguns desses efeitos são explicados com base noprocesso de Rayleigh que representa o comportamento de um processo de equilíbrio próximoao que ocorre na atmosfera de acordo com a expressão:

R = R0f(α−1) (2.6)

onde R é a razão isotópica num reservatório de água, R0 e a razão isotópica inicial dessereservatório, f é o volume de água remanescente no reservatório e α o fator de fracionamento.

Essa relação descreve a evolução isotópica de um reservatório de água diminuindo emtamanho num processo de evaporação, onde o produto da evaporação é continuamente re-tirado do sistema. A composição isotópica do volume remanescente (f ) vai se modicandoexponencialmente em função do fator de fracionamento.

Um produto da evaporação, após ser condensado e submetido novamente a esse processo,terá sua parte evaporada com composição mais empobrecida em isótopos pesados do que aporção evaporada anteriormente.

Na condensação de uma massa de vapor, o vapor residual ca mais empobrecido emisótopos pesados em relação ao líquido condensado. Na atmosfera esse modelo se aproximada formação das nuvens, que precipita, saindo do sistema.

A partir do entendimento desse processo pode-se explicar os efeitos citados (Clark eFritz, 1997):

Efeito da latitude - as regiões polares estão situadas no m do processo de Rayleighna formação das precipitações. Dessa forma é esperado que precipitações nas altas latitudessejam mais negativas. A inuência das temperatura em altas latitudes tem como consequên-cia fatores de fracionamento maiores. Assim, o efeito latitude é explicado por dois processos:

Metodologia 37

(i) a formação isotópica do vapor atmosférico por evaporação depende da temperatura dasuperfície oceânica; (ii) a progressiva condensação de vapor durante o transporte para altaslatitudes com baixas temperaturas. O efeito latitude é em torno de -0,6 ooo para o δ 18O porgrau de latitude em estações na Europa e EUA e mais de −2 ooo para o δ 18O por grau delatitude no continente da Antártida.

Efeito sazonal - geralmente a dependência da composição isotópica de uma massa dear com a variação sazonal da temperatura é menor do que o mostrado pelo efeito anterior,variando de 0,5 ooo/ oC no δ 18O para algumas estações de alta latitude. Esse efeito é maissignicativo em estudos locais.

Efeito da continentalidade - precipitação sobre o oceano tem a característica daprimeira condensação do vapor. Considerando o processo de Rayleigh, quanto mais parao interior do continente as massas de ar vão cando mais negativas e conseqüentemente asprecipitações também.

Efeito da altitude - na distribuição média do δ 18O da precipitação em escala globalca evidente valores mais negativos nos Andes, evidenciando a inuência da altitude. Emescalas locais essa inuência é mais signicativa. Esse efeito é relacionado a temperatura,porque a condensação é causada pela queda da temperatura devido ao aumento da altitude.Em temperaturas mais baixas o fator de fracionamento é maior.

Efeito de quantidade - esse efeito está relacionado com a evaporação da chuva durantea queda das gotas. Em chuvas mais intensas, o fracionamento ocorrido é menor, as gotasde chuva não cam tão enriquecidas em isótopos pesados quanto às gotas de chuvas poucointensas. Tem-se a inuência do fracionamento cinético que depende da umidade e contribuipara o enriquecimento. Para a umidade de 100% não há esse fracionamento (Dansgaard,1964).

Excesso do deutério

O excesso de deutério (d) denido por Dansgaard (1964) como desvio da reta meteórica,fornece informações adicionais sobre o ciclo da água. O seu valor reete o fracionamentocinético que ocorre durante processos de não equilíbrio como a evaporação sobre a superfíciedo oceano (Merlivat e Jouzel, 1979).

O excesso de deutério (d) é uma função da fonte de vapor d'água e do grau de reciclagemhidrológica na bacia. Aumentos em d é resultado da contribuição adicional do vapor d'águareciclado da evaporação da água supercial e da água capturada pela interceptação duranteo evento climático (Rozanski e Araguás-Araguás, 1993). Segundo Armengaud et al. (1998),d fornece informação sobre a distância das fontes evaporativas que deram origem as chuvas,

Metodologia 38

ou seja, massas de ar sujeitas a vários episódios consecutivos de condensação e evaporaçãoproduzem precipitações com valores elevados de excesso de deutério.

O excesso de deutério (d) é expresso por:

d = δD − 8δO18(ooo) (2.7)

O parâmetro d depende também da localização, o valor médio apresentado por Craig(1961) é 10 (ooo). Usando a média aritmética de longo período de 206 estações,Rozanski eAraguás-Araguás (1993) apresentam um valor muito próximo a Craig (10.35 ± 0.65) (ooo).Enquanto Bowen (2003) usando interpolação de 340 estações apresentam um valor globaligual ao obtido por Craig (1961).

A inuência da umidade relativa na composição isotópica do vapor d'água é reetida novalor do excesso de deutério da linha meteórica.

Composição isotópica x Condições climáticas

De todos os processos de fracionamento isotópico da água, aqueles referentes à con-densação e evaporação são os mais importantes no estudo do meio ambiente, pois estãorelacionados a etapas complexas do ciclo hidrológico: evaporação da água, principalmentedos oceanos, formação de nuvens e precipitação em forma de chuva. A água pode vir a escoarna superfície em forma de rios ou riachos, acumular em lagos ou em forma de gelo (neve) emregiões mais frias ou em altitudes elevadas, ou se acumular em depósitos subterrâneos. Todosestes processos levam a valores isotópicas que caracterizará a água, permitindo uma análisede origem desta. Locais que apresentam relação linear entre valores isotópicos de deutério eoxigênio com coeciente angular menor que o da Linha Meteórica Global - LMG (igual a 8)indicam que houve fracionamento cinético nas águas amostradas, sendo que quanto menorfor esse coeciente maior o efeito do fracionamento cinético.

A Figura 2.3 sintetiza como os processos hidroclimatológicos afetam a composição iso-tópica da água.

Segundo Clark e Fritz (1997) desvios da LMG são encontrados em base sazonal emmuitas regiões principalmente devido a evaporação nas gotas da chuva na base inferior dasnuvens no verão. Esses efeitos são responsáveis pela Linha Meteórica Local - LML, queapresenta inclinações menores que 8.

Composição isotópica das águas superciais

Segundo Rozanski et al. (2001), sob condições naturais, o equilíbrio termodinâmico entrea fase líquida e o vapor nem sempre é estabelecido, por exemplo, durante a evaporação deum corpo d'água supercial submetido a uma atmosfera não saturada. No caso do processo

Metodologia 39

Figura 2.3: Variação da composição isotópica da água afetada por processos hi-droclimatológicos (Fonte: http://www.sahra.arizona.edu, adaptado poSilva(2007))

de evaporação da água em reservatórios superciais, além da temperatura, são tambémrelevantes para o fracionamento isotópico cinético a umidade relativa do ar e a pressão devapor de saturação.

O modelo geralmente adotado para descrever os efeitos isotópicos resultantes da eva-poração numa atmosfera aberta não saturada foi formulado por Craig e Gordon (1965). Acomposição isotópica do uxo de evaporação líquida pode ser derivada em função de parâ-metros ambientais controlados pelo processo da evaporação.

A variação espacial e temporal da composição isotópica da precipitação cam registradasna assinaturas isotópicas de rios e são úteis para reconstruções climáticas (Kendall e Coplen,2001).

Em pequenos sistemas de drenagem, a composição isotópica da água de escoamento éigual a da precipitação regional. Em grandes rios, o transporte da água em largas distânciaspode ou não acarretar signicativas diferenças entre a composição isotópica da chuva e davazão do rio. Entretanto, trás informações de suma importância para o entendimento docaminho percorrido pela água.

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Rozanski et al. (2001) indicam o uso dos isótopos do oxigênio e hidrogênio para estudosem lagos para quanticação do balanço hídrico e identicação da interação com a águasubterrânea adjacentes. No caso dos rios, esse autor indica essa metodologia para estudos debalanço hídrico, dinâmicas de escoamento em uma bacia hidrográca e interconexões entreáguas superciais e subterrâneas.

Segundo Simpson e Herczeg (1991) para denição da evaporação em rio, calculando ataxa de aumento do deutério num trecho do rio com pouca inuência de outros fatores eaplicando essa taxa para lugares com interferências múltiplas pode-se estimar a parcela deperda de água por evaporação.

A estimativa do impacto da evaporação pelo enriquecimento isotópico envolve um númerode suposições que podem propagar as incertezas. Por outro lado, pode-se usar o aumentode deutério observado no rio como um guia. Um ponto importante para essa análise é avericação das variações geográcas na composição isotópicas das precipitações ao longo dabacia reetidas no rio.

Composição isotópica das águas subterrâneas

A água armazenada em aqüíferos livres apresenta composição isotópica igual a médiaanual da composição da precipitação ocorrida, apresentando valores mais negativos paraesse parâmetro. Entretanto, se a área de recarga estiver exposta a evaporação, importantesdesvios serão encontrados entre essas duas composições, principalmente em regiões maisáridas. A utilização dessa metodologia para caracterização das águas subterrâneas e seusuxos estão bastante difundidas.

Segundo Clark e Fritz (1997), águas subterrâneas da parte connada dos aqüíferos sãomais empobrecidas em isótopos pesados do que água mais modernas.

As análises isotópicas de água do solo e água subterrânea podem fornecer informaçõesrelativas à interferência da evaporação durante o processo de inltração, assim como se oescoamento de base tem contribuição de água subterrânea, se há predomínio da água dechuva, aprimorando a representação do sistema através de modelos. O uso de diferentestraçadores ambientais verica a conabilidade da separação dos componentes do escoamentoem uma bacia hidrográca.

Razão isotópica em espectrometria de massa

A base da espectrometria de massa consiste na separação de moléculas ionizadas poruma combinação de campos elétricos e magnéticos, podendo-se assim determinar a razãoisotópica (isótopos pesados/leves).

Metodologia 41

Dentro de um espectrômetro de massa, há o lançamento de um feixe de moléculas io-nizadas em um campo magnético, onde os íons são gerados pela ionização térmica de umaamostra sólida, ou por ionização de uma amostra de gás por um acelerador de elétrons. Adenição dessa fonte depende do tipo de material de interesse. A maioria dos elementosleves entra no espectrômetro de massa na forma de gás, como o caso dos isótopos da água.As amostras gasosas devem ser preparadas de tal maneira, que o resultado seja um gás querepresente a composição isotópica do elemento que se propõe analisar (Clark e Fritz, 1997).

Dentro do espectrômetro de massa, o feixe de íons se separa de acordo com os isótopospresentes. Os íons positivos são acelerados por um campo elétrico e subseqüentemente entramem um campo magnético de direção perpendicular ao uxo dos íons. Ao entrar no campomagnético, os íons sofrem uma deexão descrevendo uma trajetória semicircular devido aforça de Lorentz, cujo raio é proporcional a massa do íon, isto é, íons com massas maioresseguem a trajetória de raio maior. Cada feixe de massa vai até um detector de íons tipocoletor de Faraday, que mede a corrente de íons. Nestes coletores os íons perdem sua cargaelétrica gerando pequenas correntes elétricas que podem ser medidas.

O sistema Dual Inlet, Figura 2.4, utiliza uma fonte de ionização gasosa e coletores duplosou triplos, que permitem medida simultânea de dois ou três uxos de íons de massa diferente,e a dupla entrada permite medidas comparativas entre amostra e padrão com alternânciaentre as entradas (Clark e Fritz, 1997).

O δ18O da água é medido indiretamente pelo equilíbrio da amostra de água com CO2,sendo analisado o CO2. A amostra deve ter pH menor que 4,5 para assegurar uma trocarápida de oxigênio entre a água e o dióxido de carbono. Assim o valor do δ18O da amostra éderivado do CO2. O deutério na água é medido pela oxi-redução da água a hidrogênio pormeio da utilização de reator de cromo.

Análise isotópica da água

Foram realizada análise isotópica das águas das bacias hidrográcas do rio Jacuípe e dorio do Cedro (bacia experimental), determinando as razões isotópicas 18O/16O, deutério/1Hde amostras coletadas ao longo do rio principal, assim como dos principais auentes e re-servatórios. Foram coletadas e analisadas também amostras de água da precipitação. Asmetodologias utilizadas para a coleta e estocagem das amostras foram feitas de acordo comas instruções da IAEA. Os principais problemas que devem ser evitados são o fracionamentoatravés de evaporação ou difusão do vapor de água e/ou troca isotópica com o ambiente aoredor, assim como com o frasco de armazenamento. São coletadas amostras em duplicatas earmazenadas em frascos de vidro de 100 ml com tampão.

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Figura 2.4: Sistema Dual Inlet (Fonte: Clark e Fritz (1997)

Para a coleta da água de chuva foi montado um coletor de acordo com as orientaçõesda IAEA (Rozanski et al., 2001), com adição de óleo mineral para evitar a evaporação.A coleta em frascos totalmente preenchidos e devidamente fechados é feita mensalmente.Esses coletores foram instalados em quatro localidades da bacia do rio Jacuípe, sendo um nacidade de Morro do Chapéu, onde se localiza a nascente do rio Jacuípe, um no reservatório deFrança, um no Reservatório de São José do Jacuípe, e outro na bacia experimental, municípiode São Domingos.

As análises isotópicas foram realizadas no Laboratório de Física Nuclear Aplicada daUniversidade Federal da Bahia - LFNA-UFBA. O laboratório conta um sistema de espec-trometria de massa contendo: um espectrômetro de massa - MS Finningan MAT Delta Pluse um reator automático H-Device Thermo Quest Finningan, especíco para a análise darazão D/H. No LFNA também está instalada uma linha de alto vácuo para preparação deamostras de água para a análise da razão 18O/16O.

Para determinar a razão deutério-hidrogênio (D/H), foi utilizado o método apresentadopor Brand et al. (2000), que propôs a transformação da água em hidrogênio através da redu-ção da água a centenas de graus Celsius com Cromo metálico. Alíquotas de aproximadamente1,0 µl de cada amostra de água são injetadas em um reator (HDevice da Thermonnigan),

Metodologia 43

onde ocorre a reação de oxidação do cromo a 850oC, com conseqüente liberação do H2, comopode ser visto na equação abaixo:

3H2O + 2Cr → Cr2O3 + 3H2 (2.8)

O H2 liberado entra no espectrômetro de massas onde é analisado com respeito a umgás referência de H2.

A técnica utilizada para determinar os valores de 18O na água é a proposta por Epsteine Mayeda (1953), que consiste no equilíbrio isotópico entre o gás carbônico e a água (CO2-H2O) numa temperatura controlada, geralmente de 25oC, por pelo menos 8h. A reação deequilíbrio isotópico ocorre da seguinte maneira:

H2O18 + CO16O16 H2O

16 + CO16O18 (2.9)

Na metodologia aplicada no LFNA-UFBA são utilizados 3 ml de água e 5ml de CO2,com pressão um pouco acima de 1 atm, em uma seringa de vidro com uma gota de ácidosulfúrico para ajudar na reação. Essas seringas são acondicionadas em um banho ultrater-mostático na temperatura acima mencionada onde ca de um dia para o outro, respeitandoo período mínimo de 8 horas. O CO2 resultante desse equilíbrio é extraído para uma linhade puricação de CO2 de alto vácuo onde são retiradas as impurezas (umidade e gases)sendo posteriormente capturado num porta-amostra e então levado para o espectrômetrode massas onde os valores de δ18O são obtidos com respeito a um padrão de referência in-ternacional. Para controle da qualidade das medidas, foram utilizados padrões secundáriosacompanhando cada lote, que é composto de amostras com composição isotópica conhecidae referenciada em relação ao VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water).

Os laboratórios podem utilizar padrões secundários que são calibrados em função dospadrões internacionais citados acima. Neste caso, todos os valores de delta, dados em relaçãoaos padrões secundários são convertidos para o seu respectivo padrão universal através daexpressão de Craig (1957) dada por:

δX−A = δX−B + δB−A + 10−3.(δX−B.δX−A) (2.10)

onde δX−A é o valor de delta da amostra X em relação a A e δX−B são os valores de deltada amostra X em relação ao padrão B. δB−A é o valor de delta do padrão B em relaçãoao padrão A.

No LFNA - UFBA utiliza-se os padrões secundários Bahia, PB1 e PB2.

Balanço hídrico e isotópico de um manancial

Balanço hídrico é a quanticação dos componentes do ciclo hidrológico dentro de uma

Metodologia 44

área de estudo, usualmente denida em termos de bacia hidrográca ou reservatórios, paracaracterização de um sistema com entradas e saídas de água.

A abordagem de traçadores ambientais para estabelecer o balanço hídrico de um corpod'água é baseado no fato que a lei de conservação de massa é aplicada, também, ao traçadorconstituinte da molécula da água (isótopos do oxigênio e hidrogênio) ou dissolvido na água(sais). Conseqüentemente a equação do balanço de massa é escrita com base nas concentra-ções do traçador selecionado nos diversos componentes do balanço. Para o uso dos isótoposestáveis da água como traçadores a concentração é substituída pelo delta. Essa solução podeser simplicada dependendo da situação especica do sistema em estudo.

O balanço de massa e o balanço isotópico para um lago bem misturado, supondo adensidade da água constante, pode ser escrita por:

dV

dt= I −Q− E (2.11)

dV δL

dt= IδI −QδQ − EδE (2.12)

onde V é o volume do reservatório, t é o tempo, dV é a variação de volume no tempo dt,I é a combinação do escoamento supercial e subterrâneo de entrada, Q é a combinação doescoamento supercial e subterrâneo de saída, E é a evaporação, e δL, δI , δQ e δE são ascomposições isotópicas de cada termo do balanço. Devido a diferença da pressão de vaporde saturação e difusão molecular no ar das espécies isotópicas pesadas da água relativa asespécies leves, o uxo de evaporação δE é tipicamente empobrecido em isótopos pesados emrelação a água do lago (δL). A magnitude da separação entre o lago e a composição isotópicado uxo de evaporação tem se mostrado ser dependente da temperatura de evaporação, dascaracterísticas dos processos de transferência de massa e das condições climatológicas locais.

Cálculo da evaporação em lagos pelo modelo de destilação de Rayleigh

A evaporação em lagos é estimada com base no modelo de destilação de Rayleigh, con-siderando que os lagos apresentam evolução isotópica segundo a relação exponencial:

R = Rof(αV/L−1) (2.13)

Esse modelo considera que o reservatório diminui em volume num processo de evaporaçãoe que o produto da evaporação é continuamente retirado do sistema.

O fator de fracionamento de equilíbrio para o D e 18O do líquido em relação ao vapord'água (αL/V ) pode ser adequadamente estabelecido experimentalmente a partir da sua de-pendência com a temperatura da água. Essa dependência foi denida por Majoube (1971)como sendo:

Metodologia 45

Para 18O:

ln18 αV/L = − ln18 αL/V = 2, 0667.10−3 +0, 4156

T− 1, 137.103

T 2(2.14)

Para 2H:

ln2 αV/L = − ln2 αL/V = −52, 612.10−3 +76, 248

T− 24, 844.103

T 2(2.15)

sendo T a temperatura da água em graus Kelvin.

Como os reservatórios de água analisados são sistema fora de equilíbrio, num ambientecom umidade menor que 100% e sujeitos a ação do vento, as composições isotópicas daágua e do vapor são afetadas por um fracionamento isotópico cinético adicional que deve serincorporado no cálculo.

O fator de fracionamento relativo ao enriquecimento cinético (αK) pode ser calculadopela relação:

εK = (αK − 1)× 103(ooo) (2.16)

Sendo que, segundo Gibson et al. (2002b), para aplicação de balanço hídrico, o enrique-cimento cinético pode ser expresso por:

εK = CK(1− h) (2.17)

onde CK = (D/Di)n-1 e D é o coeciente de difusão molecular de 1H216O, Di o coeciente

de difusão molecular de 1H218O ou 1H2H16O, n é o parâmetro de turbulência tal que n=1/2

para uxos turbulentos médios, n=2/3 para uxos laminares e n=1 para transporte estático(Gonantini, 1986) e h é a umidade relativa do ar. O uso de n=1/2, que corresponde a valoresde CK de aproximadamente 14,3 e 12,5 (ooo) para oxigênio e hidrogênio, respectivamente, éindicado para evaporação em lagos (Gonantini, 1986).

Assim, o fator de fracionamento utilizado no modelo de destilação de Rayleigh é a somade αV/L e αK . f é a fração remanescente do volume armazenado no reservatório, após a açãoda evaporação em um determinado intervalo de tempo. Sabendo-se o volume armazenado eárea alagada iniciais, assim como a relação entre o volume e área alagada do reservatório,pode-se calcular o volume evaporado e a taxa de evaporação real em milímetros por dia.Esta taxa é obtida dividindo-se o volume evaporado calculado pela área correspondente aovolume armazenado nal.

Metodologia 46

Para vericação da consistência dos valores obtidos pela análise isotópica foi aplicadoo Método de Penman (1948) para cálculo da evaporação potencial, utilizando dados detemperatura e umidade do ar, radiação global e velocidade do vento.

A expressão de Penman para cálculo da evaporação potencial, em mm, é a seguinte:

Ep =

∆γL·Rl + Ea

∆γ

+ 1(2.18)

onde Rl é a radiação líquida disponível; Ea é o poder evaporante do ar à sombra; L é ocalor latente de evaporação; ∆ é a tangente à curva de saturação do vapor e γ é a constantepsicrométrica de Bowen.

Esta evaporação é também chamada de Evaporação Potencial, ou seja, a demanda eva-porativa, que teoricamente deveria ocorrer se não houvesse inuências externas que alterama linearidade e a constância do fenômeno, como características físicas próprias de cada re-servatório, diferenças climáticas e regionais. Devido a este fato, considera-se, para ns deestudos o conceito de Evaporação Real, que leva em consideração todas as características quenão são analisadas pela Evaporação Potencial, que afetam e alteram as estimativas nais,tais como profundidade do lago, variações de temperatura e umidade do ar, vento, etc.

A aplicação das duas metodologias proposta nessa pesquisa possibilita a comparaçãodessas duas variáveis.

2.1.2 Química das águas

Composição química das águas superciais

Segundo Carvalho (1995) os componentes do sistema aquoso supercial podem ser ori-ginários das litologias crustais, através da ação sobre elas do intemperismo físico e químico;da atmosfera, de atividades vulcânicas e/ou de atividades biológicas.

As águas de rios contêm substâncias químicas dissolvidas, composta principalmente pelasseguintes espécies: bicarbonato (HCO3

−), cálcio (Ca++), sódio (Na+), cloro (Cl−), potássio(K+), sulfato (SO4=), magnésio (Mg++) e sílica dissolvida (H4SiO4). Os rios atravessam aolongo de seus cursos diferentes bases rochosas e retiram destas o material que interfere nacomposição química dessas águas. Além da contribuição das rochas e dos solos, tambémrecebe contribuição da vegetação, do clima e dos organismos vivos, bem como das atividadeshumanas.

A vegetação sofre inuência do clima e do solo, e juntamente com outros componentesbióticos, exerce uma inuência signicativa no fornecimento de matéria orgânica e remoção

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temporária de alguns íons dissolvidos (Carvalho, 1995).

Os solos de diferentes regiões, com suas composições características, têm capacidadede inuenciar sobre a composição iônica percentual das águas, com incrementos de íonsespecícos sobre outros, sendo determinantes da composição química das águas.

Para análise da contribuição do solo na salinização das águas em regiões semi-áridas,Leprun (1983) avaliou análises físico-químicas de águas coletadas em uma mesma época, deriachos com escoamento temporário de alguns dias por ano, com extensões variando de 2 a3 km, que escoam em solos diferentes. As médias de mais de 40 análises de águas de riachosem função do solo da bacia indicam que as características da mineralização das águas dosriachos variam conforme o tipo de solo, havendo um gradiente crescente da salinização naordem apresentada na Tabela 2.1, isto é, das areias quartzosas até os planossolos solodizados.

Tabela 2.1: Valores médios de condutividade elétrica(σ), Cl− e Na+ de águas deriachos em função do solo da bacia (LEPRUN, 1983)

Solos σ Cl− Na+ Classicação

(µS .cm−1) (mg/`) (mg/`) atual

Areias Quartzosas 98,4 26,9 12,7 Areias Quartzosas

Latossolos V.A. 188,5 44,1 24,8 Latossolos

Podzólicos V.A. 226,2 51,8 36,9 Argissolo

Vertissolos 329,4 73,3 36,7 Vertissolo

Podzólicos V.A. Equivalentes Eutrócos 484,1 109,3 56,8 Argissolo

Litólicos Eutrócos 621,0 147,2 70,6 Neossolo

Solonetz Solodizados 2.817,2 1.148,8 528,6 Planossolo

Planossolos Solodizados 4.596,7 1.375,5 750,0 Planossolo

Os sais nos solos de regiões semi-áridas também recebem contribuição do transporte edeposição dos aerossóis marinhos no solo, que posteriormente são lixiviados e transportadose, por m, concentrados nos corpos d'água superciais e subterrâneos (Santiago, 1984).

A tendência geral ao longo da bacia é o aumento da mineralização e a estabilizaçãoda composição química da água, à medida que aumenta a superfície drenada. Assim, énecessário analisar estas águas no contexto de sua área de drenagem, ou seja, o rio mais oterritório da bacia de drenagem (Carvalho, 1995).

As espécies carbônicas presentes nas águas podem ser de origem atmogênica, biogênicae litogênica. A proporção de cada uma das espécies varia principalmente de acordo com alitologia, o clima (pluviosidade, distribuição das chuvas e temperatura) e o tipo de coberturavegetal. Quando a pluviosidade é elevada e a cobertura vegetal é espessa o CO2 é abun-dante devido ao material orgânico decomposto. As concentrações de íons bicarbonato estão

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estreitamente relacionadas às concentrações de Ca++ (Carvalho, 1995).

A origem de SO4= é basicamente litogênica e vulcanogênica. O SO4

= litogênico temorigem principal na oxidação de sulfetos das rochas ou depósitos de minérios sulfetadose nas camadas sedimentares piritosas. A distribuição deste íon é muito inuenciada pelaformação geológica da bacia de drenagem do sistema. Ecossistemas localizados próximosdo mar pode ter inuência deste, resultado da oxidação de solos de mangues portadores depirita namente disseminada (Carvalho, 1995).

Segundo Langmuir (1997) a composição da precipitação global, de origem marinha é,em média, uma solução de cloreto de sódio. Precipitações de origem continental contémtambém importantes quantidades dos outros íons, com o cálcio excedendo o sódio. Altasconcentrações de cloreto de sódio ao longo da linha de costa reete a contribuição do aerossolmarinho, particularmente dentro dos 100 a 300 km do oceano.

O cloro constituinte de aerossóis atmosféricos é, se não de todo, pelo menos parcialmente,resultante da evaporação marinha, do movimento e do arrebentamento das ondas marinhasno litoral. Por outro lado esse elemento químico nos tempos atuais possui origem tantoherdada da atmosfera primitiva como origem litogênica e vulcanogênica. O sistema aquosomarinho é o grande reservatório de cloro e a atmosfera o grande vetor de sua reciclagem(Carvalho, 1995).

Segundo Carvalho (1995), o ânion mais freqüente nas águas do rio é o bicarbonato,quando apresenta água doce. Nas águas dos rios parece existir um relacionamento inversoentre o teor de bicarbonato e os teores de cloreto e SO4

=.

O tipo de sal transportado por uma corrente qualquer depende em grande parte doclima. Nas proximidades da nascente de um rio a composição pode ser reexo de rochasadjacentes - abundante em cálcio de rochas calcárias, magnésio de rochas dolomiticas, íonsde metais alcalinos e sílica de rochas graníticas -, mas os efeitos da vegetação, dos processosde adsorção e da mistura com auentes rapidamente alteram a composição em conseqüênciado clima da região (Krauskopf, 1972).

Em regiões de precipitação elevada e de solo protegido com vegetação existe uma abun-dância de CO2 derivado de atividade bacteriana que favorece a decomposição de organismosmortos. Esse CO2 é em grande parte, dissolvido na água de percolação do solo elevandoo teor dessas águas em CO3

=, HCO3−, além do próprio CO2. Esses íons são rapidamente

lixiviados (Carvalho, 1995). Ainda em clima úmido a abundância de CO2 proveniente devegetais em decomposição fornece a corrente de água um alto teor de carbonato e torna-sesucientemente ácida para dissolver calcário de maneira bastante rápida. Por isso em clima

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úmido o Ca++ é geralmente o cátion predominante e o bicarbonato, o ânion (Krauskopf,1972).

Em regiões de clima quente dotado de estação seca, em época de estiagem pode haverascensão capilar da água da zona de saturação ou a partir do nível hidrostático (que semantém baixo) para horizontes mais superiores do perl do solo. Nessa trajetória inversaa solução poderá se tornar supersaturada (seja por perda de água, seja por perda de CO2,desequilibrando o sistema CO3

= - HCO3− - CO2, pela diminuição da solubilidade do íon

CO3= ou da acidez) nos íons Ca++ e CO3

=. Considerando que a alta temperatura abaixa oproduto de solubilidade do carbonato de cálcio, o carbonato de cálcio é precipitando por serde menor solubilidade que o sulfato e o cloreto, razão pela qual esses ânions, bem como osódio tendem a aumentar relativa e proporcionalmente a diminuição do CO3

= em drenagensde regiões quentes e áridas (Carvalho, 1995).

Em regiões áridas, o CO2 não é adicionado a água em quantidades sucientes paracontrabalançar a alcalinidade produzida pela hidrólise; o Ca++ e o CO2 são em grande parteprecipitados no horizonte B dos solos e a corrente d'água é caracterizada pelo Na como cátionpredominante e por SO4

= ou Cl− como principal ânion. Sem levar em conta a inuênciado clima, o K+ é geralmente muito menor que o Na+, um fato para o qual, pelo menosquatro circunstâncias, podem ser postas como responsáveis: o mais alto teor de sódio em salcíclico proveniente do oceano, a mais rápida climatização do feldspato plagioclásio do que dofeldspato potássico, a mais extensa utilização do potássio pela vegetação e a maior adsorçãodeste elemento em argilas e matéria orgânica (Krauskopf, 1972).

Segundo Carvalho (1995), as origens do Cl− nas águas uviais são primariamente lito-gênica, vulcanogênica e atmogênica. A reciclagem é feita via atmosfera (aerossóis marinhosgerados da superfície da água do mar e nos litorais), seguida da precipitação (pela disso-lução desses aerossóis nas águas pluviais e pela condensação de vapor d'água atmosféricocontendo esse elemento), incorporação na água de escoamento supercial, na água de inl-tração e de lixiviação e nalmente nas correntes das drenagens superciais (riachos e rios).Durante a percolação nos solos sedimentos e rochas fraturadas pode ser incorporado à es-sas águas meteóricas um novo contingente de cloro litogênico resultante do intemperismomineral, como por exemplo da apatita, epidoto e principalmente da halita (NaCl) e silvita(KCl). Segundo Krauskopf (1972), evaporitos são depósitos salinos formados em condiçõesgeológicas especiais como produto de evaporação.

Segundo Esteves (1998), se o elemento hidrológico predominante é a evaporação, oscorpos d'água ai existentes serão, na sua maioria, constituídos de água salobra devido aoacumulo de íons. Esse fenômeno é ainda mais acentuado onde o lençol freático está próximo

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a superfície ou há a ocorrência de fraturas/ssuras. Nesse caso a água subterrânea ascendepor capilaridade liberando sais na superfície do solo. Na ocorrência de chuvas intensas essessais são carreados para os corpos d'água, onde se acumulam.

Salinização

A condutividade elétrica é uma propriedade iônica que indica a capacidade de conduçãode corrente elétrica na água, tendo proporcionalidade direta com a concentração de saisdissolvidos (íons). A condutividade elétrica cresce com a temperatura e varia com o tipo desal dissolvido para uma mesma concentração.

De acordo com Logan (1965), o grau de salinidade das águas interfere em várias pro-priedades químicas desta, atuando direta ou indiretamente no metabolismo dos animais evegetais que a consomem. Para obter-se, então, uma avaliação mais precisa da água comsalinidade elevada, não basta apenas medir a sua condutividade elétrica, é necessário avaliaros seus constituintes iônicos. Pois, a depender da concentração unitária de cada um destes,é possível compreender o processo de salinização que ocorre na área estudada, evidenciar asua origem e prever os resultados da sua utilização.

Os constituintes iônicos da água que mais frequentemente contribuem para a sua sali-nização são: os cátions sódio (Na+), cálcio (Ca++), magnésio (Mg++), potássio (K+), e osânions cloreto (Cl−), carbonato (CO3

−), bicarbonato (HCO3−) e sulfato (SO4

=). De modogeral, os íons que apresentam maiores concentrações nas águas superciais da região semi-árida do nordeste brasileiro são, em ordem, o cloreto (Cl−); o bicarbonato (HCO3

−) e osódio (Na+), conforme pode ser comprovado por estudos da qualidade da água em açudeslocalizados no semi-árido nordestino já realizados((Leprun, 1988); (Santiago, 1984)).

Em geral, a variação nas concentrações de íons tem amplitudes consideráveis, ou seja,no período seco a concentração tende a aumentar, já que a evaporação neste período é maisintensa, retirando-se apenas água, mantendo a mesma massa de sais e, nos períodos úmidos,sendo o aporte de água superior ao de sais, acarreta a diminuição da concentração destes.

A amplitude de variação da concentração de sais nos açudes de maior porte (> 105 m3)é reduzida quando comparada com os açudes menores. Isto ocorre devido a maior inérciaobtida pela importância dos volumes dos reservatórios maiores (Suassuna e Audry, 1990).

Assim, para a análise da evolução da salinidade nas águas superciais, as amostrascoletadas na bacia do rio Jacuípe e na bacia experimental foram submetidas às análisesquímicas com o objetivo de avaliar as propriedades dos sais presente nas águas. Foramdeterminados os constituintes iônicos da água que mais frequentemente contribuem para asua salinização: os cátions sódio (Na+), cálcio (Ca++), magnésio (Mg++), potássio (K+), e os

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ânions cloreto (Cl−), carbonato (CO3−), bicarbonato (HCO3

−), sulfato (SO4=) e realização

do balanço iônico.

Para avaliação espacial da salinização na bacia do rio Jacuípe foram elaborados mapasda variação da condutividade elétrica de forma a caracterizar o comportamento desse pro-cesso ao longo do rio Jacuípe, identicando as interferências geradas pelos auentes. Essecomportamento foi analisado para cada campanha realizada ao longo do rio.

Os dados da análise química foram confrontados com os dados de chuva para enten-dimento da interferência de períodos secos e úmidos no processo de salinização das águassuperciais das bacias.

Tais análises possibilitam classicar as águas utilizando o método dos íons solúveis do-minantes. Este método é utilizado tradicionalmente na classicação de águas e é baseado narelação dos teores dos íons que apresentam maiores concentrações, os quais são apresentadosno diagrama de Piper de onde se obtém a classicação (Feitosa e Manoel Filho, 1997). Poreste método as águas podem ser classicadas como: sulfatada cálcica, magnesiana ou sódica;cloretada cálcica, magnesiana ou sódica; bicarbonatada cálcica, magnesiana ou sódica.

Esses resultados foram comparados com os valores isotópicos de cada amostra, uma vezque medidas da composição isotópica de água salinizada é um método útil para discriminara causa da salinidade, pois a água que está salina devido a evaporação será isotopicamentemais pesada do que a fonte dessa água, ao passo que, a água que é salina devido a adição desal ou transpiração não muda sua composição isotópica.

2.1.3 Métodos Geofísicos e Elétricos

Segundo Rhoades et al. (1999) existem duas abordagens viáveis para determinação da salini-dade de um volume de solo utilizando medidas de condutividade elétrica. Essas abordagensutilizam sensores portáveis para campo que são: sensores elétricos e sensores de induçãoeletromagnética. Para a avaliação da salinidade presente no solo da área de estudo foramutilizados sensores elétricos, aplicando o método da eletrorresistividade, pela disponibilidadede equipamento e adequação da metodologia para pequenas profundidades.

O método da eletrorresistividade, juntamente com os métodos da polarização induzida,potencial espontâneo e eletromagnético, integra o grupo dos principais métodos geoelétricos,que se baseiam na determinação de propriedades físicas que caracterizam os diferentes tiposde materiais do ambiente geológico, e nos contrastes que estas propriedades podem apresentar(Telford et al., 1990).

Metodologia 52

O método da eletrorresistividade consiste basicamente no uso de medidas da diferença depotencial elétrico entre dois pontos do terreno, associadas às distribuições de correntes elétri-cas contínuas ou de baixa freqüência, de origem articial, visando determinar a resistividadeelétrica dos materiais geológicos em subsuperfície. A corrente elétrica articial é introduzidano terreno através de dois eletrodos (denominados de A e B), e mede-se o potencial geradoem outros dois eletrodos (denominados de M e N) nas proximidades do uxo de corrente(Ward, 1967).

O método da eletrorresistividade se fundamenta na Lei de Ohm que dene uma relaçãoempírica entre a corrente que passa através de um condutor resultante de um determinadopotencial de voltagem. A constante de proporcionalidade é chamada de resistência do mate-rial (R), que aumenta diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamenteproporcional ao diâmetro. Dessa forma para descrever a habilidade dos materiais em trans-mitir corrente elétrica independente desses fatores geométricos utiliza-se a resistividade ρ,dependente da natureza e do estado físico do condutor.

Propriedades Elétricas dos Materiais Geológicos

A Lei de Archie (1942), formulada através de uma série de experimentos realizados emamostras de arenitos, revela que a resistividade de uma rocha (ρr) depende não somente daquantidade de água (Sw) presente nos poros da mesma, mas também da própria resistividadedesta água (ρw), da porosidade efetiva do meio (ϕ) e dos índices de cimentação (m) e desaturação (n).

ρr = ρwϕ−mS−nw (2.19)

A resistividade ou sua inversa, a condutividade, de solos e rochas é inuenciada pelosminerais que formam a parte sólida da rocha, pelo liquido e gases que preenchem seus vazios(porosidade); teor em água; quantidade e natureza dos sais dissolvidos. Dentre esses fatores,os mais importantes são a quantidade de água contida e a salinidade dessa água, uma vezque o aumento do valor desses fatores leva a uma diminuição dos valores de resistividade,permitindo que haja deslocamento dos íons existentes na águas contidas nos poros de umamassa de solo.

Segundo Ward (1967), para rochas contendo água e argila, a condutividade é dada por:

1/ρr = (SwVarg)/ρarg + Snwϕm/aρw (2.20)

onde ρr é a resistividade da rocha; ρw é a resistividade da água dos poros; a, m e n sãocoecientes da equação de Archie no qual o valor numérico de a varia entre 0,6 e 1, o valornumérico de m varia entre 1,4 e 2,2 e o de n é 2; ϕ é a porosidade; Sw é o índice de saturação; Varg é a fração de argila e ρarg sua resistividade estimada.

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Os parâmetros que controlam a resistividade nessa equação podem variar com a profun-didade e não são medidas de fácil realização. Resistividade da água e sedimentos sem argilapode variar de 1 a 100 Ωm, enquanto que a resistividade de argilas saturadas sozinhas podevariar de 1 a 120 Ωm (Parasnis, 1997). Essas condições permitem a aplicação do métodoelétrico em estudos ambientais e hidrogeológicos.

O mesmo tipo litológico pode apresentar uma variação nos valores de resistividade.Assim, na interpretação dos dados de resistividade dos materiais no subsolo obtidas a partirda superfície do terreno é fundamental o conhecimento geológico da área de estudo.

A resistividade determinada por esse método refere-se a um meio homogêneo, o que nãoocorre na prática. Dessa forma o valor resultante das medições, na maioria dos métodos elé-tricos, é uma representação combinada de todas as resistividades verdadeiras de um volumede material em subsupercie relativamente grande, denominada de resistividade aparente(ρa).

Arranjos de eletrodos

Segundo Rhoades et al. (1999) , a condutividade elétrica de um volume do solo pode sermedida usando quatro eletrodos cravados no solo, um par para injetar uma corrente elétricae outro para medir a diferença de potencial. Neste tipo de equipamento a profundidade evolume de medidas podem ser variáveis pela mudança de espaçamento entre os eletrodos.Quando a distância entre os pares externos de eletrodos (eletrodos de corrente) é pequena ouxo de eletricidade é mais raso do que se a distancia for grande. A profundidade efetiva demedida é em torno de um terço da distância entre os eletrodos de corrente.

As propriedades elétricas podem ser examinadas pela sondagem elétrica vertical (SEV),que consiste de uma sucessão de medidas de condutividade aparente obtidas com a separaçãodos eletrodos sempre crescente, permanecendo xo o centro da conguração e sua orientaçãopara investigação pontual da variação de um parâmetro físico com a profundidade (Telfordet al., 1990).

Uma grande variedade de arranjos geométricos tem sido utilizada para medir resistivi-dade, sendo os mais comuns os arranjos colineares simétricos de Schlumberger e de Wennerpara a sondagem elétrica vertical.

O arranjo Schlumberger é muito utilizado no Brasil, sendo superior em praticidade equalidade de resultados por haver deslocamento apenas de dois eletrodos, ser menos sujeitoa interferências de ruídos indesejáveis e menos sujeito a erros interpretativos devido a hete-rogeneidade lateral. A idéia básica desse arranjo é fazer com que a distância que separa oseletrodos M e N tenda a zero em relação a distância crescente entre A e B. Visando mini-

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mizar os erros de medição adota-se a relação MN menor ou igual a AB/5. A cargabilidadeaparente é obtida diretamente no equipamento geofísico (Telford et al., 1990).

Interpretação dos dados

A interpretação dos dados de resistividade, para modelos de camadas horizontalmenteestraticadas, é feita predominantemente por um procedimento interativo de inversão. Aprimeira etapa consiste em obter um modelo inicial. Estes parâmetros iniciais são fornecidosao processo de inversão automática. Após a inversão, os parâmetros nais resultantes sãousados para computar a curva teórica do modelo de melhor ajuste aos dados experimentais.Qualquer que seja o método de interpretação utilizado para obtenção do modelo geoelétricosa partir da curva de resistividade aparente observada, ele terá não somente de oferecer umbom ajuste entre a curva de campo e a curva teórica derivada, mas também de fornecer ummodelo geoelétrico que concorde com as informações geológicas que se tenha da área. Istoporque, na maioria dos casos, as curvas de campo admitem muitas soluções, de modo que sedeve escolher dentro das margens de variações possíveis para a interpretação das sondagens,o conjunto de soluções individuais que tenha maior probabilidade de representar a verdadeiraestrutura da zona estudada.

Diante deste fato, os métodos de interpretação estão sujeitos a fornecerem interpretaçõesformalmente corretas para as curvas de campo, mas que necessitam ser ajustadas atravésde informações da geologia local para que represente efetivamente a estrutura investigada.A ambigüidade na interpretação de SEVs se manifesta, inclusive para o modelo de camadashorizontais, de duas formas conhecidas como "Princípio da Equivalência" e o "Princípio daSupressão". Em ambos os casos, a diculdade surge em determinar com precisão as carac-terísticas de camadas cujas espessuras são pequenas comparadas com suas profundidades(Telford et al., 1990).

O instrumento utilizado para a execução das Sondagens Elétricas Verticais (SEV) eaquisição dos dados de resistividade (ρa) e polarizibilidade aparente foi o sistema Syscal R-2fabricado pela Iris Instruments, o qual apresenta potência máxima de 250 W (Figura 2.5).O Syscal é alimentado por uma bateria de 12 V, acoplada a um conversor de voltagem DC-DC e opera em corrente contínua medindo, simultaneamente, a resistividade, o potencialespontâneo e o efeito de polarização induzida no domínio do tempo. No Syscal a compensaçãodo potencial espontâneo e a redução dos ruídos naturais ou articiais é realizada por meiode reversões na polaridade da corrente.

Foi realizada uma sucessão de medidas de resistividade aparente obtidas com a separaçãodos eletrodos sempre crescente, permanecendo xo o centro da conguração num arranjoSchlumberger. Na Figura 2.6 está apresentado este arranjo, montado nas margens do açude

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Figura 2.5: Sistema Syscal R-2

Nenenzinho.

Figura 2.6: Arranjo Schlumberger utilizado na SEV - açude Neenzinho

Os eletrodos A e B foram afastados até ser atingido o limite de precisão instrumentaldo sistema utilizado com a diminuição do sinal recebido (medida de campo) para um dado

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valor MN e, conseqüente, perda de precisão da leitura. Quando esse limite é atingido utiliza-se repetir a medida da resistividade em alguns pontos com dois valores de MN (leiturasde recobrimento), para um mesmo valor de AB/2. Este procedimento, conhecido comoembreagem, permite descobrir e às vezes corrigir efeitos de heterogeneidades superciais queocorrem quando há troca na posição de MN.

Para a inversão dos dados e interpretação dos resultados obtidos com as sondagenselétricas foi utilizado o programa computacional Res1D (Loke, 2001).

As etapas para inversão do conjunto de dados compreendem na entrada de dados relativoaos valores da resistividade aparente, na modicação dos parâmetros da inversão se necessárioe obtenção da inversão. Os valores da resistividade aparente são inseridos num gráco log-log.O objetivo da inversão é determinar a espessura e resistividade das camadas de um modelounidimensional que represente o subsolo local. O método geralmente usado nesse programaé o método dos mínimos quadrados, onde um modelo inicial é fornecido e uma subrotina deotimização modica a espessura e resistividade das camadas até reduzir a diferença entre osvalres calculados e os valores observados de resistividade aparente. Para a presente pesquisanão foi fornecido modelo inicial, sendo utilizada a inversão automática com modelo sugeridopelo programa computacional Modelo Res1D.

Para comparação e avaliação dos resultados da sondagem geoelétrica foram medidas ascondutividades das águas armazenadas nos dois açudes no mesmo período. Para o estudo dasalinidade do solo na bacia experimental do rio do Cedro foram realizadas doze sondagens.Cabe ressaltar que o objetivo não é denir o modelo geoelétrico da área de estudo, e simidenticar a salinidade presente no solo que indique a contribuição desse elemento no processode salinização das águas armazenadas nos açudes.

Dessa forma a interpretação dos resultados limitou-se a identicação da resistividadenas camadas mais superciais e comparação com a condutividade das águas armazenadasno mesmo período.

2.1.4 Vulnerabilidade hídrica no semi-árido ao processo de salini-zação

Uma característica típica da região semi-árida é a intermitência dos cursos d'água. SegundoVieira (2003), todas as grandes bacias que constituem a região Nordeste têm rios principaisintermitentes, a exceção das bacias do São Francisco e do Parnaíba, além de apresentaremvazões naturais com elevado coeciente de variação. Todo esse cenário apresenta uma altafreqüência de períodos secos, fazendo com que a região enfrente situações de calamidade por

Metodologia 57

causa das secas. As estatísticas das grandes secas ocorridas no Nordeste indicam 30% deanos secos no século XVIII, 16% de anos secos no século XIX e 23% de anos secos no séculoXX Vieira (2003).

No estudo realizado por Vieira (2002) para classicação de áreas críticas no semi-áridonordestino, das 24 bacias hidrográcas do Nordeste, oito bacias foram consideradas críticasquanto à disponibilidade hídrica, duas bacias foram consideradas críticas quanto a potenci-alidade hídrica, quinze bacias foram consideradas críticas quanto a qualidade da água, e dezbacias foram consideradas críticas quanto ao armazenamento estratégico.

Nesse cenário, a avaliação da vulnerabilidade fornece uma estrutura para entender ondeé vulnerável e por quê, bem como para identicar as causas naturais e/ou antrópicas dosprocessos que causam impacto na qualidade ambiental.

Para avaliar a vulnerabilidade e o risco á poluição das águas superciais tem-se comoexemplo as seguintes metodologias Cabral e Santos (2007):

1. Índice WRASTIC que permite a avaliação da susceptibilidade da bacia hidrográcaà poluição para quaisquer condições hidrogeológicas, de acordo com as principais ca-racterísticas e usos do solo da bacia. Fornece uma avaliação aproximada dos impactosprovocados pelo uso do solo (Gallegos et al., 2000).

2. Metodologia do USGS (desenvolvida pra o Estado da Califórnia do Norte), que apresen-ta um modelo de cálculo de índice característico da bacia hidrográca, representandoo risco de poluição dos sistemas de abastecimento de água. Essa metodologia com-bina informações georreferenciadas da precipitação média anual, declive do terreno,cobertura do solo, uso do solo e contribuição de águas subterrâneas (Eimers et al.,2000).

3. Metodologia utilizada pelo Californian Department of Health Services (CDHS), queclassica a vulnerabilidade nas origens de água superciais para abastecimento deacordo com a localização, área da fonte de água, zonas de proteção, atividades poluentese risco de poluição para a origem dessa água de abastecimento. A pontuação é somada,sendo o maior valor encontrado o que representa maior vulnerabilidade (Ferreira et al.,2007).

4. Metodologia do Projeto ECOMAN, que dene um modelo com base na coberturado solo, declive, tipo do solo, rede de drenagem e ocupação humana. Esse modelo écalculado através da combinação dessas variáveis por adição aritmética dos seus valoresponderados. O resultado é um mapa que representa o risco potencial de poluição(Harum et al., 2004).

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A vulnerabilidade dos recursos hídricos superciais do semi-árido avaliada na presentepesquisa, refere-se a susceptibilidade que esses recursos apresentam em relação ao aumentoda salinização, ou ainda a sensibilidade das águas superciais a concentração de sais emfunção apenas das características intrínsecas da área de drenagem. Segundo Cabral e Santos(2007) e Ferreira et al. (2007), a vulnerabilidade se diferencia do risco por não depender daexistência de fontes poluidoras relacionada com atividades humanas nas proximidades.

Na presente pesquisa, como a vulnerabilidade avaliada é função do uxo de água na ba-cia, considerando conexões de mananciais e interferências, as metodologias descritas não seaplicam, necessitando do ajuste das variáveis a serem consideradas para sua avaliação. Essaavaliação da vulnerabilidade das águas superciais da bacia do rio Jacuípe é baseada no en-tendimento detalhado do seu comportamento hidrológico e físico-químico e na identicaçãodos fatores atuantes em cada trecho do rio principal, que interferem na concentração dos saisna água. Para essa identicação são realizados: (i) a caracterização da precipitação e da ori-gem e dinâmica do escoamento supercial, (ii) a correlação entre os isótopos estáveis com acondutividade (representando a inuência da evaporação nesse processo), (iii) o entendimen-to do balanço hídrico dos reservatórios e (iv) a análise espaço-temporal do comportamentohidro-químico das águas amostradas.

Para cada fator identicado como contribuinte da salinização das águas superciais dabacia do rio Jacuípe é atribuído um indicador que dene a sua presença ou não no pontoavaliado. Assim, quanto maior for o número desses fatores atuantes no local analisado, maiora vulnerabilidade das águas superciais.

Após atribuir para cada fator contribuinte da salinização seu indicador de presença, édenida sua representação numérica, utilizando os valores: -1 para presença com contribuiçãopositiva para o escoamento supercial, 0 para não presença/ausência, 1 para presença comcontribuição negativa e 2 para presença com contribuição muito negativa. Para cada pontoanalisado é feita a soma dos indicadores de presença e calculado o índice de vulnerabilidadeà salinização que representa o grau de vulnerabilidade para os pontos amostrados do rioprincipal. Para a denição do grau de vulnerabilidade à salinização das águas superciaisno semi-árido foi utilizada a combinação, por adição aritmética, dos valores ponderados dasvariáveis que interferem nesse processo e estão relacionadas com os mecanismos físicos queoriginam o escoamento.

O grau de vulnerabilidade é comparado com a identicação dos riscos de salinizaçãoe sodicação do solo pela utilização das águas nos pontos amostrados das bacias. Esserisco é denido utilizando os critérios estabelecidos pelo United States Salinity Laboratory- USSL para classicação de águas de irrigação. Esta classicação baseia-se nos valores da

Metodologia 59

condutividade elétrica em µS.cm−1 à 25C e no valor da Razão de Adsorção de Sódio (RAS),obtido pela relação dos cátions solúveis Ca++, Mg++ e Na+. Estes valores são inseridos nodiagrama de classicação, onde se determina a categoria de risco de salinidade e sodicidade,conforme Logan (1965):

I Categorias de risco de sodicidade:

S1 - Baixo risco de sodicidade

S2 - Médio risco de sodicidade

S3 - Forte risco de sodicidade e

S4 - Muito forte risco de sodicidade

I Categorias de risco de salinidade:

C1 - Pouco risco de salinidade;

C2 - Médio risco de salinidade;

C3 - Alto risco de salinidade;

C4 - Muito alto risco de salinidade e

C5 - Excepcionalmente alto risco de salinidade.

Essa comparação é realizada para validar o modelo de cálculo proposto do índice devulnerabilidade a salinização de acordo com o cenário de salinidade presente na bacia do rioJacuípe.

2.2 Amostragem

Na bacia do rio Jacuípe, as campanhas iniciaram em junho de 2006, sendo realizadas cincoviagens de campo para coleta de amostras de água para análise da composição isotópicae hidroquímica ao longo do rio principal e de seus principais auentes. Para a avaliaçãodo comportamento isotópico e hidroquímico dos reservatórios principais dessa bacia, o deFrança e o de São José do Jacuípe, foram feitas, em períodos próximos, seis amostragem emparceria com o Instituto de Gestão das Águas e Clima - INGÁ, responsável pela manutençãoe operação desses reservatórios. As análises físico-químicas dessas campanhas foram feitaspor esse órgão e publicadas em relatório próprio.

Metodologia 60

Foram realizadas, na bacia experimental do rio do Cedro, campanhas mensais, com inicioem outubro de 2006, com coleta de dados climatológicos, amostras de água para análiseisotópica da chuva e dos reservatórios na bacia experimental. Nessas campanhas forammedidas as condutividades elétricas dos reservatórios para acompanhamento da evolução dasalinidade na área. A análise hidroquímica em laboratório foi realizada em cinco campanhascoincidentes com as campanhas do rio Jacuípe.

Foram amostrados ao todo 40 pontos entre águas subterrâneas, superciais e reserva-tórios, conforme descrito na Tabela 2.2 e espacializados nas Figuras 2.7 a Figura 2.10, ospontos de coleta separadamente do rio Jacuípe e seus auentes, do reservatório de França,do reservatório de São José do Jacuípe e da bacia experimental, respectivamente.

As campanhas aconteceram no período de julho de 2006 a novembro de 2007. A primeiracampanha foi realizada no inicio de julho de 2006, com o objetivo de reconhecimento da áreae identicação dos pontos estratégicos para coleta de amostras e análise da qualidade ecomposição isotópica. Foram percorridos exclusivamente trechos do rio principal para traçarseu perl de comportamento e denir o programa de monitoramento para a pesquisa.

Para a segunda campanha foi denida a necessidade de monitoramento dos principaisauentes do trecho do rio Jacuípe entre os reservatórios de França e São José, uma vez que foiidenticado o pico de elevação da salinidade nas proximidades da localidade de Manguinhas.A viagem foi dividida em duas etapas, realizadas no inicio do novembro e no inicio dedezembro de 2006, sendo feito réplica de um ponto de monitoramento para comparação dascampanhas.

A terceira campanha ocorreu em abril de 2007 e possibilitou a caracterização do períodoúmido da região, com os auentes escoando e atingindo o rio principal. Foram identicadoscinco auentes no trecho entre os reservatórios de França e São José do Jacuípe. Em agosto de2007 foi realizada a quarta campanha. Foram monitorados os pontos da campanha anterior.

A última campanha, realizada em novembro de 2007, possibilitou a caracterização doperíodo mais seco da região com as nascentes secas e a vazão do rio bastante reduzida, assimcomo os níveis dos reservatórios.

Para cada campanha foi realizada análises isotópica e hidroquímica para caracterizaçãodo comportamento quali-quantitativo das águas superciais da bacia do rio Jacuípe. Osresultados foram tabelados, gracados e correlacionados para embasar a análise da vulnera-bilidade hídrica do semi-árido ao processo de salinização.

Metodologia 61

Tabela 2.2: Pontos de coletas das águas na bacia do rio JacuípeItem Coordenadas-UTM Altitude Amostra Localidade

X(m) Y(m) (m)Bacia do rio Jacuípe

1 263943 8721980 1008 RJ1 Nascente principal - Bromélias - Morro do Chapéu2 292148 8721474 677 RJ2 Cachoeira Domingos Lopes - nascente perene3 358470 8716292 410 RJ3 Manguinhas - barramento4 356169 8716488 407 RJ4 Rio Jacuípe - estrada Várzea do Poço/Umbuzeiro5 348333 8715762 425 RJ5 Rio Jacuípe (Cigana)6 339580 8716666 435 RJ6 Rio Jacuipe (Palmeirinha)7 407453 8730726 310 RJ7 Rio Jacuípe - Estrada terra - Gavião/SJ8 366110 8718766 393 RJ8 Rio Jacuipe - Morrinhos9 413927 8731842 297 RJ9 Rio Jacuipe - Ponte - Gavião10 443864 8717850 RJ10 Rio Jacuipe - Barreiros (10 km Nova Fátima)11 457426 8694596 RJ11 Rio Jacuipe - Ponte - Riachão do Jacuípe12 500054 8642254 RJ12 Rio Paraguaçu - Ponte - Feira de Santana13 325228 8721594 623 FR6 Descarga de fundo reservatório França14 386492 8725924 385 SJ5 Descarga de fundo reservatório São José15 272244 8730260 878 AF1 Estrada Morro do Chapeu - Jacobina16 281629 8713884 896 AF2 ponte est.Morro do Chapeu-Ipirá - rio Ferro Doido17 287793 8712652 697 AF3 Barragem do Angelim - estrada Morro do Chapeu-Ipirá18 351372 8709604 446 AF4 Açude Umbuzeiros (perto rio dos Patos)19 353285 8709354 431 AF5 Rio dos Patos - auente20 347879 8712190 424 AF6 Rio do Ouro - auente21 365192 8703328 435 AF7 Rio sanharó (vertedouro açude) - auente22 351900 8720306 413 AF8 Rio Grande - auente23 340103 8713570 477 AF9 Riacho minação24 266731 8726026 989 AQ1 Fazenda Oiti - poço25 340875 8714260 456 AQ2 Fazenda Boa Vista - minação - auente

Reservatório do França - Bacia do rio Jacuípe26 307840 8719648 623 FR1 Barragem FR - Estação de rio (localidade Beira Rio)27 317069 8722598 623 FR2 Barragem FR - Estação de rio28 320194 8721610 623 FR3 Barragem FR - Estação de lago29 323948 8719210 623 FR4 Barragem FR - Estação de lago30 325237 8721472 623 FR5 Barragem FR - Estação de lago31 325186 8721668 623 FR6 Barragem FR - Estação de rio

Reservatório de São José do Jacuípe - Bacia do rio Jacuípe32 366079 8719605 385 SJ1 Barragem SJ - Estação de rio (rio Passagem)33 368455 8722959 385 SJ2 Barragem SJ - Estação de lago34 373434 8726346 385 SJ3 Barragem SJ - Estação de lago35 385416 8725918 385 SJ4 Barragem SJ - Estação de lago36 386210 8725830 385 SJ5 Barragem SJ - Estação de rio (jusante)37 378843 8724720 385 SJ6 Barragem SJ - Estação de lago extra

Bacia Experimental do rio do Cedro38 443084 8732368 298 BE3 Açude São domingos39 444067 8734518 302 BE2 Açude Nenenzinho40 443485 8736812 310 BE1 Açude Flori

Metodologia 62

Figura

2.7:

Pontos

amostrados

nabaciado

rioJacuípeeauentes

Metodologia 63

Figura 2.8: Pontos amostrados no reservatório de França

Figura 2.9: Pontos amostrados no reservatório São José do Jacuípe

Metodologia 64

Figura 2.10: Pontos amostrados na bacia experimental

3Resultados e discussão

3.1 Caracterização isotópica da precipitação

A precipitação ocorrida na área de estudo nos anos de 2006 e 2007 foi caracterizada com baseem quatro postos pluviográcos distribuídos ao longo da bacia do rio Jacuípe, incluindo umposto localizado na bacia experimental do rio do Cedro (São Domingos). Nas Tabelas 3.1a 3.4 e Figura 3.1 a Figura 3.4 apresenta-se a variação mensal da precipitação nas quatrolocalidades com seus respectivos valores isotópicos, assim como o excesso de deutério (d)calculado, possibilitando a caracterização da variabilidade temporal e espacial comparadacom a análise da origem e mecanismos de formação das chuvas.

A avaliação dos mecanismos de formação de chuva na região foi realizada com base nosrelatórios mensais fornecidos por CPTEC (CPTEC-Proclima, 2007) comparados aos dadosisotópicos e aos valores diários medidos em estações pluviográcas em França (órgão respon-sável: ANA), Capim Grosso (órgão responsável: ANA) e São Domingos (órgão responsável:Escola Politécnica / UFBA). Os dados utilizados para análise em Morro do Chapéu foramobtidos também do CPTEC (CPTEC-Proclima, 2007).

As coletas de água para análise isotópica foram realizadas mensalmente, com orientaçãopara o primeiro dia do mês seguinte. As coletas iniciaram em julho de 2006.

Segundo CPTEC-Proclima (2007) em julho e agosto de 2006, no interior do Nordeste,houve formação de nebulosidade estratiforme associada ao efeito de brisa. Essa chuvas sãode baixa intensidade, com valores isotópicos positivos (média de +12 ooo para o δD e +1,1 ooopara o δ18O em julho), apresentando-se mais negativos em agosto acompanhando um maiorvolume precipitado, com valor médio nas chuvas nos reservatórios de +0,4 ooo para o δ18O.

65

Resultados e discussão 66

Tabela 3.1: Precipitação total mensal e valores isotópicos - Morro do Chapéu (2006-2007)

Mês jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Total2006

P(mm) 3,68 53,5 201,23 151,11 10,58 16,1 5,39 7,42 4,6 45,85 130,54 16,92 646,91δ18O (ooo) −0,8 * −0,8 −3,5 * *δD (ooo) +6 * +5 −12 * *d (ooo) +12 +12 +17

2007P(mm) 27,9 328,71 34,18 21,98 5,45 22,8 9,9 17,08 23,9 4,4 76,11 48,06 620,5

δ18O (ooo) −2,1 −6,2 −2 −1,8 * −1,5 −0,8 −1,1 * *δD (ooo) −9 −44 −8 −4 * +2 +5 +3 * *d (ooo) +8 +6 +8 +10 +14 +12 +11

*sem amostras - volume precipitado coletado insuciente para análise

Figura 3.1: Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - Morro doChapéu (2006-2007)

Em setembro e outubro de 2006 as chuvas foram afetadas pela proximidade de sistemasfrontais e pela atuação mais intensa dos alísios de sudeste e de cavados em altos e médiosníveis da atmosfera na região. Esta frente fria contribuiu para a interferência da Zona deConvergência do Atlântico Sul (ZCAS). Esses sistemas só atingiram a bacia do rio Jacuípe nonal do mês de outubro, com chuvas mais intensas e valores isotópicos negativos (média na


Tabela 3.2: Precipitação total mensal e valores isotópicos - França (2006-2007)Mês jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Total

2006P(mm) 2,8 15,2 162,6 237,8 29 55 13,49 22 22,4 78,2 180,4 4,6 823,49

δ18O (ooo) +0,4 0 −0,4 −1,5 −3,1 *δD (ooo) +8 +1 +4 −3 −14 *d (ooo) +5 +1 +7 +9 +11

2007P(mm) 9,8 293,4 40,8 50,4 16,2 33,2 15 47,4 33,2 1,4 32,77 28,17 601,74

δ18O (ooo) * −5,2 +1,9 −0,7 +0,9 +1,3 +0,3 +0,3 −0,1 *δD (ooo) * −33 +19 +1 +11 +14 +9 +7 +5 *d (ooo) +9 +4 +7 +4 +4 +7 +5 +6


Figura 3.2: Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - França(2006-2007)

bacia de −2,1 ooo para o δ18O e −5 ooo para o δD), que permaneceram no mês de novembro,passando para uma média na bacia de −3,2 ooo e −16 ooo para o δ18O e δD, respectivamente.A banda de nebulosidade associada à Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) oscilou emtorno de sua posição climatológica, entre as latitudes 5oN e 10oN.

Os totais mensais acumulados em dezembro foram inferiores a 16 mm decorrente doposicionamento do centro dos vórtices ciclônicos em altos níveis e aos impactos associados


Tabela 3.3: Precipitação total mensal - Capim Grosso e valores isotópicos - SãoJosé do Jacuípe (2006-2007)


P(mm) 4,2 0 162,7 34,6 22,57 53,38 31,71 37,2 30,2 64,4 54,4 1,1 496,46δ18O (ooo) +3,7 +0,7 −0,4 −1,7 −2,4 *δD (ooo) +21 +1 +5 −3 −11 *d (ooo) −8 −4 +8 +11 +8

2007P(mm) 24,3 317,2 49,4 15,7 14 18,9 10,8 5,6 14,5 0 43,41 24,85 538,66

δ18O (ooo) * −5,1 −0,7 * −1,3 −0,3 +2,3 * * *δD (ooo) * −31 +5 * +3 +11 +18 * * *d (ooo) +10 +11 +13 +14 −1


Figura 3.3: Variação da precipitação total mensal - Capim Grosso e valores isotó-picos - São José do Jacuípe (2006-2007)

ao fenômeno El-Niño na bacia do Oceano Pacíco, não sendo coletado volume precipitadosuciente para análise isotópica. Em janeiro de 2007 devido a esse fenômeno houve escassezdas chuvas em grande parte da Região Nordeste. Apenas Morro do Chapéu e São Domingostiveram os valores isotópicos avaliados com valores negativos para a primeira localidade (−9ooo para o δD) e positivo para a segunda (+7 ooo para o δD)


Tabela 3.4: Precipitação total mensal e valores isotópicos - São Domingos (2006-2007)


P(mm) 8,6 3,3 132,1 37,1 42,7 75,4 36,8 47 46 68,8 65,8 0,5 564,1δ18O (ooo) −0,6 −1,7 −4 *δD (ooo) +9 −2 −22 *d (ooo) +14 +11 +10

2007P(mm) 4,8 314,4 80 18,4 50,5 51,2 38,4 22,4 38,6 10,7 0 2 631,4

δ18O (ooo) −0,2 −7,2 −1,2 −1,2 −1,3 −0,3 −0,4 −0,7 −0,5 * *δD (ooo) +7 −49 0 −1 +5 +8 +11 +6 +8 * *d (ooo) +8 +8 +10 +9 +15 +11 +14 +12 +12


Figura 3.4: Variação da precipitação total mensal e valores isotópicos - São Domin-gos (2006-2007)

Em fevereiro o posicionamento dos centros dos vórtices ciclônicos em altos níveis sobreáreas oceânicas e a atuação da ZCIT ao sul da climatologia favoreceram o signicativoaumento das chuvas sobre a Região Nordeste, em comparação com o mês anterior. Nabacia os totais pluviométricos mensais excederam a média histórica e as chuvas de grandeintensidade foram caracterizadas por valores isotópicos variando de −49 ooo a −31 ooo para


o δD e −7,2 ooo a −5,2 ooo para o δ18O . Os Vórtices Ciclônicos em Altos Níveis (VCAN)ocorreram em oito episódios no decorrer do mês de fevereiro. Ao deslocar-se para oeste, esteVCAN causou aumento da atividade convectiva sobre o Nordeste do Brasil.

Na Região Nordeste, em março de 2007 a atuação de vórtices ciclônicos inibiu a ocor-rência de chuvas na maior parte do mês, com valores variando de −2,0 ooo a +1,9 ooo para oδ18O e 0 ooo a +19 ooo para o δD, assim como em abril. Em São Domingos, no mês de abril sóhouve ocorrência de chuva no dia 19, na ordem de 10 mm, devido a aglomerados convectivosproporcionando valores ainda negativos com δD igual a −1 ooo.

Em junho e julho de 2007 a presença da massa de ar quente e seco também afetou o semi-árido e parte do setor leste do Nordeste, onde os totais de chuva ocorreram preferencialmenteabaixo da climatologia e proporcionou baixos valores de umidade relativa do ar. Em agostoe setembro as chuvas estiveram associadas principalmente ao efeito de brisa. Os meses dejulho de 2006 e de 2007 tiveram comportamento isotópico semelhante, com δD médio dabacia de +11 ooo para 2007, comparado a 12 ooo no ano anterior. Os meses de outubroe novembro apresentaram episódios insignicantes e isolados de precipitação, não sendocoletada amostras de água.

Dessa forma, tem-se que as chuvas analisadas caracterizam-se por apresentarem quan-tidades menores quando sua origem são sistemas frontais (de ocorrência predominante noinverno) e quantidades signicativas para chuvas resultantes de atividades convectivas (deocorrência predominante no verão).

Para caracterização da linha meteórica da bacia do rio Jacuípe estão gracados a seguiros dados isotópicos de todas as localidades (Figura 3.5) e posteriormente para cada localidadecom suas respectivas equações (Figura 3.6 a Figura 3.9). Em cada gráco foi inserida a LinhaMeteórica Global para análise e comparação das variações locais em relação à média mundial.

A análise contemplando os dados isotópicos das chuvas nas quatro localidades, apresen-tada na Figura 3.5 demonstra, em média, um comportamento próximo a LMG, com ajustelinear igual a:

δD = 6, 9δO18 + 7, 3(ooo) (3.1)

A linha meteórica local de Morro do Chapéu apresentou-se próxima a linha global (in-clinação igual a 8,6), com um aumento no excesso de deutério. As linhas de França e SãoJosé tiveram comportamento evaporado em comparação a LGM, com inclinações de 6,9 e5,7, respectivamente, enquanto que a linha local de São Domingos acompanhou a tendênciada média mundial (inclinação igual a 8,4).

A linha meteórica local é controlada por fatores climáticos, incluindo a origem da massa


Figura 3.5: Linha meteórica da bacia hidrográca do rio Jacuípe (2006-2007)

de vapor, evaporação secundária ocorrida durante a queda da gota d'água e da sazonalidadeda precipitação. Esses fatores locais afetam tanto a excesso de deutério como a inclinaçãoda linha local. Segundo Clark e Fritz (1997), um período representativo para denição dalinha meteórica local é pelo menos 1 ano, estando dessa forma a presente pesquisa adequadapara tal análise.

Figura 3.6: Linha meteórica local de Morro do Chapéu

Segundo Clark e Fritz (1997), a linha meteórica local reete a origem do vapor d'águae subseqüentes modicações por processos de re-evaporação (evaporações consecutivas) emisturas, assim pode-se explicar o comportamento das linhas locais encontradas para França


Figura 3.7: Linha meteórica local de França

Figura 3.8: Linha meteórica local de São José do Jacuípe

e São José.

As linhas obtidas dos dados dos coletores localizados as margens dos grandes reservatóri-os do rio Jacuípe se diferenciaram das demais, trazendo informações de chuvas mais afetadaspela evaporação. Como há uma proximidade signicativa entre os coletores de São Domingose São José e as investigações dos mecanismos de formação dos eventos em comparação comos dias chuvosos indicam similaridades entre as ocorrencias de chuvas nestes dois lugares, nãojustica tais diferenças, pode-se concluir que em um ambiente com grande disponibilidadede água há a ocorrência de umidades diferenciadas com valores isotópicos inuenciadas pelo


Figura 3.9: Linha meteórica local de São Domingos

valor isotópico das águas do lago afetadas pela evaporação. Com isso, o comportamento daschuvas apresenta características de estarem mais afetadas pela evaporação devido a misturacom o vapor d'água local.

Essa análise está coerente quando se analisa separadamente os dois reservatórios. Oreservatório de São José, devido a sua maior dimensão localização em área mais árida,armazena águas mais positivas isotopicamente e apresenta uma linha local mais afetadaspela evaporação que o França. Este último apresenta, na época de chuvas intensas, linha deevaporação local igual à linha meteórica global.

Na Tabela 3.5 estão representadas as linhas meteóricas locais levando em consideração asazonalidade das chuvas para cada localidade com o respectivo tipo de chuva predominanteque deu origem a linha local. Para o período de abril a setembro a inuência da evaporaçãosecundária é signicativa, fornecendo inclinações das linhas locais menores que 8 (LMG) e noperíodo de outubro a março, essa inclinação ca próxima a da LMG, quando a evaporaçãolocal é insignicante dada a intensidade das chuvas.

Os valores da Tabela 3.5 correlacionam com a caracterização das chuvas ocorridas nabacia no período analisado, uma vez que as chuvas convectivas, características de regiõesequatoriais, ocorrem onde os ventos são fracos e os movimentos de ar são essencialmenteverticais, sendo, geralmente, chuvas de grande intensidade e de pequena duração. Isso indicavalores isotópicos negativos, sem inuência signicativa da evaporação secundária e excessode deutério menor, próximos ao da LMG, por ter origem mais local conforme ocorre naslocalidades de Morro do Chapéu e São Domingos. O valor médio do excesso de deutério das


Tabela 3.5: Linhas meteóricas locais levando em consideração a sazonalidade daschuvas

Localidade Tipo de chuva predominante Período Inclinação dmed(ooo) R2

Morro do Chapéu chuvas convectivas out-mar 8,8 10 0,922chuvas frontais abr-set 9,9 12 0,911

França chuvas convectivas + orográcas out-mar 8,1 10 0,996chuvas frontais + orográcas abr-set 6,9 5 0,912

São José do Jacuípe chuvas convectivas out-mar 7,9 10 0,992chuvas frontais abr-set 3,6 6 0,926

São Domingos chuvas convectivas out-mar 8,3 10 0,997chuvas frontais abr-set 9,0 11 0,723

chuvas convectivas no período estudado para todas as localidades amostradas cou igual a10 ooo.

As chuvas frontais ou ciclônicas provêem da interação entre massas de ar quente e frias.Nas regiões de convergência na atmosfera, o ar quente e úmido é violentamente impulsionadopara cima, resultando no seu resfriamento e na condensação do vapor de água, de formaa produzir chuvas frontais ou ciclônicas. São chuvas de grande duração, atingindo grandesáreas com intensidade média. Essas precipitações podem vir acompanhadas por ventos fortescom circulação ciclônica. Isso indica valores isotópicos mais positivos devido à inuênciasignicativa da evaporação secundária e maiores valores de excesso de deutério, por serchuvas de origens mais regionais, uma vez que, o excesso de deutério (d) reete a distânciadas fontes evaporativas que deram origem as chuvas. Massas de ar sujeitas a vários episódiosconsecutivos de condensação e evaporação produzem valores mais altos de d. Para esseperíodo, na região dos reservatórios há indicação de mistura da chuva com o vapor d'águalocal e o excesso de deutério é menor.

Nesta análise, o efeito quantidade tem predominância na caracterização isotópicas daschuvas dessa região.

Entre França e Morro do Chapéu tem-se uma barreira orográca composta pela Serrada Madalena (850 m), Serra das Almas (1002 m) e Serra Santa Cruz (925 m), o que justicaa ocorrência de precipitação total anual maior em França do que nas outras localidades.As chuvas orográcas ocorrem quando os ventos quentes e úmidos, soprando geralmentedo oceano para o continente, encontram uma barreira montanhosa, elevam-se e se resfriamadiabaticamente havendo condensação do vapor, formação de nuvens e ocorrência de chuvas.São chuvas de pequena intensidade e grande duração, que cobrem pequenas áreas. Assim osvalores isotópicas de Morro do Chapéu apresentam um excesso de deutério maior, sugerindoque as chuvas têm sua origem de regiões mais distantes e devem ter contribuições de massas


de ar continentais, cando com características mais negativas.

Outro ponto a ser discutido é a presença do efeito altitude nas chuvas, uma vez queo coletor de Morro do Chapéu encontra-se a 1.008 metros do nivel do mar, enquanto o deSão Domingos a 300 metros. Para a ocorrência de chuvas mais intensas esse efeito não foiidenticado. Os valores de δ18O e δD médios ponderados, com o peso da ponderação sendo aaltura de chuva precipitada, variam conforme apresentado na Figura 3.10(a) e (b) que indicao efeito altitude e da continentalidade entre Morro de Chapéu(MC) e São Domingo(SD). Paraos pontos de coleta da chuva nas margens dos reservatórios (FR e SJJ) os valores isotópicosmédios ponderados não reetem a ocorrência desses efeitos. Isto ocorre pela inuência doambiente do lago na composição isotópica da chuva local.

(a) (b)

Figura 3.10: Variação isotópica da Precipitação na bacia do rio Jacuípe - EfeitoAltitude (a) e Efeito Continentalidade (b)

Comparando os mecanismos de formação de chuva na região no período de julho de 2006a outubro de 2007 com os valores isotópicos mensais dessas chuvas verica-se um compor-tamento padrão para os vários tipos de chuva. As chuvas convectivas apresentam valoresisotópicos empobrecidos em isótopos pesados, sendo os valores mais empobrecidos para chu-vas mais intensas. Para as chuvas da formação de nebulosidade estratiforme associada aoefeito de brisa, os valores isotópicos se apresentam signicativamente positivos. As chuvasprovenientes de VCAN e cavados também proporcionam valores isótopos empobrecidos. Co-mo a amostra de água é coletada para representar a média mensal, as chuvas provenientesde mais de um sistema formador se misturam atenuando os valores isotópicos.

As chuvas frontais têm tendência mais enriquecida em isotópos pesados que as convec-tivas e mais empobrecidas que as chuvas provenientes de efeito de brisa. Pode-se, então,caracterizar as chuvas da região como com tendências a serem mais empobrecidas isotopi-camente nos períodos de outubro a março (período de chuvas intensas) e tendências maispositivas para o semestre restante (período com pequena intensidade de precipitação), o que


indica que o efeito quantidade dene os valores isotópicos da chuva.

Os resultados encontrados são similares aos do estudo de Mayr et al. (2007) no semi-áridoda Argentina que identica que a composição isotópica das precipitações são determinadaspredominantemente pela quantidade precipitada e pela fonte de umidade da área.

A linhas meteóricas de Morro do Chapéu e de São Domingos estão compatíveis com alinha meteórica média do Nordeste do Brasil apresentada por Salati et al. (1971):

δD = 8, 2± (0, 8)δO18 + 10± (2)(ooo) (3.2)

Enquanto as linhas meteóricas de França e São José do Jacuípe estão compatíveis como resultado apresentado por Matsui (1978) para a bacia do rio Pajeú(PE) de:

δD = 6, 4δO18 + 5, 5(ooo) (3.3)

3.2 Caracterização isotópica do escoamento supercial

na bacia do Rio Jacuípe

Para monitorar o rio Jacuípe e caracterizar o escoamento na bacia quanto a sua origem nosperíodos secos e úmidos, foram realizadas cinco campanhas entre julho de 2006 e novembrode 2007. Os resultados e discussões encontram-se descritos a seguir. A Tabela 3.6 apresentaos valores isotópicos determinados nas cinco campanhas.

3.2.1 Resultados da 1a campanha

Na primeira campanha, realizada em julho de 2006, foram percorridos exclusivamente trechosdo rio principal e auentes da nascente, fazendo uma investigação global da bacia e traçandoseu perl de comportamento para denir o programa de monitoramento para a pesquisa. AFigura 3.11 e a Figura 3.12 apresentam a variação espacial dos isótopos estáveis da água naprimeira campanha de campo.

Com base nas observações em campo e valores obtidos das composições isotópicasverica-se que o rio Jacuípe apresenta uma nascente (RJ1) antropizada com acentuada degra-dação e negativa isotopicamente, próxima ao valor isotópico do poço Oiti (AQ1), localizadonas proximidades. Isso indica que, no período analisado (julho de 2006), a nascente repre-sentava alimentação de água subterrânea. Entretanto, essa nascente não conseguia formar orio devido a quantidade de poços perfurados na região.


Figura

3.11:Va

riaçãodo

δ18O

na1a

campanh

a


Figura

3.12:Va

riaçãodo

δDna

1acampanh

a


Tabela 3.6: Valores isotópicos dos pontos amostrados nas cinco campanhas1a campanha 2a campanha 2a' campanha 3a campanha 4a campanha 5a campanha

Amostra (jul/06) (nov/06) (dez/06) (abr/07) (jul/07) (nov/07)

δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δD

RJ1 − 3,2 − 20 - - - - - - - - -

RJ2 − 0,9 − 7 − 3,2 − 19 - - − 1,8 − 12 − 3 − 17 − 17

RJ3 − 0,9 − 4 − 0,4 − 2 - - − 1,2 − 10 − 0,3 − 5 + 7

RJ4 - - − 0,4 0 - - − 1,4 − 10 − 0,4 − 2 − 1

RJ5 - - − 0,5 0 - - − 1,8 − 14 − 0,8 − 4 − 5

RJ6 - - - - - - − 2 − 13 − 0,7 − 4 − 6

RJ7 - - − 0,3 − 1 - - - - - - -

RJ8 - - − 1,7 − 8 - - − 0,9 − 7 + 0,7 + 2 + 17

RJ9 + 3,8 + 18 − 0,4 0 + 0,7 0 + 3,8 + 17 + 3,2 + 14 -

RJ10 - - - - 0 − 1 - - - - + 20

RJ11 - - - - + 0,4 0 + 1,8 + 4 + 3,8 + 15 + 21

RJ12 - - - - − 0,5 − 5 − 0,5 − 5 − 0,8 − 6 − 7

FR6 − 0,6 − 2 + 0,2 + 1 + 0,7 + 4 - - − 2,2 − 16 − 9

SJ5 + 4,1 + 20 + 3,8 + 19 + 3,2 + 21 + 4,1 + 19 + 2,6 + 12 + 11

AF1 − 1,5 − 8 − 0,2 + 0 - - − 2,3 − 18 + 4,2 + 19 + 63

AF2 − 0,9 − 4 + 3,7 + 14 - - − 2,3 − 19 − 1,2 − 11 + 9

AF3 − 1,1 − 7 + 1,8 + 10 - - − 2,2 − 18 − 0,2 − 5 -

AF4 - - + 6,4 + 30 - - - - - - -

AF5 - - - - - - − 0,5 − 7 - - + 32

AF6 - - − 1,5 − 8 - - − 0,6 − 5 + 2,3 + 9 + 30

AF7 - - - - - - + 2,4 + 9 + 5,3 + 24 + 47

AF8 - - - - - - + 1,4 + 4 + 5,4 + 21 -

AQ1 − 4,1 − 25 − 4 − 25 - - - - - - -

AQ2 - - − 1,4 − 5 - - − 1,4 − 12 − 1,6 − 11 − 36

O ponto RJ2, a 65 km da nascente (medida do curso d'água), já demonstra os efeitos dofracionamento isotópico pela evaporação das águas meteóricas, com valores mais positivosem 13 ooo para o δD do que a nascente principal.

Nessa campanha foi vericado o enriquecimento das águas ao longo do rio, principalmenteapós o reservatório de São José, os valores de δD variaram de −2 ooo (reservatório de França)para +20 ooo (reservatório de São José do Jacuípe). A barragem de Angelim (AF3), apesarde ter um grande espelho d'água exposto, não apresenta águas afetadas pela evaporação,possivelmente pela contribuição permanente do rio Preto que tem seu escoamento regidopelas águas subterrâneas. O rio Ferro Doido (AF2) apresentou nesse período águas maisafetadas pela evaporação que a da barragem e seu curso d'água não tinha uxo suciente paraatingir o rio principal, indicando que seu escoamento não é dominado pela água subterrânea.O reservatório de França, nesse período, traz um valor isotópico que reete as águas negativasda sua área de drenagem sujeitas a exposição da evaporação, tornando-as mais positivas que


águas da chuva. Já o reservatório São José apresenta águas mais afetadas pela evaporaçãodevido a sua dimensão e tempo de residência de suas águas, além de não ter a composiçãoisotópica da descarga de fundo inuenciada diretamente pelas águas de sua área de drenagemnesse período.

O ponto RJ3 (Manguinhas) segue a composição isotópica do reservatório de França, assimcomo RJ9 (Gavião) segue a composição de São José, com valores isotópicos ligeiramente maisempobrecidos (2 ooo para o δD), podendo ser tanto pela contribuição da área de drenagemadjacente de águas mais negativas, como por contribução de esoamentos subterrâneos.

Nesse período os valores isotópicos indicam que o escoamento do rio é controlado, notrecho alto, pelas águas dos lençóis subterrâneos e escoamentos subsuperciais dos auentesperto a nascente, no trecho médio pelo reservatório de França e no trecho baixo pelo reser-vatório de São José. Análises em mais pontos do rio principal nos trechos médio e baixo sãonecessárias para maiores denições, assim como investigação da contribuição dos auentesao escoamento.

A linha de evaporação local demonstra que as águas do rio Jacuípe são afetadas pelaevaporação, com inclinação (5,5), menor que a LMG, sendo os valores mais evaporados, quefornecem a tendência da linha local, as águas após o reservatório de São José (Figura 3.13).

Figura 3.13: Linha de Evaporação Local na 1a campanha



Para a segunda campanha foi denida a necessidade de monitoramento dos principais au-entes do trecho do rio Jacuípe entre os reservatórios de França e São José, uma vez que foiidenticado o pico de elevação da salinidade nas proximidades da barragem de Manguinhas(RJ3). A viagem foi dividida em duas etapas, realizadas em novembro e dezembro de 2006.Uma englobou o trecho alto da bacia até Gavião (RJ9) e a outra deste ponto até Feira deSantana, na conuência com o Paraguaçu. Foi feito réplica do ponto de monitoramento, RJ9,e das descargas de fundo dos reservatórios para compatibilização das etapas da campanha.Os pontos monitorados estão apresentados na Figura 3.14 e na Figura 3.15. Em novembrohouve um evento de chuva logo após a primeira coleta. Nesse período, os auentes nãoatingiam o rio principal. Foi incluída a análise da água de uma minação (AQ2) no trechomédio da bacia para comparação com os resultados obtidos nos rios.

A Figura 3.16 ilustra o comportamento da linha de evaporação local nesta campanha.

Nessa campanha, observa-se uma redução de 12 ooo nos valores do δD da segunda cam-panha para o ponto de coleta RJ2 (Cachoeira Domingos Lopes). Como nessa área não houveocorrência de chuvas, os rios, a montante desse ponto, caram mais enriquecidos isotopica-mente, com exceção do poço Oiti (AQ1), que apresentou δD igual a −25 ooo. Há indicaçãoque as águas da cachoeira são provenientes de contribuições subterrâneas nesse período.

Os valores isotópicos dessa campanha conrmam a dinâmica do uxo dos rios do semi-árido, ou seja, extremamente dependente da ocorrência de chuva e com escoamentos rápidosdevido às características do embasamento cristalino. A composição isotópica de suas águasnão seguiu a tendência natural de enriquecimento ao longo do curso do rio, segue valoreslocalizados devido as chuvas recentes que ocorreram no nal de outubro e início de novembrona região.

O auente rio do Ouro (AF6), mais extenso auente do rio Jacuípe, foi amostrado nessacampanha e apresentou valores isotópicos próximos ao da chuva ocorrida em França em ou-tubro. Entretanto, não estava com escoamento suciente para atingir o rio principal. Para ospontos FR6, AF3 e SJ5 não houve alteração por representarem amostragem nos reservatóriosque devido ao tempo de residência das águas armazenadas e tamanho dos reservatórios nãosofreram renovação com as chuvas recentes. Nesse trecho observou um pequeno enriqueci-mento nos isótopos pesados devido a inuência mais signicativa da evaporação.

O mesmo comportamento de redução no enriquecimento das águas ocorreu nos pontosà jusante do reservatório de São José do Jacuípe.


Figura

3.14:Va

riaçãoespacial

doδ1

8O

na2a

campanh

a


Figura

3.15:Va

riaçãoespacial

doδD

na2a

campanh

a



A linha de evaporação local apresentada na Figura 3.16 mostra uma tendência de serlevemente mais afetadas pela evaporação que a campanha anterior, mudando a inclinação de5,47 para 4,92, apesar da ocorrência de chuvas, uma vez que o período entre as campanhasfoi mais quente, com inuência maior das taxas de evaporação nas águas armazenadas dosreservatórios.


A terceira campanha ocorreu em abril de 2007 e possibilitou a caracterização do períodochuvoso da região, com os auentes escoando e atingindo o rio principal. Foram identicadoscinco auentes no trecho entre os reservatórios de França e São José do Jacuípe. Esse períodotambém foi caracterizado pelo vertimento dos reservatórios. Os pontos monitorados estãoapresentados na Figura 3.17 e Figura 3.18.

Verica-se nessa campanha uma redução dos valores isotópicos das nascentes, reetin-do as recargas dos aqüíferos pelas chuvas negativas de fevereiro de 2007, que renovam aságuas armazenadas na barragem do Angelim (AF3) e conferiram valores mais positivos paraa Cachoeira Domingos Lopes, uma vez que com a ocorrência das chuvas passa a recebercontribuições do escoamento supercial da área de drenagem.

As águas do rio Jacuípe permanecem empobrecidas até a entrada do reservatório de São


José. Apenas os auentes com reservatórios guardam valores mais positivos devido a misturadas águas meteóricas com águas afetadas pela evaporação. O reservatório de São José elevouseu nível signicativamente o que necessitou a abertura total das válvulas de descarga defundo. Isso gerou em Gavião (RJ9) o escoamento das águas afetadas pela evaporação doreservatório (isotopicamente mais enriquecidas), reduzindo a inuência desse sistema no rioem Riachão do Jacuípe (RJ11), onde as águas das chuvas contribuíram para a vazão do rio.

A linha de evaporação do rio Jacuípe para o período da coleta continua fortementeinuenciada pelas águas afetadas pela evaporação dos reservatórios. Verica-se apenas umaumento na inclinação da reta local em comparação com a campanha anterior, retornandoa valor maior que 5, inuenciado pela ocorrência da chuva. A Figura 3.19 ilustra essecomportamento.


Figura

3.17:Va

riaçãoespacial

doδ1

8O

na3a

campanh

a


Figura

3.18:Va

riaçãoespacial

doδD

na3a

campanh

a




Em agosto de 2007 foi realizada a quarta campanha, sendo monitorados os pontos da cam-panha anterior. Neste período os auentes não atingiam mais o rio principal. A Figura 3.20e a Figura 3.21 apresentam os valores isotópicos encontrados nesta campanha.

Verica-se nessa campanha como o escoamento do semi-árido é regido pela ocorrênciadas chuvas. Essa ocorrência se dá de forma concentrada, esse escoamento é rápido. Amaioria dos rios apresentava suas vazões cortadas, cando apenas a presença do escoamentosubsupercial que ainda contribuía para o escoamento do rio principal. Os reservatóriostiveram parte de suas águas renovadas, apenas a descarga de fundo do reservatório do França(FR6), demonstra uma renovação completa da águas. A linha local ainda aparece cominclinações menores que a LMG.

A Figura 3.22 apresenta a Linha de Evaporação Local na 4a campanha.


Figura

3.20:Va

riaçãoespacial

doδ1

8O

na4a

campanh

a


Figura

3.21:Va

riaçãoespacial

doδD

na4a

campanh

a




A última campanha, realizada em novembro de 2007, possibilitou a caracterização do períodomais seco da região para a presente pesquisa, com as nascentes secas e a vazão do rio reduzida,assim como os níveis dos reservatórios. A Figura 3.23 apresenta a variação do δD nestacampanha ao longo da bacia.

No trecho alto da bacia apenas a Cachoeira Domingo Lopes (RJ2) apresentava vazão ecom δD negativo, reforçando a conclusão de que seu escoamento no período seco é provenientede lençóis subterrâneos. A Barragem Angelim (AF3) apresentou uma elevação nos valoresisotópicos, indicando uma redução nos níveis dos aqüíferos, que contribuíam para manter umaágua acumulada mais empobrecida em isótopos pesados, e revelando a ação da evaporaçãoem suas águas. Nessa campanha observa-se uma elevação dos valores isotópicos nas águasdos auentes. Apenas os reservatórios devido ao tempo elevado de mistura e de residênciade suas águas apresentaram redução dos isótopos pesados no ponto coletado (FR6 e SJ5)referente à suas descargas de fundo.

O ponto AQ2 apresentou o valor mais empobrecido encontrado para a bacia nesta pes-quisa (δD igual a −36 ooo), congurando que a amostragem não contém contribuição deáguas superciais. Essa característica possibilita avaliar a presença de sais exclusivamentereferente a água subterrânea e sua contribuição na qualidade da água do rio Jacuípe.


Figura

3.23:Va

riaçãoespacial

doδD

na5a

campanh

a


3.2.6 Análise geral dos resultados

Para a caracterização das águas superciais da bacia do rio Jacuípe, no período estudado, foitraçada a linha de evaporação local que reete as características de bacias do semi-árido compredominância de águas afetadas pela evaporação em seus mananciais, inclusive na épocamais chuvosa e úmida (Figura 3.24). A inclinação da linha foi de 5,1 para as análise dasquatro campanhas.

Figura 3.24: Linha de Evaporação Local - todas as campanhas

Para complementação do entendimento da origem do escoamento foi realizada uma aná-lise por ponto, possibilitando a caracterização das alterações no comportamento de um dadoponto com a variação climática de cada período. A Figura 3.25 e a Figura 3.26 ilustram aevolução espacial do δ18O e δD ao longo do rio Jacuípe. A Tabela 3.7 apresenta as distânciasdos pontos amostrados no rio Jacuípe em relação a sua nascente.

A nascente perene do rio Jacuípe ca na Cachoeira Domingos Lopes (RJ2), lugar quereúne as diversas nascentes intermitentes desse rio, com contribuição permanente do rioPreto, que percorre alguns trechos em cavernas. O comportamento isotópico desse local,monitorado no período chuvoso e seco, revela que durante o período seco a maior contribuiçãopara o escoamento do rio são as águas subterrâneas. No período das chuvas passa a ser oescoamento supercial, permanecendo assim até que esse seque. No ano de 2006 as chuvasocorreram distribuídas entre os meses de março e abril, num total de 352 mm. A coletarealizada em julho ainda reetiu o escoamento supercial com valores isotópicos semelhantes


Figura

3.25:Evoluçãoespacial

doδ1

8O

aolongodo

rioJacuípe


Figura


doδD

aolongodo

rioJacuípe


Tabela 3.7: Distâncias (Km) dos pontos amostrados no rio Jacuípe em relação anascente

Amostra Localidade Distância da nascente (Km)

RJ1 Nascente 0

RJ2 Cachoeira Domingos Lopes 65,5

FR6 Descarga de fundo reservatório França 115,0

RJ6 Palmeirinha 144,6

RJ5 Cigana 155,6

RJ4 Umbuzeiro 171,1

RJ3 Manguinhas 174,0

RJ8 Morrinhos 187,2

SJ5 Descarga de fundo reservatório São José 220,5

RJ7 Estrada SJ/Gavião 240,0

RJ9 Ponte - Gavião 260,5

RJ10 Barreiros 300,0

RJ11 Ponte - Riachão do Jacuípe 354,3

RJ12 Ponte - Feira de Santana 442,9

para os três cursos d'água monitorados que contribuem para a cachoeira. Em 2007 as chuvasocorreram concentradas em fevereiro, num total de 329 mm, alterando a composição desseponto amostrado.

No trecho do rio entre os reservatórios de França e São José a composição isotópica daágua tem um comportamento similar entre as localidades de Palmeirinhas (RJ6) e Cigana(RJ5), não havendo variação espacial, apenas temporal. Após as chuvas de fevereiro, nacampanha de abril, o valor isotópico desses pontos reetiu a composição da chuva mostrandoque a vazão do rio é proveniente dessa entrada de água. Na campanha seguinte (agosto/2007)a evaporação tornou a água mais positiva nesse trecho indicando que não há contribuiçãoda água subterrânea para a vazão do rio. Há também contribuição das chuvas que sãopositivas misturadas as águas negativas do reservatório. Na quinta campanha acontece oempobrecimento da água que sai do reservatório (FR6) com água mais negativa, indicando acontribuição maior das águas armazenadas para o uxo do rio em relação ao período anterior.Essa análise caracteriza também o tempo de escoamento do rio.

No próximo ponto de análise, RJ4, perto da localidade de Umbuzeiros, o rio Jacuíperecebe em período de chuvas intensas, a contribuição do seu maior auente que traz águasmais positivas que as do rio principal, o rio do Ouro (AF6), assim como do rio Grande (AF8)que também é positivo, mas não tem sua vazão sustentada por muito tempo. AF6 apresentou−5 ooo para o valor de δD em abril de 2007, enquanto o rio principal apresentava −14 ooo,já o AF8 apresentava +4 ooo.


A comparação entre os pontos RJ3 e RJ4, distante 3 km um do outro, possibilita vericara contribuição do auente rio dos Patos (AF5) e o impacto de pequenos reservatórios aolongo do rio, uma vez que RJ3 é amostrado no lago do reservatório de Manguinhas. Apósa ocorrência de chuvas intensas os valores isotópicos são próximos aos das chuvas e desseauente que tem caráter efêmero. No período de transição, quando as chuvas são maisescassas e positivas, o rio ca com águas mais afetadas pela evaporação que o reservatório deFrança. O valor isotópico medido em RJ3, apesar de ser referente a águas armazenada emum reservatório de pequeno porte, nas primeiras campanhas apresentou um empobrecimentoem δD em relação ao ponto anterior, mostrando a contribuição das chuvas do período. Nascampanhas seguintes verica-se um aumento do δD, que passa de −10 ooo em abril para+7 ooo em novembro, enquanto que em RJ4 passa de −10 ooo em abril para −1 ooo emnovembro. Essa variação reete a inuência do barramento de Manguinhas existente nestetrecho do rio.

Na campanha de agosto, quando o nível dos aqüíferos ainda estão reetindo as chuvasde fevereiro de 2007, o ponto RJ3 mostra-se mais negativo que RJ4, indicando contribuiçãode águas mais profundas.

Próximo a localidade de Morrinhos, depois do barramento de Manguinhas (RJ3), foiamostrado o ponto RJ8, onde a água está mais afetada pela evaporação, indicando que nãohá mais contribuição predominante da água do reservatório de França para a vazão do rioneste ponto.

Para novembro de 2006, a região entre França e São José do Jacuípe apresentou chuvasignicativa e com valores mais negativos do que em Morro do Chapéu e França, o queocasionou valores isotópicos mais negativos em trechos mais a jusante de Sào José. Nos outrosperíodos seguiu a tendência de car mais positivo com o aumento da área de drenagem. Emabril de 2007 (terceira campanha) o ponto RJ8 recebeu contribuição do auente rio Sanharol(AF7), entretanto apresentou composição isotópica similar a da chuva, sendo a vazão formadapredominantemente por essas águas pluviais, com menor contribuição do AF7, uma vez queo rio Sanharol, tem água mais positiva, devido à alta residência das águas no reservatóriolocalizado em seu curso. Entre RJ3 e RJ8 houve um enriquecimento em deutério de +3 ooonesta campanha.

O comportamento do rio entre RJ3 e RJ8 ca então caracterizado por acompanhar acomposição das águas meteóricas, pois no período de chuvas mais intensas ca mais negativae no período de chuvas escassas mais positivas, como ocorre com as próprias águas dessaschuvas. Reete ainda a evaporação ocorrida na sua área de drenagem. Na campanha denovembro de 2007 a variação entre as composições isotópicas do deutério entre RJ3 e RJ8


foi de +10 ooo.

No ponto amostrado próximo a cidade de Gavião (RJ9), há um acréscimo de água enri-quecida logo após o período das chuvas. Isso ocorre indicando que a vazão é proveniente doreservatório e que em novembro de 2006 foi da chuva ocorrida só nessa área misturada comáguas vindas do reservatório. O tempo de escoamento desse ponto relativo à contribuiçãode chuvas intensas é rápido e os auentes que contribuem para esse ponto param de corrernum período curto de tempo. Em abril de 2007, conrma-se a inuência da barragem nesseponto, que apresenta valores de +17 ooo, contrastando com os valores negativos dos demaispontos do rio e compatível com o valor de +19 ooo medido na descarga de fundo do São José.

Em Riachão do Jacuípe (RJ11), devido a maior área de drenagem, as águas cam menosenriquecidas em isotópos pesados, até que águas do reservatório sejam predominante navazão dessa seção. Quando o rio encontra o Paraguaçu (RJ12) suas águas se encontram comum volume maior que não é percebido variação no período estudado. Todas as análises acimarearmam a alta variabilidade espacial da precipitação e do escoamento no semi-árido.

A Tabela 3.8 sintetiza a origem do escoamento nos pontos monitorados ao longo do rioJacuípe.

Tabela 3.8: Origem do escoamento nos pontos monitorados ao longo do rio Jacuípe

Amostra Localidade Origem predominante do escoamentoPeríodo chuva intensa Período seco

RJ1 Nascente principal água subterrânea água subterrâneaRJ2 Cach. Domingos Lopes chuva água subterrâneaRJ3 Manguinhas Chuva+rio dos Patos água armaz. + água sub.RJ4 Umbuzeiro Chuva+rio do Ouro +rio Grande Area de drenagemRJ5 Cigana chuva Reservatório FRRJ6 Palmeirinha chuva Reservatório FRRJ7 Gavião/SJ chuva Reservatório SJRJ8 Morrinhos Chuva+rio Sanharol Area de drenagemRJ9 Gavião Reservatório SJ Reservatório SJRJ10 Barreiros chuva Reservatório SJRJ11 Riachão do Jacuípe chuva Area de drenagemRJ12 Ponte - Feira de Santana Rio Paraguaçu Rio Paraguaçu


3.3 Caracterização isotópica dos reservatórios da bacia

do rio Jacuípe

3.3.1 Bacia Experimental do rio do Cedro

A bacia experimental foi monitorada mensalmente a partir do mês de outubro de 2006 paraestudos mais detalhados do comportamento hidrológico de pequenos reservatórios do semi-árido. Os resultados encontrados estão apresentados na Tabela 3.9, na Figura 3.27 e naFigura 3.28.

Tabela 3.9: Valores isotópicos dos reservatórios da bacia experimentalData Reserv. São Domingos Reserv. Nenenzinho Reserv. Flori

δ18O δD δ18O δD δ18O δD

5/7/2006 +6,1 +32 +3,6 +19 +2,3 + 12

7/10/2006 +6,5 +36 +7,8 +40 +7,1 + 34

7/11/2006 +6,3 +35 +2,9 +16 +7,1 +35

5/12/2006 +5,9 +28 +0,9 +2 +0,5 +1

11/1/2007 +7,2 +38 +6,4 +26 +6,1 +24

1/2/2007 +8,2 +40 +9,1 +38 +9,2 +37

9/3/2007 −2,3 −31 −6,4 −57 −7 −593/4/2007 −1,7 −24 −3,4 −32 −3,5 −388/5/2007 −0,4 −13 −0,4 −18 −0,6 −213/6/2007 +0,2 −10 +0,8 −12 +0,9 −126/7/2007 +1 −3 +2,7 +6 +2,9 +7

1/8/2007 +1,7 +2 +3,7 +11 +4,9 +12

5/9/2007 +3,1 +8 +5,1 +21 +5,9 +23

5/10/2007 +3,7 +13 +6,5 +30 +7 +29

9/11/2007 +4,5 +19 +8,2 +41 +10 +49

O comportamento dos reservatórios da bacia experimental apresenta forte correlaçãocom a variabilidade climática local, ou seja, a ocorrência de chuvas intensas renova suaságuas que passam a ter a composição isotópica da chuva. Com a ação da evaporação, essaságuas vão se tornando enriquecidas em isótopos pesados. Para a ocorrência de chuvas menosintensas, porém negativas, verica-se uma variação na composição das águas armazenadas.Na ocorrência das chuvas frontais ou ciclônicas, que são positivas isotopicamente suas águasse tornam mais positivas tanto devido a ação da evaporação quanto pela entrada dessaschuvas com águas mais enriquecidas em isótopos pesados.

O reservatório de São Domingos, de maior dimensão, apresenta um comportamento maisestável em relação aos outros dois reservatórios da bacia experimental e suas águas não foramtotalmente renovadas com a chuva de fevereiro de 2007.


Figura 3.27: Evolução temporal do δ18O na bacia experimental

Figura 3.28: Evolução temporal do δD na bacia experimental

Entre os reservatórios de Nenenzinho e Flori não é vericada diferença signicativa rela-tiva ao comportamento isotópico frente à ocorrência de chuva e aos processos de evaporaçãonos três primeiros meses de análise. Somente para o mês de outubro que se caracterizoucomo o mais seco, sem ocorrência de evento chuvoso, há uma diferença de comportamen-to. Suas águas armazenadas apresentaram um enriquecimento de +35 ooo (Nenenzinho) e+42 ooo (Flori) para o deutério. O Flori tem um terço da capacidade de armazenamento em


Nenenzinho.

A linha de evaporação local (Figura 3.29) demonstra que a evaporação tem papel im-portante nas perdas de água dos reservatórios uma vez que apresenta inclinação menor quea LMG, indicando o processo evaporativo. As linhas de evaporação para cada reservatórioseparadamente estão apresentadas na Figura 3.30, Figura 3.31 e Figura 3.32.

Figura 3.29: Linha de evaporação local - Bacia experimental

Figura 3.30: Linha de evaporação local - Reservatório São Domingos


Figura 3.31: Linha de evaporação local - Açude Nenenzinho

Figura 3.32: Linha de evaporação local - Açude Flori

Comparando a linha de evaporação para cada reservatório tem-se uma menor inclinaçãopara o menor reservatório, sugerindo que suas águas são mais afetadas pelos processos deevaporação. Outro fator importante de ser avaliado é a inércia da massa de água frente aesse processo, uma vez que o reservatório de São Domingos tem suas águas menos afetadaspelo processo de evaporação. A diferença da qualidade da água, relativa a presença de saisentre os reservatórios de Flori (doce) e Nenenzinho (salgado), não interfere nos efeitos da


evaporação.

Essa análise conrma a abordagem de que para o semi-árido, que tem signicativasperdas por evaporação de suas águas, a construção de inúmeros pequenos reservatórios éuma alternativa inadequada.

Cálculo das perdas por evaporação pelo processo de Rayleigh

Para avaliação das perdas por evaporação das águas armazenadas na bacia experimentalfoi utilizado o modelo de destilação de Rayleigh que calcula a fração remanescente do volumearmazenado (f ) após perdas por evaporação a partir da variação da composição isotópicaem um dado intervalo de tempo.

O reservatório de Nenenzinho, por ter a curva cota-área-volume denida, foi utilizadopara vericação da consistência dos valores de evaporação diária. Primeiro foi realizada umaanálise mensal, utilizando o período mais seco com menos interferência das precipitações,ocorrido de julho a outubro de 2007, sendo este último mês o único sem nenhuma contribuiçãode precipitação. Para os cálculos foram considerados o fracionamento de equilíbrio e ofracionamento cinético.

Os dados utilizados para temperatura e umidade do ar referem-se a valores da estaçãoclimatológica da bacia experimental.

De posse da fração remanescente do volume armazenado (f ) calculou-se a evaporaçãoreal (E1), em mm/dia, em função do espelho d'água no período. Devido as chuvas de junhoapresentarem valores isotópicos positivos, essa metodologia não cou indicada para esse mês,dada a maior interferência das chuvas nos valores isotópicos do lago do reservatório. As águasdos reservatórios apresentavam valores negativos e as chuvas do período valores positivos,provocando um enriquecimento adicional nas águas armazenadas sem ser proveniente daevaporação.

Para vericação da consistência dos valores obtidos foi aplicado o Método de Penman(1948) para cálculo de evaporação potencial (E2) apresentada no Capítulo 2, utilizandodados de temperatura e umidade do ar, radiação global e velocidade do vento da estaçãoclimatológica da bacia experimental.

Os valores obtidos para a evaporação mensal no reservatório de Nenenzinho estão apre-sentados na Tabela 3.10.

Para uma melhor análise da metodologia, foi calculado ainda um valor total da fraçãoremanescente (f) para o período de julho a outubro de 2007, utilizando o valor isotópico daamostra do mês de junho e da amostra coletada no início de novembro, obtendo uma fração


Tabela 3.10: Evaporação mensal no reservatório de NenenzinhoMês f E1(mm/dia) T(oC) h(ar) (%) P(mm) E2(mm/dia)

jun/07 0,831 5,8 21,6 78,3 60,7 2,6jul/07 0,933 2,6 21,6 75,0 31,7 2,9ago/07 0,891 3,2 21,7 71,1 59,4 3,4set/07 0,900 3,3 22,2 71,2 47,0 3,7out/07 0,881 3,4 25,0 60,7 0,0 4,6

remanescente em novembro de 2007 de 0,66 do volume armazenado em julho de 2007, querepresenta uma evaporação diária média para o período de 3,7 mm/dia. A fração remanes-cente calculada refere-se à variação de volume ocorrida no reservatório devido exclusivamentea perdas por evaporação.

Vericada a consistência dos resultados para o período de julho a outubro de 2007 coma comparação com os valores obtidos para a evaporação potencial resultado da aplicaçãodo método de Penman, foi aplicado o modelo de destilação de Rayleigh para determinar asfrações remanescente dos reservatórios de São Domingos (f SD) e Flori (f FL)(Tabela 3.11).

Tabela 3.11: Frações remanescente dos reservatórios de São Domingos e FloriMês f SD f FL

jul/07 0,944 0,899ago/07 0,916 0,901set/07 0,948 0,925out/07 0,937 0,797

Para uma análise do comportamento médio dos reservatórios no período de julho a outu-bro de 2007, foi calculada a fração remanescente total para novembro do volume armazenado,obtendo-se o valor de 0,77 para o São Domingos e 0,60 para o Flori, o que representa umaevaporação de 40 % do volume armazenado no reservatório de Flori em apenas quatro meses.

Comparando os valores encontrados para os três reservatórios verica-se que o menorreservatório, onde a razão área supercial/volume é maior, está mais sujeito a perdas porevaporação, proporcionalmente ao seu volume armazenado. A relação entre a evaporação reale a potencial, obtida a partir da análise do comportamento do reservatório de Nenenzinhono período de análise é de 0,9 para o mês mais úmido (julho) e de 0,74 para o mês mais seco(outubro).

3.3.2 Reservatório França

O reservatório de França foi amostrado em três pontos ao longo do seu lago (FR3, FR4 eFR5) em seis campanhas de campo e na sua descarga de fundo (FR6) nas quatro últimas


campanhas e todo início de mês. Para complementar a análise, foram amostrados dois pontosa montante (FR1 e FR2), identicando os valores isotópicos da vazão auente ao lago. Osresultados estão apresentados na tabela 3.12.

Tabela 3.12: Valores isotópicos do Reservatório do FrançaData FR1 FR2 FR3 FR4 FR5 FR6

δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD

19/6/2006 - - - - −0,7 −5 −0,8 −5 −0,5 −4 - -

24/9/2006 - - - - +0,2 0 0,0 0 +0,3 0 - -

10/12/2006 −0,5 −5 −0,6 −6 0,0 −2 −0,1 −2 −0,1 0 +0,3 +1

16/3/2007 −2,5 −17 −2,4 −16 −4,0 −26 −4,3 −29 −4,2 −28 −1,8 −1527/5/2007 −1,3 −8 −0,8 −4 −2,7 −18 −2,9 −20 −2,5 −19 −2,9 −2117/9/2007 −0,2 −3 +0,2 0 −1,0 −8 −1,6 −11 −1,7 −12 −1,5 −11

Para caracterização da evolução espaço-temporal dos isótopos do reservatório do Françae entendimento do seu comportamento hidrológico foram gracados os resultados obtidospara os seis pontos de amostragem em função das datas das coletas, conforme apresentadona Figura 3.33 e Figura 3.34.

Figura 3.33: Variação temporal do δ18O no Reservatório de França

A Figura 3.33 e a Figura 3.34 mostram um acompanhamento das variações entre δ18Oe δD em todos dos pontos amostrados com tendência de enriquecimento nos períodos secose empobrecimento no período chuvoso, mostrando a inuência da evaporação nas águasarmazenadas. Os pontos amostrados no lago têm comportamento similar, mas com umadefasagem de escoamento e mistura para o ponto FR5 (mais próximo a barragem) devido à


Figura 3.34: Variação temporal do δD no Reservatório de França

inuência das vazões auentes serem mais diretas nos outros dois pontos (FR3 e FR4), e aotempo de escoamento desse volume auente ser maior para atingir o ponto mais distante dolago.

Com a ocorrência das chuvas intensas do mês de fevereiro de 2007, as águas mais super-ciais armazenadas no lago caram negativas, da ordem dos valores encontrados para a chuvaocorrida, tornando o reservatório mais negativo que as águas de escoamento supercial desua área de drenagem, em março de 2007. Apenas a descarga de fundo apresentou valoresmais positivos indicando que em março não havia ocorrido uma mistura completa das águasdo reservatório, o que foi vericado na próxima campanha em maio de 2007, entretanto oreservatório conserva a característica mais negativa que as águas de escoamento.

Em setembro de 2007, verica-se um enriquecimento signicativo das águas armazena-das, na ordem de 10ooo para o δD, proveniente das perdas de água por evaporação, das águasde escoamento mais positivas que continuaram auindo ao lago e por contribuição diretadas chuvas do período que se caracterizam por valores isotópicos positivos. A inuência davazão de entrada é percebida pela elevação dos valores encontrados para o ponto FR3 apósa ocorrência da chuva em contraponto ao período anterior, quando o valor mais enriquecidofoi o FR5 e que nessa campanha se tornou o mais negativo. Sugere-se, dessa forma, paraanálise do volume evaporado a partir da variação isotópica a consideração dos valores doponto de coleta FR5, minimizando a inuência da vazão de entrada.

A aplicação do modelo de destilação de Rayleigh no ponto FR5, para o período entre as


coletas de maio e setembro de 2007, o mais seco dentre as campanhas com chuvas mensaisinferiores a 47 mm, apresentou uma evaporação media diária de 3,3 mm. A variação isotópicautilizada para esse cálculo reete todos os processos de evaporação ocorridos nas águas desseponto, uma vez que durante o intervalo de tempo analisado houve interferência de entradas deágua de escoamento e de chuva. Comparando esse resultado com o valor médio de evaporaçãoobtido pela aplicação do método de Penman (1,7 mm), utilizando dados meteorológicos daestação do município de Mundo Novo, conrma-se a interferência dessas entradas.

A linha de evaporação local (LEL) apresentada na Figura 3.35, foi calculada considerandoos pontos do lago e a descarga de fundo do reservatório e demonstra, quando comparadacom a LMG, o quanto a evaporação agiu nas águas da bacia de drenagem do reservatório deFrança, seja pela evaporação das águas armazenadas, como pela evaporação das águas doescoamento supercial, associadas às perdas pela evaporação secundária das águas de chuvana ocasião de sua ocorrência. Pela signicativa proximidade das inclinações entre a LMLe a LEL a análise realizada para as chuvas locais ca pertinente, assim como a redução doexcesso de deutério para as chuvas coletadas ao lado do reservatório.

Uma vez que as águas armazenadas são predominantemente oriundas das chuvas convec-tivas e que estas apresentam uma linha meteórica local com inclinação de 8,1, próxima a daLMG, ca mais evidente a ocorrência da evaporação das águas dos reservatórios realizandoa comparação com a LML relativa às chuvas convectivas, mostrada na tabela 3.2, constantedo item 3.1.

Figura 3.35: Linha de evaporação local - Reservatório de França

Comparando os valores isotópicos obtidos no presente trabalho e os resultados apresen-


tados por Silva (2007), que determinou a composição isotópica desse reservatório no períodode 2003 a 2005, tem-se uma proximidade nas inclinações das LEL para os dois períodos, comvalores de 6,5 para 2003 a 2005 e 6,6 para 2006 e 2007. Em 2004 houve eventos de chuvasintensas que renovaram parte das águas desse reservatório.

A variação mensal do δD e δ18O na descarga de fundo do reservatório de França estáapresentada na tabela 3.13 e na Figura 3.36 e possibilita a investigação do tempo de residênciade suas águas considerando os eventos de chuva ocorridos no período de análise.

Tabela 3.13: Evolução da composição isotópica na Descarga de Fundo - FrançaData δ18O δD

5/7/2006 −0,6 −27/11/2006 +0,2 +0

5/12/2006 +0,3 +1

11/1/2007 +0,2 +1

1/2/2007 +0,3 +2

16/3/2007 −1,8 −1527/5/2007 −2,9 −-213/6/2007 −2,9 −216/7/2007 −2,6 −181/8/2007 −2,2 −165/9/2007 −1,9 −145/10/2007 −1,5 −119/11/2007 - −9

Figura 3.36: Variação mensal do δ18O e δD no Reservatório de França - Descargade fundo


A variação mensal do δD e δ18O na descarga de fundo do reservatório de França indicaque as águas mais profundas do reservatório não sofreram inuência das chuvas ocorridasem outubro e novembro de 2006. Isso só ocorreu para chuvas mais intensas (fevereiro/2007),sendo percebida a mistura entre as águas armazenadas e das chuvas na coleta seguinte (mar-ço). Em abril a descarga de fundo estava quebrada devido a essas chuvas, não possibilitandoa coleta. Entretanto, na coleta de maio, verica-se que houve uma mistura contínua daságuas, empobrecendo o fundo do reservatório e, conseqüentemente, renovando as águas ar-mazenadas. A partir de junho, as águas retomam o processo de se tornarem mais positivasisotopicamente devido às perdas por evaporação que enriquecem as água da superfície comisótopos pesados, assim como, devido à entrada de águas mais positivas auentes ao lago.

A linha de evaporação local obtida para as águas da descarga de fundo apresentam umainclinação maior do que a da linha de evaporação local que inclui os pontos da superfície(Figura 3.37). Este fato ocorre devido a não exposição dessas águas mais profundas aevaporação.

Figura 3.37: Linha de evaporação local - Reservatório de França / descarga defundo

3.3.3 Reservatório São José do Jacuípe

O reservatório de São José do Jacuípe foi amostrado em três pontos ao longo do seu lagoem seis campanhas de campo e na sua descarga de fundo nas quatro últimas campanhase todo início de mês. Para complementar a análise, foi amostrado um ponto a montante,identicando os valores isotópicos da vazão auente ao lago no período da coleta. Este ponto


coincide com RJ8 (Morrinhos). Os resultados estão apresentados na Tabela 3.14, Figura 3.38e Figura 3.39.

Tabela 3.14: Valores isotópicos do Reservatório do São JoséData SJ1 SJ2 SJ3 SJ4 SJ5 SJextra

δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD δ18O δD

8/6/2006 - - - - +1,6 +7 +4,1 +19 - - - -

18/9/2006 - - - - +3,2 +16 +4 +19 - - - -

30/11/2006 +0,2 0 +0,1 +1 +1,3 +6 +4 +19 +4 +19 - -

13/3/2007 −3,1 −22 −3,1 −21 −3,4 −25 +3,3 +17 +4 +19 - -

24/5/2007 −0,3 −5 −0,4 −5 −0,5 −7 +2,4 +10 +4,1 +21 +1,1 +4,5

17/9/2007 - - +1,2 +6 +2 +7 +2,9 +13 +2,5 + 10,4 - -

Figura 3.38: Variação temporal do δ18O no Reservatório de São José

O lago do reservatório de São José do Jacuípe apresenta águas afetadas pela evaporaçãoprincipalmente nos pontos mais próximos a barragem e nas águas mais profundas. Este fatoé coerente com sua localização em área mais árida que o reservatório do França e dimensõesmaiores, não apresentando renovação de suas águas.

O reservatório de São José do Jacuípe apresenta grande variação isotópica no seu lagodevido ao tempo de mistura da vazão auente e das águas armazenadas, ao mesmo tempo emque ocorre a evaporação e a entrada de nova água precipitada. Nos pontos mais a montantedo lago a composição isotópica reete os valores encontrados para as vazões de entrada, oque não é observado para o ponto próximo ao barramento. Este ponto permaneceu estáveldurante as três primeiras amostragens, antes das chuvas de fevereiro de 2007. Como as


Figura 3.39: Variação temporal do δD no Reservatório de São José

águas auentes ao reservatório trazem valores isotópicos mais negativos, isso indica que oenriquecimento pela evaporação é compensado por elas, que vão entrando gradativamente noreservatório. As amostras de novembro de 2006 para os pontos SJ4 e SJ5 apresentam valorescoincidentes, congurando uma homogeneidade entre a superfície e o fundo em relação aáguas afetadas pela evaporação.

Assim, logo após o período da chuva, o início do lago apresenta águas mais negativasque as águas próximas ao barramento. Seus valores isotópicos são próximos aos da vazãoauente, enquanto as águas próximas ao barramento tiveram uma pequena utuação (+2ooo no δD) em março, provavelmente devido a chuva caída diretamente sobre lago. Umempobrecimento de +7 ooo no δD foi vericado na campanha de maio de 2007, indicando queesse ponto passa a receber contribuições das águas de escoamento de sua área de drenagem.

As águas liberadas pela descarga de fundo são também enriquecidas e só apresentarammudanças no seu valor isotópico cinco meses após o evento de chuva intensa (período entrefevereiro e julho). Verica-se uma tendência a homogeneidade no reservatório na últimacampanha em setembro de 2007, quando os valores isotópicos dos diversos pontos convergempara valores próximos a +10 ooo do δD.

Na tentativa de quanticar as perdas por evaporação no lago dessa barragem foi aplicadoo modelo de destilação de Rayleigh para o ponto SJ4, utilizando os dados de temperaturae umidade do ar médio do intervalo de tempo entre as campanhas de maio e setembro de2007 e comparado com valores de evaporação encontrados para a bacia experimental pelo


método de Penman. O valor encontrado para a evaporação diária média, considerando avariação isotópica medida no ponto SJ4 entre essas campanhas, foi de 2,6 mm e o resultadoda evaporação diária média de Penman foi de 3,1 mm. Nesse período o reservatório recebeáguas mais negativas que as águas no ponto de análise, contribuindo para amenizar asvariações isotópicas, o que indica que o valor encontrado de 2,6 mm está subestimado.

A Figura 3.40 apresenta a linha de evaporação local que reete as águas afetadas pelaevaporação com inclinação inferior a LMG, com valor de 5,7. Essa característica inuenciaas águas meteóricas locais conforme foi analisado na caracterização da precipitação.

Figura 3.40: Linha de Evaporação Local - pontos coletados no lago de São José

Comparando os valores isotópicos obtidos no presente trabalho e os resultados apresen-tados por Silva (2007), que determinou a composição isotópica desse reservatório no períodode 2003 a 2005, verica-se que as águas armazenadas referente ao período mais recente sãomais afetadas pela evaporação, com menor inclinação da LEL, com valores de 6,8 para 2003a 2005 e 5,7 para 2006 e 2007.

A variação mensal do δD e δ18O na descarga de fundo do reservatório de São José doJacuípe está apresentada na Tabela 3.15 e na Figura 3.41 e possibilita a investigação dotempo de residência de suas águas considerando os eventos de chuva ocorridos no períodode análise.

O reservatório de São José tem água de restituição ao rio Jacuípe caracterizada por águaspositivas com inércia grande para se observar alguma variação entre as campanhas. Suaságuas só sentiram as água mais empobrecidas em isótopos pesados da chuva de fevereiro


Tabela 3.15: Evolução da composição isotópica na Descarga de Fundo - São JoséData δ18O δD

7/11/2006 +3,8 +18,6

5/12/2006 +3,2 +16,0

11/1/2007 +4,1 +21,4

1/2/2007 +4,1 +20,8

9/3/2007 +3,9 +19,2

21/4/2007 +4,1 +20,6

8/5/2007 +4,1 +21,5

3/6/2007 +3,9 +19,4

6/7/2007 +2,9 +12,5

1/8/2007 +2,6 +12,2

5/9/2007 - +10,1

5/10/2007 - +10,0

9/11/2007 - +11,0

Figura 3.41: Variação mensal do δ18O e δD no Reservatório de São José - Descargade fundo

e se tornam mais negativas em junho, permanecendo estável até novembro, mesmo com aevaporação o fundo do reservatório não é afetado por esse fenômeno.

Assim como no reservatório do França, cabe observar que, uma vez que as águas arma-zenadas em São José são também predominantemente inuenciadas pelas chuvas convectivase que as chuvas frontais não variam a composição isotópica dessas águas do lago, ca maisevidente a ocorrência da evaporação das águas dos reservatórios realizando a comparaçãoda linha de evaporação local desse reservatório com a LML relativa às chuvas convectivas


apresentada na Tabela 3.5 (item 3.1) que tem inclinação de 7,9, próxima a da LMG. Essecomportamento deve ser avaliado juntamente com as considerações de sua geometria e vo-lume acumulado, uma vez que o armazenamento de água nesse reservatório resulta em umaárea alagada grande exposta a evaporação. Isto diverge do comportamento do reservatóriodo França.

A linha de evaporação do Reservatório de São José, elaborada com os dados da descargade fundo, está apresentada na Figura 3.42.

Figura 3.42: Linha de Evaporação local no Reservatório de São José - Descarga defundo

3.3.4 Comparação dos resultados isotópicos

Para comparação dos resultados obtidos quanto ao comportamento isotópico do rio Jacuípe,das chuvas ocorridas na bacia, dos reservatórios de França e São José e da bacia experimentalfoi traçado em um único gráco as linhas de evaporação local, mostradas na Figura 3.43.Comparando-se as linhas de evaporação local dos reservatórios das duas bacias verica-sea inuência da evaporação mais signicativa no reservatório de São José, que apresenta amenor inclinação da LEL entre esses mananciais. A bacia experimental apresentou inclina-ção mais próxima ao reservatório de França e da LMG, fato que revela o papel dominantedas precipitações na composição isotópica dos reservatórios de menor porte, onde ocorre arenovação das águas armazenadas.


Figura 3.43: Comparação das linhas de evaporação local

3.4 Caracterização espaço-temporal da salinidade na ba-

cia hidrográca do rio Jacuípe

A caracterização espaço-temporal da salinidade na bacia hidrográca do rio Jacuípe foiembasada na análise dos dados químicos das amostras coletadas na bacia do rio Jacuípee na subbacia experimental. A contribuição do solo para o processo de salinização daságuas superciais foi avaliado a partir dos resultados dae sondagens elétricas verticais (SEV)realizadas na bacia experimental.

3.4.1 Rio Jacuípe e auentes

Para caracterização espaço-temporal da evolução da salinidade na bacia do rio Jacuípe, forammedidas as condutividades elétricas das amostras de água de todos os pontos em todas ascampanhas e complementadas com as análises dos íons principais para pontos consideradosestratégicos. A Tabela 3.16 apresenta os valores encontrados para os pontos de coleta nascampanhas realizadas.

A bacia do rio Jacuípe apresenta baixos teores de sais da sua nascente até o trechoa jusante do reservatório de França, na localidade de Manguinhas a 174 Km da nascentedo rio, onde ocorre o primeiro pico de salinidade. Para a primeira campanha, realizadaem julho de 2006, esse ponto amostrado apresentou condutividade elétrica de 771 µS .cm−1

e cloreto como íon predominante, com concentração de 214 mg/`, classicada como água


Tabela 3.16: Valores de condutividade (µS .cm−1) da bacia do rio Jacuípe para cadacampanha

Amostra 1a campanha 2a campanha 2a campanha 3a campanha 4a campanha 5a campanha

(jul/06) (nov/06) (dez/06) (abr/07) (jul/07) (nov/07)

RJ1 460 - - - - -

RJ2 193 495 - 270 513 569

RJ3 771 629 - 2.160 658 749

RJ4 - 526 - 1.436 632 563

RJ5 - 480 - 502 608 425

RJ6 - - - 531 610 412

RJ7 - 1.730 - - - -

RJ8 - 776 - 2.300 1.310 1.382

RJ9 2.770 1.571 2.280 2.840 2.470 -

RJ10 - - 1.483 - - 2.580

RJ11 - - 1.436 3.790 3.860 3.240

RJ12 - - 664 639 685 727

FR6 165 179 - - 280 321

SJ5 2.410 - - 1.971 1.823 1.861

AF1 154 60 - 222 363 1.205

AF2 195 190 - 143 157 96

AF3 68 66 - 60 76 -

AF4 - 6.650 - - - -

AF5 - - - 7.200 - -

AF6 - 2.530 - 4.040 4.710 8.520

AF7 - - - 16.890 16.470 12.080

AF8 - - - 4.010 5.280 7.840

AQ1 54 53 - - - -

AQ2 - 10.160 - 5.020 10.160 11.290

salobra. Os pontos seguintes, amostra da descarga de fundo do Reservatório de São Josédo Jacuípe e da localidade de Gavião, apresentaram condutividade elétrica de 2.410 e 2.770µS .cm−1 respectivamente, classicadas como águas salgadas, conforme pode ser observadona Figura 3.44.

A Tabela 3.17 apresenta os valores dos íons principais das amostras coletadas na baciado rio Jacuípe para 1a campanha.

As águas do rio Jacuípe nessa campanha apresentaram o cloreto com valores variandode 27 a 835 mg/` e aumento no sentido montante-jusante. A parte alta da bacia, área queengloba o domínio metassedimentar, apresenta o bicarbonato como ânion dominante, emconcentrações na ordem de 20 mg/` para os auentes e para o poço da nascente e 40 mg/`para a Cachoeira Domingos Lopes.


Figura


dacond

utividadeda

baciado

rioJacuípepara

a1a

campanh

a


Tabela 3.17: Ions principais das amostras coletadas na bacia do rio Jacuípe para a1a campanha

Amostra Cátions Ânions

Ca Mg Na K HCO3 SO4 Cl NO3 CO3

mg/` mg/` mg/` mg/` mg/` mg/` mg/` mg/` mg/`

AQ1 9,94 0,96 5 0 18,3 0 8,5 0,01 0

AF1 25,8 3,62 18 1 22,3 0 24 0,09 0

AF2 2,98 0,97 15 0 0 0 27 0 0

RJ2 24,8 6,29 20 2 40,6 0 33 0,06 0

RJ3 63,6 27,3 75 4 44,7 5,33 214 0,49 0

RJ9 189 38,6 280 17 115 31,7 835 0 12,2

Em relação aos cátions tem-se o cálcio e o sódio como dominantes, sendo que o sódioapresenta maiores concentrações no trecho após o reservatório de São José do Jacuípe.

Esse comportamento foi observado também na campanha realizada no nal de 2006,onde a amostragem foi complementada com a coleta de água em quatro auentes do rioJacuípe que se encontravam cortados nesse período. Os auentes perto da nascente do rioapresentaram águas doces. Para o segundo auente, que é alimentado por uma minação deágua subterrânea, foi medida uma condutividade elétrica elevada (10.160 µS .cm−1). Segundorelatos de moradores locais os poços perfurados no local produziram águas salgadas, sendodesativados. O terceiro auente encontrado, o rio do Ouro, teve suas águas também classi-cadas como salgadas. Cabe salientar que esses auentes, devido a sua intermitência, nãoestavam alcançando o rio Jacuípe. Logo não estavam contribuindo para a sua salinização.Esse comportamento está representado na Figura 3.45.

No encontro do rio Jacuípe com o Paraguaçu, já no lago da Barragem de Pedra doCavalo, a condutividade é reduzida devido a diluição dos sais, conforme mostra o ponto a442 km da nascente, localizado nas proximidades do município de Feira de Santana.

A Tabela 3.18 apresenta os valores dos íons principais das amostras coletadas na baciado rio Jacuípe para a 2a campanha.

Nessa campanha merece destaque os valores de cloreto encontrado para os auentese para a minação, que variaram de 856 mg/` (AF6) a 3.806 mg/` (AQ2), sendo que ocomportamento desses dois tipos de contribuintes se diferenciam quando analisa-se os cátions,uma vez que o sódio apresenta maiores concentrações nos auentes e o cálcio na minação. Omagnésio também apresenta teores signicativos nesses corpos d'água, reduzindo seus teoresquando observado as concentrações do rio principal. No ponto RJ2 a presença do carbonatoreete a contribuição de águas subterrâneas e do escoamento do rio Preto que passa por


Figura


dacond

utividadeda

baciado

rioJacuípepara

a2a

campanh

a






RJ2 98 28,9 - - 154 8,55 70,7 0,06 32,5

RJ3 94 17 55 3 35,6 11,8 171 0 0

RJ5 43 18,2 45 0 36,6 3,82 129 0 0

RJ8 77 32,1 60 4 27,5 32,4 201 0 0

RJ9 152 50,6 150 8 73,2 25,5 418 0 28,5

AF4 425 368 700 38 49,8 0 2507 0 0

AF6 217 121 250 18 77,3 32,1 856 0 0

AQ2 1140 549 900 16 109 26,3 3806 0 0

trechos de cavernas (em calcários).

Entre a primeira e a segunda campanha não houve contribuições signicativas de chuvas,o que veio ocorrer em fevereiro de 2007, gerando vazões nos auentes para alcançarem o rioJacuípe.

As análises químicas da coleta realizada em abril de 2007 reetiram também a contri-buição dos auentes no processo de salinização do rio Jacuípe. Foram identicados seteauentes, sendo que nas proximidades da nascente os auentes continuaram contribuindocom água doce e no trecho entre os reservatórios de França e São José do Jacuípe todosos auentes contribuíram com águas salgadas. Isso gerou o perl da condutividade elétricamostrada na Figura 3.46.

Nos pontos amostrados no rio Jacuípe a concentração de sais, no período úmido, au-mentou devido à contribuição desses auentes salgados. O trecho entre os reservatórios deFrança e São José que na campanha anterior apresentava apenas o ponto mais a jusantecom características de água salobra (RJ8), apresentou, nesse período, três pontos com essacaracterística (RJ8, RJ3 e RJ4).


A análise dos íons principais para essa campanha possibilita comparações entre as con-centrações presentes no rio principal e auentes e, conseqüentemente, maior conhecimentoda inuência destes na salinização do rio principal. No período úmido os corpos d'água su-perciais do domínio metassedimentar permanecem com predominância de bicarbonato paraos ânions e cálcio para os cátions. Já os corpos d'água superciais sobre o domínio cristalino


Figura


dacond

utividadeda

baciado

rioJacuípepara

a3a

campanh

a






RJ2 46,5 11,8 19 4 74,4 0,26 44,2 0,1 0

RJ3 245 92,3 225 9 47,9 41,1 745 0,12 0

RJ4 125 64,8 170 9 44,8 29,5 487 0,17 0

RJ5 46,5 19 55 4 31,6 5,92 151 0,21 0

RJ6 45,5 19,2 60 5 28,5 7,9 160 0,26 0

RJ8 204 114 260 7 50,9 58,6 813 0,07 0

RJ9 237 131 325 13 159 53,2 931 0 0

RJ11 336 164 460 7 149 96,1 1282 0,14 0

RJ12 59,3 23,8 70 1 59,1 16,3 173 0,69 0

SJ5 286 90,1 200 16 117 12 695 0,34 0

AF5 648 410 800 18 117 172 2742 0 0

AF6 348 198 450 16 75,4 89,5 1440 0 0

AF7 1978 1093 2100 26 106 724 6954 0 0

AF8 483 231 375 18 202 137 1371 0 0

AQ2 450 222 615 14 75,4 32,6 1888 0 0

têm predominância acentuada do cloreto para os ânions e uma presença, na mesma ordemde grandeza, para o sódio e cálcio, seguido pelo magnésio, que apresenta valores na ordemde metade dos valores das concentrações dos íons anteriores.

Na campanha seguinte, realizada em agosto de 2007, os auentes já não contribuíampara a vazão do rio principal, recebendo a inuência das águas doces vindas de montante, ospontos RJ3 e RJ4 voltam a assumir concentrações características de água doce (Figura 3.47).O mesmo não ocorre com os auentes que no trecho de coleta, ainda com vazão tiveramsuas concentrações de sais elevadas em relação a campanha anterior. Nesse período do anoocorrem chuvas de baixa intensidade na região, que não provoca um uxo suciente paraatingir o rio principal. Entretanto há aporte de sais nesses auentes localmente. No pontoRJ2 é vericada a inuência do escoamento do rio Preto devido a presença de carbonato.


Na última campanha realizada em novembro, não ocorreram chuvas signicativas mashouve um aumento da concentração de sais, principalmente dos auentes, agora com um uxoreduzido, estando o rio Grande (AF8) e o rio Sanharol (AF7) com águas empoçadas apenas(Figura 3.48). A proporção dos íons nas amostras tem comportamento similar as campanhas


Figura


dacond

utividadeda

baciado

rioJacuípepara

a4a

campanh

a






RJ2 69,2 29,6 28 5 156 6,77 54 0,15 19,9

RJ3 49,4 24,2 70 4 42,9 11,1 174 0 0

RJ4 48,5 22,2 65 4 38,9 7,35 169 0,04 0

RJ5 48,5 21,8 65 3 39,9 10 162 0,15 0

RJ8 92 52,7 140 5 53,9 16,1 389 0,01 0

RJ9 162 113 240 16 111 43,9 737 0,02 0

RJ11 289 168 475 15 138 94,7 1299 0,08 0

FR6 29,7 9,84 25 3 18 4,03 71,1 0,09 0

SJ5 140 87 160 17 83,8 20,7 555 0,25 0

AF6 326 226 600 22 95,7 50,8 1766 0,02 0

AF7 2645 1568 2400 40 79,8 950 9387 0,01 21,9

AQ2 1234 553 1175 22 148 28,9 4239 0,01 0

anteriores, apenas com elevação de valores. Para os pontos a jusante da Barragem de França,por inuência da vazão de descarga desse reservatório, os teores de sais diminuem (RJ5 eRJ6). O ponto RJ3 apresenta condutividade maior do que a campanha anterior com elevaçãoacentuada em relação ao ponto RJ4 a montante.


O trecho a jusante de São José que, na segunda campanha, tinha concentrações desais característica de água salobra, após a ocorrência das chuvas intensas de fevereiro de2007, passou ser salino, permanecendo assim até a última campanha com valores de cloretovariando de 737 a 1.299 mg/`, sendo os valores mais elevados no sentido montante-jusante.

Para uma melhor avaliação do comportamento espacial dos sais no rio Jacuípe, é apresen-tado na Figura 3.49,Figura 3.50 e Figura 3.51, as concentrações dos íons que mais contribuempara a salinidade local em três pontos de amostragem (RJ2, RJ3 e RJ9) comparado com aprecipitação, sendo a cachoeira Domingos Lopes (RJ2) localizada a 65 km da nascente, oponto RJ3 localizado entre os reservatórios de França e São José, onde é identicado umaelevação signicativa de sais e o ponto RJ9 localizado a jusante do reservatório São José a260 km da nascente.

Para a Cachoeira Domingos Lopes (RJ2) a concentração de sais é função do tipo decontribuinte principal do escoamento, ou seja, para o período chuvoso quem determina a


Figura


dacond

utividadeelétric

ada

baciado

rioJacuípepara

a5a

campanh

a






RJ3 43,9 20,2 52,5 4 29,5 9,61 152 0,01 0

RJ4 20,9 8,73 24 2 13,7 5,62 66,6 0 0

RJ5 15 3,62 8 1 11,6 0 31,3 0,03 0

RJ6 15 4,84 15 1 10,5 0 40,2 0,04 0

RJ8 93,7 57,7 120 6 61 13,9 397 0,01 0

RJ9 168 119 275 18 104 34,9 815 0,02 0

RJ11 219 138 337 19 146 44,5 994 0,01 4,21

RJ12 59,8 22,4 70 6 73,6 19,2 165 0,7 0

FR6 31,9 10,2 25 3 16,8 6,17 76 0,09 0

SJ5 164 80,2 160 16 90 22,5 550 0,02 0

AF7 1100 4869

AQ2 977 398 2600 26 158 16 5862 0,66 0

Figura 3.49: Evolução temporal dos íons Ca, HCO3 e Cl - Cachoeira DomingosLopes

vazão é o escoamento supercial da área de drenagem, segundo os dados isotópicos, que trazáguas doces para esse ponto amostrado. Nos períodos secos, segundo as análises isotópicasdiscutidas anteriormente, a vazão é proveniente de lençóis subterrâneos e sua vazão cacom concentrações maiores de bicarbonato e cálcio, característico da água do poço Oiti(AQ1). Nesse período é identicada a presença de carbonatos proveniente do rio Preto,


contribuinte perene da região, que escoa em alguns trechos por cavernas (embasamentocárstico). Os carbonatos não estão presentes na água supercial da região, corroborandocom as análises isotópicas apresentadas, da origem do escoamento nesse ponto. A evaporaçãonão tem inuência predominante no aumento das concentrações para esse ponto.

Figura 3.50: Evolução temporal dos ions Ca, Na e Cl - Ponto RJ3

Para Manguinhas (RJ3) a ação da evaporação direta nas águas do rio não foi identi-cada pelos isótopos, suas águas se tornam mais negativas, ou seja, a análise da evoluçãotemporal dos valores isotópicos desse ponto sugere que há contribuição de água subterrânea.Entretanto, no período posterior a chuva de fevereiro de 2007 ocorre um aumento na con-centração dos íons, sendo o mais signicativo o de cloreto, que tem como característica altasolubilidade. Essa observação indica uma fonte pontual de sais nesse local.

Para Gavião a ação da evaporação nas águas do rio, também, não foi identicada havendoredução na concentração do cloreto entre as duas primeiras campanhas. Nesse período aanálise isotópica indicou a contribuição de chuva direta na calha do rio que diluiu essaconcentração.

No período posterior a chuva de fevereiro de 2007 ocorre um aumento na concentração dosíons, sendo, também, o mais signicativo o aumento de cloreto, que tem como característicaalta solubilidade. As águas desse ponto apresentavam valores isotópicos próximos a da chuva,indicando que a causa do processo de salinização não esta relacionada com águas afetadaspela evaporação e sim com águas de chuva que lavaram o solo da região. No período dejulho e outubro as chuvas foram reduzidas e a vazão desse ponto é resultado das águasarmazenadas do reservatório São José, conforme indicado pelas análise dos valores isotópicos,


Figura 3.51: Evolução temporal dos ions Ca, Na e Cl - Ponto RJ9

apresentando águas afetadas pela evaporação. Dessa forma nesse período a elevação dos saispode ser atribuída à ação da evaporação na calha e no reservatório de São José.

Cabe observar que as concentrações encontradas de cloreto e sódio estão superiores aopadrão de aceitação de consumo humano denido pela Portaria 518/2004 do Ministério daSaúde. O cloreto tem como padrão 250 mg/` e o sódio 200 mg/`.

Classicação hidroquímica dos pontos amostrados

As águas foram classicadas também com a relação dos teores dos íons que apresentammaiores concentrações, os quais foram inseridos no diagrama de Piper, de onde se obtém aclassicação apresentada na Figura 3.52.

A água subterrânea (AQ1) amostrada no domínio metassedimentar é classicada comobicarbonatada cálcica, já a amostrada no domínio cristalino (AQ2) é cloretada cálcica ousódica. Para as águas do rio Jacuípe houve predominância de águas cloretadas, exceto aCachoeira Domingos Lopes (RJ2), que segue a classicação do AQ1.

No trecho do rio Jacuípe entre os reservatórios de França e São José, tem-se até o pontoRJ4 uma leve predominância do sódio em relação ao cálcio. No ponto seguinte, RJ3, seobserva uma inversão, sendo o cálcio o cátion predominante, permanecendo assim no pontoRJ8. Após a ocorrência das chuvas de fevereiro, o sódio prevalece nesses pontos. Cabeobservar que os auentes têm características sódicas, apenas o auente o rio Grande (AF8),único auente da margem esquerda amostrado, possui características cálcicas. O ponto AQ2


na última campanha deixa de ter classicação cloretada mista para cloretada sódica.

Figura 3.52: Diagrama de Piper das amostras do rio Jacuípe e seus auentes

Os pontos a jusante do reservatório de São José permanecem com característica cloreta-da, com valores próximos de sódio e cálcio, apresentando tendência sódica.

Salinidade nas águas subterrâneas

A qualidade das águas subterrâneas foi investigada a partir de dois pontos monitorados:AQ1 localizado na nascente do rio Jacuípe, que apresentou características de águas docese AQ2, localizado no trecho crítico entre os reservatórios de França e São José do Jacuípe,com elevados teores de sais, atingindo o valor de 4239 mg/` para o cloreto.

Para complementar essa informação foram levantados dados secundários de poços loca-


lizados nos municípios inseridos na bacia publicados em relatório da Companhia de Pesquisade Recursos Minerais - CPRM (Vieira, 2005). As concentrações de cloretos de 125 poçosapresentadas neste relatório foram espacializadas na área de estudo conforme mostrado naFigura 3.53. Este íon foi escolhido devido à sua predominância encontrada nas águas su-perciais. Teores maiores que 250 mg/` são constantes na área do aqüífero cristalino comvalores chegando a 10.000 mg/`. Os sólidos totais dissolvidos variaram de 40 a 24.292 mg/`.Devido a esta característica 58% desses poços estão fechados devido a água salinizada e 9%devido a vazão insuciente. O restante apresenta água aproveitável. Nas visitas a campoapenas os poços do município de Morro do Chapéu estavam em operação.

Os poços analisados apresentam profundidade média de 65 metros variando de 14 a 100metros, com vazão média de 5 m3/h, atingindo o valor de 33 m3/h em poço localizado nasede do município de Morro do Chapéu.

3.4.2 Bacia Experimental do rio do Cedro

Contribuição do solo ao processo de salinização das águas

Para avaliar a contribuição do solo ao processo de salinização das águas armazenadasnos açudes da região semi-árida foram utilizados métodos geoelétricos aplicando a técnicade sondagem elétrica vertical com arranjo Schlumberger de eletrodos. A variação da resis-tividade com a profundidade foi examinada em 9 pontos localizados as margens do açudeNenenzinho e 3 pontos nas margens do açude de Flori (Figura 3.54). Foram denidos maispontos no primeiro açude devido as altas taxas de salinidade encontrada em suas águas, oque não ocorre no açude de Flori.

O período de execução das sondagens (junho de 2007) foi caracterizado por chuvas debaixa intensidade, após períodos das chuvas intensas ocorridas em fevereiro de 2007 quegeraram escoamentos sucientes para renovar completamente as águas dos dois açudes elavar os solos da área de drenagem. Dessa forma os solos próximos às margens dos açudesencontravam saturados.

Os pontos foram selecionados o mais próximo possível dos açudes para garantir um nívelde saturação do solo necessária para a adequada aplicação da metodologia. Para estudo dasalinidade presente no solo foi utilizada separação máxima de 100 metros (AB), uma vez que ointeresse do presente trabalho é em profundidades rasas. Os espaçamentos (AB/2) variaramde 20 a 50 m a depender da acessibilidade para esticar os os. Esse valor garante umasondagem adequada para profundidades na ordem de AB/4, denida como profundidadeaproximada de investigação. Na Tabela 3.22 são apresentados os parâmetros do arranjo


Figura

3.53:Espacialização

dasconcentração

decloretos

empo

çosda

região

-Dados

CPRM


Figura 3.54: Localização das sondagens elétricas verticais

utilizado.

Tabela 3.22: Espaçamento do arranjo Schlumberger utilizadoSondagem Açude AB/2 máximo(m)

1 Nenenzinho 20

2 Nenenzinho 40

3 Nenenzinho 30

4 Nenenzinho 25

5 Nenenzinho 50

6 Nenenzinho 50

7 Nenenzinho 50

8 Nenenzinho 30

9 Nenenzinho 30

10 Flori 50

11 Flori 50

12 Flori 50

Os resultados da condutividade elétrica da água armazenada nos dois reservatórios estão


apresentados na Tabela 3.23.

Tabela 3.23: Condutividade elétrica das águas armazenadas nos açudes no períodode realização das SEVs

Açude T (oC) condutividade elétrica (µS.cm−1)

Nenenzinho 26 1.594

Flori 26 180

Os resultados das sondagens elétricas efetuadas nas margens dos açudes da bacia expe-rimental estão apresentadas nas Figuras 3.55 e 3.56.

Para a análise do comportamento do solo nas margens do açude são avaliados os valoresde condutividade para as camadas mais rasas, as quais interferem na salinização dos açudesna ocorrência de eventos chuvosos que carreiam os sais. Na margem esquerda do açudede Nenenzinho, as sondagens 1 e 2, realizadas em solo saturado apresentaram resistividadesbaixas, próximas a 1 Ωm, sendo a camada até 0,5 m a mais salgada. Camadas mais profundasapresentam resistividades maiores que 10 Ωm, indicando a presença de rochas. Na sondagem3, realizada em solo menos saturado e a um nível mais alto, a resistividade apresentou-semaior que 100 Ωm.

Na margem direita do açude de Nenenzinho, onde este recebe a contribuição de umauente efêmero do rio do Cedro, as sondagens que foram realizadas transversalmente aoleito seco desse riacho apresentaram as resistividades aumentando a medida que as sondagensforam sendo realizadas mais próximas ao leito do auente. Na sondagem 4, as camadas maisprofundas, em torno de 0,5 a 1 m apresentam concentrações mais altas de sais (resistividadespróximas a 1 Ωm). Na sondagem 5, localizada em cota mais baixa, a camada identicadacomo mais salgada se encontra próximo a superfície, com valores próximos a 1 Ωm atéprofundidades na ordem de 3 m. Comportamento semelhante é encontrado para a sondagem6 que está localizada próxima a margem direita do leito do auente. Essas duas últimassondagens possuíam solos totalmente saturados. A sondagem 7 assume o comportamentoda sondagem 4, coerente com sua localização em cotas mais altas, se afastando do leito doauente.

A sondagens 8 e 9 realizadas também próximas ao leito do auente em uma seção trans-versal mais a montante revelam o mesmo comportamento salgado em profundidades próximasa 0,5 m.

Com esses valores pode-se estimar, pela equação 2.20 (1/ρr= (SwVarg)/ρarg+Swnϕm/aρw),

a resistividade da água de saturação e seu inverso, a condutividade, embasando a análise do


(sev 1) (sev 2)

(sev 3) (sev 4)

(sev 5) (sev 6)

Figura 3.55: Resultados das sondagens elétricas feitas nos açudes da bacia experi-mental - SEV 1 a SEV 6

potencial do solo, em suas camadas mais rasas com profundidades em torno de 0,5 m a 3,0m, como contribuinte da salinização das águas superciais da região.

Para os cálculos é considerado como valor médio para ρr de 1 Ωm, para Sw 100%, para ϕ

0,37, para Varg 0,40, conforme encontrado para a área de estudo por Oliveira (2005) e paraρarg é considerado valor próximo a do solo (1 Ωm), uma vez que nessa área foram encontradas


(sev 7) (sev 8)

(sev 9) (sev 10)

(sev 11) (sev 12)

Figura 3.56: Resultados das sondagens elétricas feitas nos açudes da bacia experi-mental - SEV 7 a SEV 12

solos salinos. Para os coecientes n e m é considerado respectivamente os valores de 2 e 1,8e para a o valor 1.

Aplicando esses valores na equação tem-se uma condutividade da água de saturação naordem de 35.900 µS .cm−1, indicando uma alta fonte de salinização do açude Nenenzinho.

Esse valor está coerente com valores encontrados para as águas desse açude no ano de


2003, ano mais seco depois da implantação da bacia experimental, quando os açudes secaramcompletamente (32.300 µS .cm−1 em 10/07/2003; 35.400 µS .cm−1 em 23/08/2003 e 55.000µS .cm−1 em 07/10/2003.

Para o açude de Flori, as sondagens 10 e 11, mais próximas ao lago e com o solo totalmen-te saturado, apresentaram resistividades na camada próxima a 0,5 m de 10 Ωm, indicandosolos de baixo teor de sais. Para a sondagem 12, localizada em cota maior o comportamentofoi semelhante, sem o acréscimo gradativo da resistividade com a profundidade, observadanas duas outras sondagens.

Com esses valores estimou-se a resistividade da água de saturação e seu inverso, a condu-tividade, utilizando como valor médio para ρr 10 Ωm, para Sw 100%, para ϕ 0,35 (OLIVEI-RA, 2005), para Varg 0,47, conforme determinado em estudo anterior na bacia experimentaldesenvolvido por Oliveira (2005) e para ρarg é considerado valor próximo a do solo (10 Ωm),uma vez que segundo Oliveira (2005) nessa área foram encontradas solos com as mais baixasconcentrações do sais entre as amostras analisadas. Para os coecientes n e m é consideradorespectivamente os valores de 2 e 1,8 e para a o valor 1.

Aplicando esses valores na equação tem-se uma condutividade da água de saturação naordem de 3.500 µS .cm−1, indicando uma fonte de salinização 10 vezes menor que o encontradopróximo ao açude Nenenzinho.

Esses valores estão compatíveis com a análise da água na região que apresentava umacondutividade na ordem de 10 vezes maior para as águas do açude de Nenenzinho (1594µS .cm−1) em relação as águas do açude de Flori (180 µS .cm−1).

Os resultados mostram que há uma salinidade elevada no solo próximo ao açude de Ne-nenzinho, indicando estar no solo uma fonte signicativa de sais para as águas armazenadas.Esse fato não ocorre para o açude de Flori, onde o solo de sua margem é na ordem de 10vezes menos condutivo do que os solos das margens do açude de Nenenzinho.

Os valores de Oliveira (2005) estão abaixo do encontrado nas sondagens, mas isso ocorredevido à localização dos pontos analisados. O presente trabalho investigou pontos mais pró-ximos dos açudes e as profundidades avaliadas são mais profundas, identicando as camadaspróximas a 0,5 m de profundidade como as mais salgadas. Os métodos elétricos permitemuma avaliação de camadas subsuperciais, conrmando a conclusão de Oliveira (2005) quena camada mais baixa a salinização é mais intensa e as primeiras chuvas a qualidade é melhore depois as que inltram trás mais aporte de sais.

Conclui-se que o potencial do solo é signicativo como contribuinte de sais, ou seja, guar-da grandes quantidades de sais disponíveis para serem carreados para as águas superciais


das bacias do semi-árido nordestino.

Para complementar a análise do potencial do solo no aporte de sais aos corpos d'águana bacia do rio Jacuípe foi avaliado o tipo de solo apresentado na Figura 1.5 de acordo coma Tabela 2.1 que apresenta valores médios de condutividade elétrica de águas de riachos emfunção do solo da bacia.

O planossolo é denidos por Leprun (1988) como o solo que comporta as águas maissalgadas. Isso corrobora com a área de estudo que apresenta a jusante do reservatório deSão José do Jacuípe quase sua totalidade com esse solo. Para a área a montante destereservatório o solo predominante é o latossolo que em média comporta águas doces (188,5µS .cm−1). Este cenário valida a contribuição direta das águas subterrâneas na salinizaçãodo rio, observado pelo comportamento isotópico no ponto RJ3, em Manguinhas. Os auentessalgados do rio Jacuípe identicados têm suas nascentes predominantemente localizadas emargissolos vermelho-amarelo eutróco que comporta águas com condutividade elétrica médiade 484,1 µS .cm−1, segundo Leprun (1988).

Essa análise, juntamente com os resultados da aplicação das sondagens elétricas verticaisna bacia experimental conrma a importância do tipo de solo e suas características naqualidade das águas superciais.

Análise das águas armazenadas na bacia experimental

Para análise dos resultados encontrados para a bacia experimental, está apresentadana Tabela 3.24 e na Figura 3.57 a variação temporal da condutividade elétrica nos seusreservatórios, confrontado com os dados de chuva no período.

Nestas campanhas as águas do reservatório Nenenzinho apresentaram valores de condu-tividade elétrica elevados ( > 750µS .cm−1), sendo em setembro de 2006 (22.900 µS .cm−1) ovalor mais elevado. Vale ressaltar que esta campanha foi realizada no período seco, estandoo nível de água do açude baixo, indicando um período de alta concentração de sais devi-do principalmente a evaporação. O processo de salinização do açude Nenenzinho tambémpode ser evidenciado pelas "manchas brancas" visíveis em suas margens no período seco,referentes às eorescências salinas.

Nesse açude existe uma correlação signicativa entre a salinidade e a ocorrência de chuva.Em fevereiro a precipitação ocorrida gerou uma renovação nas águas desse açude que passoupara classicação doce em março retornando a condição salobra em abril, provavelmentedevido o aporte de sais presente no solo e nos sedimentos de fundo do reservatório.

Nota-se que a água do açude Flori apresenta concentrações iônicas compatíveis à água


Tabela 3.24: Variação temporal da condutividade elétrica (µS.cm−1) na bacia ex-perimental

Data São Domingos Nenenzinho Flori

5/7/2006 2.880 12.430 129

7/10/2006 3.300 22.900 136

7/11/2006 3.570 12.910 190

5/12/2006 3.180 4.230 128

11/1/2007 3.480 6.350 178

1/2/2007 4.010 9.200 217

9/3/2007 1.784 677 190

3/4/2007 1.995 953 143

8/5/2007 2.080 1.346 143

3/6/2007 1.667 1.594 180

6/7/2007 2.270 1.943 176

1/8/2007 2.140 2.020 193

5/10/2007 2.630 2.860 246

9/11/2007 2.760 3.410 257

Figura 3.57: Evolução temporal da Condutividade elétrica na bacia experimental

doce, não havendo variações signicativas no período.

O açude de São Domingos por ser maior, apresenta inércia, ou seja, seu volume acumula-do não possibilita uma modicação tão signicativa nas concentrações como em Nenenzinho.Entretanto, a evolução dos valores possibilita identicar diluição das concentrações com aocorrência de chuva, a ação da evaporação aliada ao aporte de sais proveniente do solo, uma


vez que o comportamento da condutividade elétrica da água seguiu o padrão de aumentarno período logo após a chuva e no período seco e diminuir no período chuvoso. Em março, acondutividade elétrica desse açude reduziu de 4.010 para 1.784 µS .cm−1 voltando a crescerem abril por conta da evaporação e contribuição do solo.

A evolução das concentrações dos íons principais para cada reservatório está apresentadanas Figura 3.58, Figura 3.59, a Figura 3.60, onde se observa as altas concentrações de cloretonos reservatórios de São Domingos e Nenenzinho com valores acima dos limites denidos paraabastecimento humano. Para o Flori as águas não apresentavam concentrações de cloretono período analisado antes das chuvas, o que vem a ocorrer em baixas concentrações após oevento chuvoso de fevereiro, possivelmente contribuição do solo.

Figura 3.58: Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório deSão Domingos

O cloreto predominou na bacia experimental, sendo que o açude mais próximo a nascenteapresenta baixo nível de salinidade com classicação de águas bicarbonatadas, o que ao longoda bacia modica-se para cloretada mista ou sódica. A classicação das águas dos açudesestão apresentadas no diagrama de Piper, constante da Figura 3.61.

3.4.3 Reservatório França

Para os pontos amostrados no lago foram analisadas três profundidades (superfície, discosecchi (indica a profundidade limite de transparência da água) e fundo do reservatório). Ospontos amostrados apresentam profundidade média de acordo com a Tabela 3.25.


Figura 3.59: Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório deNenenzinho

Figura 3.60: Evolução das concentrações dos íons principais para o reservatório deFlori

Além dos pontos do lago estão gracados também os pontos amostrados a montante e ajusante desse reservatório. Cabe observar que este reservatório armazena águas doces, compequenas variações nas concentrações de sais (Figura 3.62).

O reservatório de França apresenta um comportamento dinâmico com inuência signi-cativa da ocorrência de chuva para a qualidade de suas águas devido as suas dimensões


Figura 3.61: Diagrama de Piper para a bacia experimental

Tabela 3.25: Profundidade pontos amostrados reservatório de FrançaAmostra Profundidade média (m) Transparência (m) - disco secchi

FR1 0,7 0,5

FR2 0,5 0,4

FR3 4,2 0,8

FR4 9,8 0,6

FR5 9,2 0,6

FR6 0,4 0,4

mais reduzidas que possibilitam a renovação da água. Seu lago não sofre processo de sa-linização, apresentando em todas as campanhas águas doces, compatíveis com usos maisnobres. Entretanto, a dinâmica climática e as características físicas da área de drenagemdesse reservatório embutem no sistema variações que serão analisadas a seguir.


Figura 3.62: Variação da condutividade no reservatório do França

O comportamento hidro-químico é analisado por campanha, vericando-se que na pri-meira, realizada em junho de 2006, o lago apresenta os menores valores do período analisado,


sem estraticação com a profundidade e valores de condutividade em torno de 160 µS.cm−1.Os pontos a montante que representam a qualidade da água que aui ao lago, apresentamteores mais elevados. Esse comportamento se repete na campanha seguinte com uma pe-quena elevação nos valores do lago, provavelmente devido à contribuição da vazão do rioe da concentração dos sais pela evaporação das águas armazenadas, indicada pelos valoresisotópicos. O ponto FR1 apresenta uma elevação na condutividade pela vazão recebida doponto RJ2, que tem aumento devido a contribuições predominantes de água subterrânea nosperíodos mais secos, conforme indica os valores isotópicos.

A amostragem seguinte ocorreu em dezembro, após período de chuvas empobrecidas iso-topicamente, o que levou a uma diluição dos sais na calha do rio Jacuípe, mas sem alteraçãono lago. Em fevereiro as chuvas foram intensas provocando escoamentos superciais em todaa bacia, alimentando os auentes até então secos. Entre os pontos FR1 e FR2 verica-se acontribuição da vazão do auente da margem esquerda do Jacuípe, já no domínio cristalino,com aporte de sais causando uma elevação signicativa da condutividade. Também no lagoocorre a tendência, vericada para o rio, de aumento da condutividade com a ocorrência dechuva na superfície do ponto FR3. Entretanto, esse aspecto deve ser analisado mais adequa-damente, pois, com a chuva, houve renovação das águas do lago, mas com o carreamento dossais presente no solo há aporte de sais ao lago, aliado a uma entrada de água mais salgadano fundo do reservatório, no ponto FR3, conforme pico apresentado na Figura 3.62. O lençolfreático teve seu nível elevado possibilitando a surgência no fundo do lago. No ponto FR5

houve redução dos níveis de salinidade com a renovação das águas, exceto no fundo, indi-cando que esta renovação não foi completa, conrmando os valores isotópicos da descargade fundo.

O ponto FR6 conrma a existência de sais no solo, uma vez que com a ocorrência doescoamento supercial as águas desse ponto tem a condutividade elevada a níveis próximosda classicação salobra. Na campanha de março/2007 a amostra coletada nesse ponto,devido ao volume do escoamento supercial e formação de um lago a jusante da barragem,caracteriza não a descarga de fundo, conforme é vericado nas demais campanhas quandonão há essa contribuição.

As amostras de maio de 2007 revelam a capacidade da área de drenagem em contribuircom o processo de aporte de sais ao reservatório, uma vez que é vericada no ponto FR1

uma variação de 350 µS.cm−1 na condutividade, que representa a contribuição do próprio rioJacuípe e no ponto FR2 com valores ainda mais elevados que representa a contribuição doauente. Nessa campanha ainda é percebida a contribuição das águas subterrâneas no fundodo reservatório no ponto FR3, o que cessa na campanha seguinte em setembro de 2007.


Comparando os valores das campanhas de setembro de 2006 a setembro de 2007, períodode um ano caracterizado por ocorrência de chuvas intensas concentradas em um curto períodode tempo, acompanhando a variabilidade climática característica de regiões do semi-árido,verica-se que houve um incremento da condutividade no reservatório, apesar dele receberpredominantemente águas doces proveniente de sua área de drenagem e ter dimensões quepossibilitam a renovação do volume armazenado.

A análise do balanço iônico da vazão de entrada ao lago do reservatório, ponto FR2,mostra que a contribuição da área de drenagem se dá com aporte prioritariamente de cloretose sódio, em concentrações adequadas a usos mais nobres. A evolução temporal desses íons,apresentada na Figura 3.63, conrma o maior aporte de sais no período chuvoso, com umadefasagem de aproximadamente dois meses do evento de chuvas intensas, período que aschuvas inltram no solo atingindo as camadas mais subsuperciais (segundo os resultadosdos métodos elétricos, local que apresenta maior condutividade) e carreiam os sais para oleito dos rios.

Figura 3.63: Íons principais do ponto FR2

Analisando o ponto FR5 do reservatório, percebe-se a rápida resposta das águas arma-zenadas a entrada de sais e uma diluição nos sais, seguida de uma elevação no nível deconcentrações de sais, após a ocorrência de eventos intensos de chuva, conforme pode serobservado na Figura 3.64 que apresenta a evolução dos íons cloreto, sódio e cálcio no lagodo França ao longo do tempo. A resposta rápida do reservatório para a vazão de entrada(representada pelo ponto FR2), com uma pequena defasagem de tempo na elevação da con-centração de cloreto, indica que este fato ocorrido em maio de 2007 no lago foi proveniente


predominantemente da qualidade da água da vazão auente, sem interferência signicativada evaporação como agente concentrador.

Figura 3.64: Íons principais do ponto FR5

3.4.4 Reservatório São José do Jacuípe

Os resultados de cada coleta dos pontos amostrados no lago, analisadas em três profundidades(superfície (s), disco secchi (ds) e fundo (f)), estão apresentados na Figura 3.65. Os pontosamostrados apresentam profundidade média de acordo com a Tabela 3.26.

Tabela 3.26: Profundidade pontos amostrados reservatório de São JoséAmostra Profundidade média (m) Transparência (m) - disco secchi

SJ1 0,4 0,4

SJ2 2,9 1,1

SJ3 2,9 1,0

SJ4 22,1 1,3

SJ5 0,4 0,4

Além dos pontos do lago estão gracados também os pontos amostrados a montante ea jusante desse reservatório. Observa-se que este reservatório armazena águas salobras, comsignicativa variação nas concentrações de sais ao longo do lago.

Em junho de 2006, os pontos SJ1, SJ2 nas três profundidades e SJ3 nas três profundida-des apresentavam condutividade similar, na ordem de 1100 µS.cm−1, havendo um aumento


Figura 3.65: Variação da condutividade no reservatório de São José

de mais de 100% para o ponto SJ4, também nas três profundidades avaliadas. Conrma-se aforte inuência da vazão (SJ1) do rio nos dois primeiros pontos do lago, vericada anterior-


mente nas análises isotópicas. Na segunda campanha houve uma diluição nas concentraçõesde sais na vazão de entrada que reetiu apenas no primeiro ponto do lago, cando o segundoponto mais salobro. Os dados isotópicos entre as duas campanhas mostram um enrique-cimento signicativo nesse ponto SJ3, indicando a ação da evaporação com o aumento dasalinidade. O ponto SJ4 mantém o mesmo comportamento da coleta anterior.

Diferenças signicativas nas concentrações só são percebidas em março de 2007, apósa ocorrência das chuvas, quando os valores de condutividade têm um incremento para avazão auente e o ponto SJ2, uma diluição dos sais no ponto SJ3 e no ponto SJ4, sendomais acentuada nas duas primeiras profundidades desses pontos. A intensidade da diluiçãoé proporcional ao volume de água no ponto, sendo devido à contribuição direta da chuva.

A Figura 3.65 mostra em maio de 2007 a resposta do reservatório à contribuição doescoamento supercial, que traz os íons carreados dos solos e dos auentes. Percebe-se umaelevação signicativa da condutividade, ou seja, os valores dobram para os pontos SJ1, SJ2

e SJ3. No ponto SJ4 há uma redução nos valores de condutividade, exceto no fundo, pelacontribuição das águas menos salobras identicadas na coleta anterior no ponto amostradoa montante. O ponto referente a descarga de fundo do reservatório (SJ5) não apresentavariações signicativas.

Em setembro de 2007 a contribuição dos auentes já cessou, havendo uma redução nosvalores de condutividade na vazão de entrada, entretanto, há uma elevação nos teores desais para o ponto SJ3, retornando a níveis próximos ao encontrado para o mesmo período de2006. O ponto SJ4 e SJ5, nessa coleta também apresentam redução na condutividade após amistura das águas. Cabe observar na Figura 3.65, entretanto, que o aporte de sal ao longodo tempo se elevou após o evento de chuva, de um ano para outro. Esse resultado reforçaa armação apresentada por SRH-BA (2007), que o processo de salinização do reservatórionão foi revertido, está em franco avanço.

A análise do balanço iônico da vazão de entrada ao lago do reservatório, ponto RJ8, mos-tra que o cloreto é o íon predominante e o aporte de sais é superior aos limites recomendadospara consumo humano, se elevando no mês de abril após a ocorrência de eventos intensosde chuva em fevereiro. Esse ponto trás águas afetadas pela evaporação de acordo com osvalores isotópicos (Figura 3.66).

A elevação da concentração dos íons principais, aproximadamente dois meses após aocorrência de chuvas intensas, inibe a tendência de atribuir a elevação da salinidade à evapo-ração, e reforça a indicação dos resultados dos métodos elétricos que o aporte de sais nesseperíodo é devido ao escoamento subsupercial que lava os sais presente em camadas maisprofundas do solo. Após o pico de concentração em abril, no mês seguinte, sem ocorrência


Figura 3.66: Íons principais do ponto RJ8

signicativa de chuva, as concentrações dos íons decrescem e se tornam estáveis, com au-mento a partir do mês de setembro pela ação da evaporação, processo identicado com aanálise dos valores isotópicos nesse período.

A Figura 3.67 mostra o comportamento das águas da superfície do ponto SJ4.

Figura 3.67: Íons principais do ponto SJ4

O reservatório de São José possui concentrações de cloreto superiores ao recomendadopara consumo humano e de sódio no limite de recomendação, apresentando uma redução


após a contribuição direta da chuva de fevereiro de 2007. Entretanto, retoma o crescimentoem setembro de 2007 com a contribuição do escoamento supercial e efeitos da evaporação.A partir da análise dos valores isotópicos no ponto SJ4, foi identicado que existe um tempode aproximadamente quatro meses para as águas da vazão auente proveniente das chuvasde fevereiro atingir esse ponto. O que ocorre a partir de junho, e é após esse período(campanha de setembro de 2007) que se observa o aumento da concentração, salientandoo papel dessas águas auentes e vericando que o aumento entre as campanhas de maio esetembro de 2007 não foi devido exclusivamente a evaporação, o que é concluído usualmentesem o acompanhamento da evolução da composição isotópica do lago.

A evaporação apesar de não ser o processo exclusivo de aumento da salinidade tem papelimportante não só em ação direta nas águas armazenadas como também na evaporação daságuas em toda a área de drenagem, reetida dos valores sempre positivos dos δD e δ18O. Aságuas armazenadas são afetadas pela evaporação contribuindo para as concentrações de saisencontradas.

3.4.5 Precipitação

Para análise da concentração de sais na água das chuvas da região e vericação da suacontribuição direta no aumento da salinidade dos mananciais, foi coletada amostra das chu-vas ocorridas em março de 2008 nos reservatórios de França e São José, para análise emlaboratório das concentrações de cloreto e sódio.

As duas amostras apresentaram valores menores que a capacidade de leitura do equipa-mento ( < 3,0 mg/`) para a presença de cloreto. Entretanto, apresentaram valores acima damédia das chuvas continentais, conforme Berner e Berner (1987) citado por Esteves (1998),para o sódio. As chuvas de São José apresentaram concentrações de 4 mg/`, pertencente afaixa de valores que Berner e Berner (1987) citado por Esteves (1998) classica como chuvamarinha e as chuvas de França excedem essa faixa (1,0 a 5,0 mg/`), apresentando valor de6,0 mg/`.

A análise do comportamento do reservatório de França, logo após a ocorrência das chu-vas de fevereiro de 2007, não reete variação da concentração do sódio em resposta a essacontribuição.

Ribeiro Filho (1975) realizou estudo do comportamento do sódio, magnésio, cálcio epotássio nas precipitações da bacia do rio Paraguaçu, realizando medidas em Serrinha, Ita-beraba, Lençóis, Salvador, Cruz das Almas, Jacobina e Jaguaquara. Os resultados indicaramuma preponderante contribuição dos aerossóis marinhos nessas precipitações devido à cons-


tância dos ventos alísios de SE. Essa armação corrobora o resultado encontrado para aconcentração de sódio na precipitação, atribuindo assim uma contribuição dos aerossóis nasalinização local dos recursos naturais.

3.5 Vulnerabilidade hídrica do semi-árido frente aos pro-

cessos de salinização

Diante dos resultados apresentados identicam-se, para o rio Jacuípe, os seguintes fatoresresponsáveis pelo aumento das concentrações de sais em suas águas superciais:

1. variabilidade temporal das chuvas;

2. evaporação das águas;

3. contribuição da vazão dos auentes que apresentam concentrações de sais elevadas nasua calha;

4. contribuição de águas salgadas de reservatório;

5. lixiviação dos solos na ocorrência de chuvas intensas;

6. contribuição de águas subterrâneas com altos teores de sais;

Essa identicação possibilita o estabelecimento dos indicadores que denam a presençadesses fatores no ponto analisado e sua intensidade de contribuição para o processo de sali-nização por meio da atribuição de pesos. Os indicadores estão apresentados na Tabela 3.27.

Como indicador da variabilidade da chuva foi estabelecido o parâmetro estatístico Co-eciente de Variação (CV), igual ao desvio-padrão dividido pela média, para caracterizar ograu dessa variabilidade. Por denição CV maiores que 0,5 indicam variabilidade na série.Para as séries históricas de precipitação disponíveis na bacia do rio Jacuípe e na experimen-tal, caracterizando, assim, um comportamento de variabilidade de longo período, os CV'sencontrados superam esse valor, sendo que apenas as estações localizadas em Riachão doJacuípe e Feira de Santana deram CV menor que 1.

Para a avaliação da atuação da evaporação no processo de salinização foi estabelecidaduas abordagens de análise. A primeira considerando a evaporação na área de drenagem, queinterfere na concentração de sais no solo com o processo de inversão sazonal da inltração,quando ocorre um movimento ascendente da água subterrânea por capilaridade atravessandoa zona não saturada para alimentar a evaporação na superfície do solo. Segundo (Teixeira


Tabela

3.27:Indicadoresatrib

uídospara

den

ição

doIV

SID

IndicadoresFísicos

Denição

Justicativ a

Variável

Peso

Dados

utilizados

1Indicadorda

Caracteriza

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variação

(CV)

Série

variabilidade

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concentradas,após

períodos

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1precipitação

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2mensal

2Indicador

Represen taaevaporação

naAaridez

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(P/E

)Precipitação

dearidez

área

dedrenagem

-ação

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desais

Classes:

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naságuassem

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Árido

(0,05-0,20)

3Evaporação

entreentradas

eintensica

Semi-Árido

(0,21-0,50)

2mensal

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Sub-úm

idoSeco

(0,51-0,65)

1calculadapelo

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solo

Sub-úm

idoeÚmido(>

0,65)

0Méto dode

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3Indicador

Dene

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Presença

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ição

contribu

ição

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Classes:

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Au

ente

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1cartas

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ente

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1:100.000)

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Localização

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ição

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Classes:

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27

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apresença

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Métodos

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salin

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Classes:

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dosolo

destequando

háocorrência

Sem

presença

0eidenticação

dechuvas

intensas

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2de

salno

solo


et al., 2008), esse processo é responsável pela mineralização dos horizontes superciais dosolo, pois sais dissolvidos na água subterrânea acabam precipitando e cimentando no solo.Essa evaporação é considerada na presente pesquisa como vaporação indireta e sua atuaçãoé quanticada pelo Índice de Aridez (IA).

O IA é denido pela relação entre a precipitação e a evapotranspiração potencial daregião, metodologia desenvolvida por Thornthwaite e posteriormente ajustada por Penman(1953). A razão entre estas duas variáveis foi utilizada para o estabelecimento das áreas derisco e a elaboração do mapa da distribuição de regiões áridas no mundo. Para o cálculoda evapotranspiração potencial foi utilizado dados de temperatura disponível e aplicação daequação de Penman. Os resultados obtidos foram 0,25 para São Domingos, 0,60 para França,0,40 para Morro do Chapéu e 0,62 para Serrinha.

A segunda abordagem dene o indicador de contribuição da evaporação direta no esco-amento, que foi avaliada pela correlação entre os valores isotópicos e a condutividade paracada trecho do rio Jacuípe e seus reservatórios. Esta análise está apresentada na Figura 3.68e na Figura 3.69.

Para os demais fatores identicados como contribuintes do processo de salinização (con-tribuições de auentes, vazão de montante, água subterrânea e solo) foram atribuídos in-dicadores de presença no ponto analisado considerando, através da atribuição de pesos, ascaracterísticas de contribuição dessa presença. Foram considerados pesos diferenciados paracontribuições com características doce (-1), salobra (1) e salgada (2).

Nas diversas nascentes presentes no trecho alto da bacia não há correlação entre a evapo-ração e a variação das concentrações de sais nas águas superciais, conrmando que altera-ções no teor de sais são provenientes da contribuição de águas subterrâneas que apresentamcaracterísticas de águas doces. Assim como para o ponto RJ2, na cachoeira Domingos Lo-pes que foi identicado uma tendência de diminuição da condutividade enquanto suas águasapresentam valores mais positivos, ou seja, a variação da concentração dos sais é regidatambém pela contribuição de águas subterrâneas.

No reservatório de França, por ter suas águas exposta a evaporação, há um comporta-mento diferenciado para os períodos antes e depois da ocorrência de chuva, apresentandopara o primeiro período a inuência da evaporação das águas e, para o período após chuvaintensa, contribuição da vazão do auente que apresenta concentrações de sais elevadas nasua calha.

Para o trecho a jusante do barramento, nos pontos onde foi identicada inuência des-se barramento no escoamento do rio Jacuípe (trecho FR6 a RJ5), não houve denição de


(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Figura 3.68: Correlação entre a condutividade elétrica e δD. a) Nascentes do rio Ja-cuípe; b) RJ2 - Cachoeira Domingos Lopes; c) Reservatório do França;d) FR6, RJ5 e RJ6; e) RJ4 - Umbuzeiros; f) RJ3 - Manguinhas

processo dominante.

Nos pontos RJ3 e RJ4 o aumento da salinidade ocorre com a diminuição dos valoresisotópicos, indicando que a elevação da salinidade se dá predominantemente por: (i) contri-buição da vazão dos auentes que apresentam concentrações de sais elevadas na sua calha;


(a) (b)

(c) (d)

Figura 3.69: Correlação entre a condutividade elétrica e δD. a) Auentes trechomédio da bacia; b) RJ8 - Morrinhos; c) Reservatório de São José; d)RJ9, RJ10 e RJ11

e (ii) lixiviação dos solos na ocorrência de chuvas intensas. Entretanto, apesar da distânciaentre esses dois pontos ser de 3 km e apresentarem valores de condutividade próximos noperíodo seco (RJ3 - 629 µS.cm−1 e RJ4 - 526 µS.cm−1), o ponto RJ3 apresenta uma elevaçãonesse parâmetro de 3,5 vezes após as chuvas intensas de fevereiro de 2007, e o ponto RJ4,uma elevação de 2,7 vezes. O RJ3 apresenta maior vulnerabilidade à salinização.

Outro comportamento distinto entre RJ3 e RJ4 é observado comparando os valores iso-tópicos mais positivos apresentados nesses pontos. Apesar da existência de um barramentono RJ3, tendo suas águas mais expostas a evaporação, o que deveria conferir valores maispositivos nesse ponto, o que ocorre é o oposto: as águas se empobrecem em relação ao pontoa montante para as campanhas que os escoamentos subsupercial contribuem para vazão dorio. Em períodos mais secos, quando os níveis de água estão baixos essa contribuição cessae as perdas por evaporação não são compensadas por entradas de água. Essa análise indicaa contribuição subterrânea no ponto RJ3.


O ponto RJ4 apresenta correlação inversa de 0,95 e demonstra uma inuência predomi-nante no aporte de sais do escoamento supercial.

No ponto RJ8, quando se analisa todas as coletas juntas não é vericada correlação,separando o período seco e o chuvoso (entre março a maio de 2007) verica-se uma tendênciade aumento de valores isotópicos acompanhados por um aumento na condutividade. Nesseperíodo chuvoso a correlação de 0,8 é devido à conjunção dos mesmos fatores que os RJ3 eRJ4. As vazões nesse trecho drenam águas afetadas pela evaporação e salgadas.

Para os auentes observa-se uma forte tendência de águas salinizadas em águas forte-mente afetadas pela evaporação.

No reservatório de São José vericam-se dois processos de variação na concentraçãodos sais: um direto no lago de reservatório pela evaporação e diluição da chuva e o outropela entrada da vazão auente mais salgada. Essa diferenciação ainda é signicativa se foranalisado separadamente o período antes e depois da chuva. No trecho logo a jusante dessereservatório tem-se a tendência de águas salinizadas serem afetadas pela evaporação, o quese modica em Riachão do Jacuípe, onde não há essa correlação.

Cálculo do Índice de vulnerabilidade à salinização (IVS)

As classes atribuídas para denição do grau de vulnerabilidade estão apresentadas naTabela 3.28. Para denição do grau de vulnerabilidade, o IVS foi normalizado para valoresentre 0 e 1, com a divisão do somatório dos valores dos indicadores de salinização em cadaponto pelo valor máximo desse somatório. Assim como os valores atribuídos para cadaindicador nos ponto de análise do rio Jacuípe estão apresentados na Tabela 3.29 e representamos resultados já descritos.

Tabela 3.28: Classes atribuídas para denição do grau de vulnerabilidadeClasses Grau de Vulnerabilidade

IVS < 0.20 nulo

0.21 < IVS < 0.40 baixo

0.41 < IVS < 0.60 médio

0.61 < IVS < 0.80 alto

0.81 < IVS < 1.00 extremamante alto

Assim, á área da bacia da nascente (RJ1) até a Cachoeira Domingos Lopes (RJ2) apre-senta baixa vulnerabilidade, o reservatório de França (FR6) vulnerabilidade média, assimcomo os pontos a jusante até a localidade de Cigana (RJ5). A partir da localidade de Um-buzeiro (RJ4) o rio Jacuípe apresenta alta vulnerabilidade, com os trechos em Manguinhas(RJ3) e Morrinhos (RJ8) apresentando vulnerabilidade extremamente alta. O reservatório


Tabela

3.29:Cálculo

doIV

Spara

orio

Jacuípe

Ponto

Indicadorda

Indicadorde

Indicadorde

Indicadorda

Indicadorda

Indicadorde

Indicador

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ição

contribu

ição

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00

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20

20

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RJ

82

20

20

22

100.71

alto

RJ

92

20

20

22

100.71

alto

RJ

10

22

02

02

210

0.71

alto

RJ

11

12

02

02

29

0.64

alto

RJ

12

11

-12

00

25

0.36

baixo

FR

21

1-1

12

06

0.43

médio

FR

62

11

-10

10

40.29

baixo

SJ

22

22

02

212

0.86

extrem

amante

alto

SJ

52

22

20

22

120.86

extrem

amante

alto


Tabela

3.30:Cálculo

doIV

Spara

abaciaexperim

ental

Reservatórios

Indicadorda

Indicadorde

Indicadorde

Indicadorda

Indicadorda

Indicadorde

Indicador

Somatório

IVS

Graude

variabilidade

aridez

contribu

ição

contribu

ição

conectividadecontribu

ição

contribu

ição

dos

Vulnerabilid

ade

temporal

dade

auente

davazão

com

aqüíferos

direta

dado

solo

Indicadores

àsalin

idade

precipitação

demontante

evaporação

Flori

22

0-1

02

05

0.36

baixo

Nenenzinho

22

2-1

02

29

0.64

alto

SãoDomingos

22

12

02

211

0.79

alto


de São José (SJ5) apresenta alta vulnerabilidade, contribuindo para o trecho a jusante apre-sentar vulnerabilidade extremamente alta. A espacialização do grau de vulnerabilidade estáapresentada na Figura 3.70.

A bacia experimental apresenta baixa vulnerabilidade no açude de Flori, alta no açudede Nenenzinho e no reservatório de São Domingos, conforme detalhado na Tabela 3.30.

Para validação dessa classicação foi utilizado a metodologia proposta pelo USSL paraclassicação de águas para irrigação, que possibilita vericar o risco de salinização e sodi-cação na utilização dessas águas. Esse risco está diretamente ligado a susceptibilidade daágua de escoamento a salinização.

Risco de salinização e sodicação

As águas da bacia do rio Jacuípe e da bacia experimental foram classicadas utilizandoos critérios estabelecidos pelo USSL para avaliação de águas de irrigação. Estes valores foraminseridos no diagrama de classicação, onde se determinou a categoria de risco de salinidadee sodicidade. Para uma melhor análise, os resultados das campanhas foram juntados. Osresultados estão apresentados na Figura 3.71.

Pode-se constatar que o risco de salinidade dos auentes está classicado como muitoalto a excepcionalmente alto, com risco de sódio médio a muito forte, para o trecho médioda bacia, enquanto que para os rios próximos a nascente os dois riscos são baixos.

O rio Jacuípe acompanha esse comportamento, sendo que com riscos menores, dada ainuência do trecho alto da bacia que não apresenta risco de salinização e sodicação. Notrecho baixo os riscos integram as categorias de médio a muito alto para a salinidade eas categorias de baixo a médio para sódio a depender do período analisado. O ponto querepresenta a conuência do rio Jacuípe com o rio Paraguaçu apresenta risco de salinizaçãomédio, indicando a necessidade de controle das águas do rio Jacuípe que chega na Barragemde Pedra do Cavalo.

A Figura 3.72 apresenta a classicação do USLL da bacia experimental do rio do Cedro.Segundo a classicação do USLL, as águas do açude Flori apresentaram baixa salinidade ebaixo conteúdo de sódio, o que é corroborado pelo valor de sua RAS, estas águas podem serutilizadas indiscriminadamente nas atividades agrícolas. Já as águas do açude Nenenzinhoforam classicadas como excepcionalmente salina e fortemente sódica para os períodos secos,o que restringe a sua utilização nas atividades agrícolas e para o consumo humano e animal.O açude de São Domingos apresentou comportamento mediano para sodicação e alto parasalinidade.


Os resultados indicam que os processos de aporte de sais aos reservatórios, como um todo,contribuem mais efetivamente para a salinização das águas que para a sua sodicação, ouseja, o sódio não é o íon mais abundante na área de estudo. Isto tem um aspecto positivo,devido às maiores diculdades em retirar o sódio quando comparado a outros íons e aosmaiores malefícios causados por este, quando em excesso, à permeabilidade dos solos.

Comparando esses resultados com o grau de vulnerabilidade apresentado na Figura 3.70,verica-se que os indicadores do processo de salinização representam de forma satisfatóriaa susceptibilidade à salinização que os pontos analisados apresentam, uma vez que quantomaior é essa susceptibilidade, maior risco de salinização e sodicação.


Figura

3.70:Graude

vulnerabilidade

dorio

Jacuípe


Figura 3.71: Classicação do USSL rio Jacuípe e auentes


Figura 3.72: Classicação do USSL da bacia experimental

4Conclusões

Os resultados encontrados demonstram o potencial dos traçadores isotópicos no entendi-mento do ciclo hidrológico na área de estudo, decitária em dados hidrológicos medidos ecom características de intermitência dos seus cursos d'água que confere uma complexidadelogística nessas medições. Com base na presente pesquisa conclui-se que essa metodologiase torna indicada para apoiar pesquisa em cenários com rios sem uxo continuo, chuvas con-centradas em curtos períodos com eventos chuvosos extremos e carreamento de sedimentos,que tornam dinâmicas as congurações das calhas do rios .

Com relação à caracterização da precipitação na área de estudo, de acordo com os valoresisotópicos e mecanismos de formação, a região mantém um comportamento similar a LMGcom inclinações de 8,4 e 8,6 em São Domingos e Morro do Chapéu, respectivamente. Jáas precipitações amostradas nos reservatórios de França e São José, por inuência da com-posição isotópica do vapor local apresentou linha meteórica local com inclinação inferiores,sendo 5,7 para São José e 6,9 para o França. Desses valores conclui-se que o efeito que rege acomposição isotópica para as duas áreas é o efeito quantidade, tendo em vista que as chuvasconvectivas, ocorridas predominantemente no verão, apresentam valores mais negativos (−49ooo em São Domingos para o δD) e quantidades precipitadas elevadas (314 mm no mês defevereiro de 2007), enquanto que as chuvas frontais ocorridas predominantemente no inverno,em quantidades insignicantes para contribuição no escoamento supercial (inferiores a 60mm por mês) apresentam águas enriquecidas, variando de −1 a +21 ooo para o δD .

O escoamento supercial na bacia do rio Jacuípe apresenta uma tendência de enrique-cimento isotópico de montante a jusante com pico no reservatório de São José, o que reetea ação da evaporação ao longo da bacia e a interferência de aproveitamentos hídricos nos

163

Conclusões 164

cursos d'água que intensicam as perdas de água devido a esse fenômeno.

Os valores isotópicos para águas subterrâneas caram próximos aos mais negativos va-lores encontrados nas precipitações. Já os auentes do rio Jacuípe apresentaram valores emmédia mais enriquecidos, com exceção do período de chuvas intensa, quando o escoamentode todo a bacia apresentou composições inuenciadas pela água de chuva, conrmando queo escoamento em região semi-árida é resposta direta a ocorrência de chuvas.

A variação espaço-temporal da composição isótopica permitiu estabelecer a origem doescoamento nos pontos amostrados do rio principal. O escoamento do trecho alto da baciatem predominância das águas subterrâneas e das águas armazenadas no reservatório deFrança no sentido a jusante até próximo a localidade de Umbuzeiros (RJ4). A partir desseponto, predominam águas provenientes da área de drenagem adjacente. Para o trecho ajusante do reservatório de São José percebe-se uma inuência mais signicativa das águasarmazenadas neste reservatório até a localidade de Barreiros (RJ10).

O resultado do monitoramento isotópico dos três reservatórios da bacia experimental dorio do Cedro mostrou uma linha de evaporação local com inclinação de 6,9, indicando a açãoda evaporação nessas águas. As perdas de água por evaporação foram estimadas com basena variação isotópica no período de análise mais seco. O açude de Flori apresentou-se maisvulnerável a ação da evaporação com perda de 40% do seu volume no período de julho aoutubro de 2007, enquanto que os açudes de São Domingos e Nenenzinho apresentaram 23%e 34%, respectivamente.

O acompanhamento da variação da composição isotópica no reservatório de França eSão José possibilitou a comparação entre dois reservatórios com dimensões e comportamentodistintos. O reservatório de França apresentou águas menos afetadas pela evaporação comuma renovação completa da água armazenada para o período analisado. Esse comportamentoisotópico reete a eciência do reservatório do França no armazenamento de águas para aregião nos aspectos de qualidade e quantidade.

Já para o reservatório de São José, a composição isotópica média bem mais rica em isó-topos pesados, reete o seu superdimensionamento que não possibilita a renovação de suaságuas. As águas armazenadas apresentam valores isotópicos característicos de intensa eva-poração, prejudicando de forma signicativa a sua qualidade. O monitoramento da descargade fundo conrma essa ineciência, permitindo concluir que águas auentes ao reservatóriolevam aproximadamente quatro meses para misturar e atingir o fundo do reservatório. Esseelevado tempo de residência intensica processos de degradação deste corpo d'água. Estecomportamento hidrológico do São José, aliado a sua localização em ponto crítico de escoa-mento de águas salinizadas, confere a esse reservatório problemas ambientais e de gestão.

Conclusões 165

A diferença obtida nos cálculos da evaporação no lago do França pela aplicação domodelo de destilação de Rayleigh no reservatório de França (3,3 mm/dia) e pela aplicação dométodo de Penman (1,7 mm/dia), utilizando dados meteorológicos da estação do municípiode Mundo Novo, para o período entre as coletas de maio e setembro de 2007, o mais secodentre as campanhas com chuvas mensais inferiores a 47 mm, indica a necessidade de maiorinvestigação desse processo, com monitoramento efetivo no ambiente do lago. Conclui-se,ainda, que o cálculo utilizando variáveis climatológicas medidas em estações das proximidadesresultam em valores subestimados, uma vez que a formação de lagos dessa dimensão conferecaracterísticas locais especicas.

A aplicação do modelo de destilação de Rayleigh para o reservatório de São José nãose mostrou adequado devido ao seu comportamento hidrológico, com elevado tempo de resi-dência e signicativa variação dos valores isotópicos ao longo do lago. O reservatório recebeáguas mais negativas que as águas do lago, contribuindo para amenizar as variações isotó-picas, o que indica que para o cálculo de evaporação pela metodologia de isótopos estáveispara esse reservatório deve-se analisar os componentes do balanço hídrico e suas composiçõesisotópicas, aprimorando o valor encontrado.

Uma vez que a bacia do rio Jacuípe, considerada na presente pesquisa como represen-tativa da região semi-árida, apresenta uma salinização diferenciada ao longo do seu curso,conclui-se que o monitoramento e conhecimento detalhado do comportamento hidrológico,assim como, a identicação dos fatores que interferem na qualidade da água ao longo dabacia de alta variabilidade espacial quanto aos aspectos físicos e climáticos são essenciaispara denição das intervenções que podem ser realizadas no rio. Essa bacia apresenta nanascente os teores de sais baixos mantendo essa característica de água doce por aproxima-damente 174 km, trecho a jusante do reservatório de França. Nessa região a água torna-sesalobra atingindo os níveis de classicação de água salgada nas proximidades do reservatóriode São José do Jacuípe. A partir desse barramento, segue seu curso aumentando a conduti-vidade elétrica até desembocar no rio Paraguaçu onde tem suas águas diluídas, reduzindo asalinidade.

O mesmo acontece com a bacia experimental que apresenta o reservatório Flori, loca-lizado próximo a nascente com água doce em todo o período analisado, o reservatório deNenenzinho, localizado no trecho médio, salgado no período seco e doce a salobra no períodode chuvas intensas e o reservatório São Domingos, localizado a jusante, salgado em todo operíodo.

O cloreto predominou tanto na bacia experimental como na bacia do rio Jacuípe, sali-entando que para as duas bacias as nascentes apresentaram baixo nível de salinidade com

Conclusões 166

classicação de águas bicarbonatadas, o que ao longo da bacia modicou-se para cloretadacálcica ou sódica.

Essa comparação entre a bacia experimental e a bacia do rio Jacuípe possibilita a iden-ticação do potencial da utilização das informações geradas na bacia experimental parasubsidiar medidas de gestão na bacia do rio Jacuípe. Dessa forma conclui-se que a baciaexperimental pode ser utilizada como laboratório em campo para investigação detalhada deprocessos de evaporação e salinização, observando as peculiaridades inerentes a mudança daescala considerada.

A caracterização isotópica das águas armazenadas nas duas bacias demonstrou a inuên-cia do tamanho do reservatório na qualidade da água devido a diferentes características dobalanço hídrico e ocorrência de renovação das águas. A análise dos pequenos reservatórios dabacia experimental demonstra que reservatórios menores são mais susceptíveis a evaporação,ao mesmo tempo em que tem águas de melhor qualidade devido à renovação destas. Nabacia do rio Jacuípe o reservatório maior, São José do Jacuípe, armazena águas mais afeta-das pela evaporação por não estar sujeito a essa renovação, tendo suas águas com elevadaconcentração de sais.

Essa concentração vem aumentando ao longo dos anos com o progressivo aporte de saisproveniente da sua área de drenagem, com ascensão crescente, ultrapassando o limite de250 mg/`, após a construção do reservatório de França. Com base nas avaliações feitas napresente pesquisa, conclui-se que o reservatório de França barra a contribuição da área deáguas doces da bacia, que antes diluía as concentrações de sais presente no escoamento dosauentes e do trecho a montante do reservatório de São José.

A área de drenagem entre os reservatórios de França e São José é responsável pelos apor-tes de água salobra ao reservatório. A evaporação direta do lago do reservatório não é a causaprincipal das atuais concentrações de sais. O reservatório de França, localizado a montanteda Barragem de São José, não apresenta tais problemas. Percebe-se no presente estudo quea região de França tem características bastante diferenciadas, propícias a construção de umaproveitamento hidráulico desse porte. Já o local de implantação do reservatório de São Joséé inadequado para tal obra.

Os limites espaciais da classicação em águas doces, salobras e salgadas são dinâmicosna bacia estudada. No período de chuvas intensas o trecho de água doce recuou por causada contribuição de auentes com elevada salinidade. No período seco esses auentes, porserem intermitentes, não atingem o rio Jacuípe, e a concentração de sais ocorre em menoresproporções em comparação com a inuência apresentada pelos auentes.

Conclusões 167

Diante desses resultados, conclui-se que salinização de rios e reservatórios do semi-áridotem dinâmicas diferenciadas por período. No período seco, a elevada taxa de evaporaçãotípicas da região contribui no processo de salinização desses mananciais, na ocorrência dechuvas intensas o aporte de sais é intensicado por auentes salgados ou de sais presente nosolo carreado pelas chuvas para os corpos d'água.

As águas do rio Jacuípe recebem aporte de sais proveniente da contribuição das águassubterrâneas, dos solos lavados por chuvas intensas, contribuição da vazão dos auentes queapresentam concentrações de sais elevadas na sua calha. Essas concentrações são intensi-cadas pelo processo de evaporação na área da bacia e variabilidade temporal das chuvas.A intervenção humana no ambiente também tem papel importante na variação da salinida-de seja na construção de reservatórios ao longo dos cursos d'água, na perfuração de poços,nos usos atribuídos aos recursos hídricos e solos da bacia como na qualidade das vazões deretorno.

Sondagens elétricas verticais realizadas na bacia experimental para identicação do po-tencial do solo no aporte de sais possibilitou observar que, nas vizinhanças do reservatórioNenenzinho, elevadas concentrações de sais estão presentes nas camadas subsuperciais dosolo, em cerca de 50 cm de profundidade, donde se conclui que os primeiros escoamentossuperciais que chegam ao açude no momento das cheias apresentem melhor qualidade desuas águas. Ao contrário, os escoamentos que chegam posteriormente, depois das cheiasincorporarem águas inltradas em camadas nas camadas subsuperciais, apresentam piorqualidade de suas águas.

As análises realizadas possibilitaram o cálculo do índice de vulnerabilidade a salinização(IVS) de forma a denir áreas nas bacias com diferentes níveis de vulnerabilidade à saliniza-ção, sendo denido que da nascente até a Cachoeira Domingos Lopes (RJ2), o rio apresentabaixa vulnerabilidade, o reservatório de França vulnerabilidade média, assim como os pontosa jusante até a localidade de Cigana (RJ5). A partir da localidade de Umbuzeiro (RJ4) o rioJacuípe apresenta alta vulnerabilidade, com os trechos em Manguinhas (RJ3) e Morrinhos(RJ8) apresentando vulnerabilidade extremamente alta. O reservatório de São José apre-senta alta vulnerabilidade, contribuindo para o trecho a jusante apresentar vulnerabilidadeextremamente alta.

As ações antrópicas intensicam o processo de salinização na bacia do rio Jacuípe aexemplo da perfuração intensa de poços e extração de água nas nascentes, no município deMorro do Chapéu, o que levou a degradação total da nascente principal e redução signicativado uxo supercial. Como esse trecho é o único existente na bacia caracterizado por águasdoces, trechos a jusante sofrem com os impactos dessas ações. As barragens construídas

Conclusões 168

ao longo dos rios representam alto impacto na qualidade das águas, devendo ser realizadosestudos criteriosos para sua implantação. As atividades agrícolas alem de alterarem ascaracterísticas do solo que podem se tornar mais salinos a depender do manejo empregado,retira quantidades signicativas de água que retornam aos leitos dos rios causando umapoluição difusa e aporte de sais. O lançamento de esgotos ao longo do rio principal tambémcontribui para essa sobrecarga salina.

A alta vulnerabilidade hídrica da bacia do rio Jacuípe e da bacia experimental do rio doCedro, escolhidas por representarem áreas do semi-árido do Nordeste brasileiro, ao processode salinização, demonstra a necessidade de uma gestão integrada e embasada no entendi-mento detalhado do comportamento hídrico da região.

Com o estudo comparativo da salinização em duas bacias de tamanho diferentes, conclui-se, entretanto, que esse processo de aumento de teor dos sais nas águas superciais daregião semi-árida ocorre de forma diferenciada. Os rios e reservatórios das pequenas baciasapresentam o aumento de sais mais signicativo no periodo seco com a evaporação das águas,e tem suas águs renovadas na ocorrência de chuvas intensas. Essa renovação leva os sais paraos grandes cursos d'águas, fazendo com os maiores aportes de sais nos rios e reservatórios degrandes bacias do semi-árido sejam observados após chuvas intensas no caso de presença desolos salinos.

Recomenda-se para o aprimoramento dos resultados encontrados a complementação cominformações hidrológicas consistentes que possibilite quanticação da inuência de cada fatorde salinização. Isso possibilitará a atribução de pesos diferenciados para cada indicador doIVS e melhor desempenho deste.

A denição dessa vulnerabilidade à salinização embasa tanto medidas de manejo e ope-ração de pequenos e grandes reservatórios como um zoneamento a nível estadual, das áreascom potencial para a implantação de projetos de pequena irrigação e de aproveitamento dosrecursos hídricos disponíveis, assim como sinalização das áreas críticas, levando-se em contaos fatores climáticos, edácos e, principalmente, de qualidade de água.

Agradecimentos

À Deus, por ter me dado força e tranqüilidade para transpor as diculdades encontradasdurante esta caminhada.

A meu marido Jarilson, a minhas lhas Sara e Rana, a meus pais, Benjamim e Graçae a minhas irmãs Vanessa e Susane pelo amor, incentivo e apoio incondicional, sem o qualesse trabalho não teria chegado ao nal.

Ao Professor Antônio Expedito pela orientação, carinho, incentivo e ensinamentos defundamental importância para meu desenvolvimento.

A Professora Maria Zucchi, um agradecimento especial, pelos ensinamentos e incentivose principalmente pela amizade construída nesse período.

A Professora Yvonilde Medeiros, pelas orientações acadêmicas e prossionais e pela aco-lhida no seu grupo de pesquisa, que resultou no meu despertar para os recursos hídricos.

Aos Professores Iara Brandão e Olivar Lima pelas contribuições no desenvolvimentodo trabalho e durante as defesas, sem as quais essa pesquisa seria mais limitada e menosrelevante.

Ao Professor José Garcia Vivas Miranda, pela amizade, ensinamentos, incentivo e apoio.

Ao Professor Roberto Max Argollo, pelos ensinamentos e amizade.

A todos os colegas do LFNA, especialmente Alexandre e Christian.

Aos amigos Maria do Socorro, Alessandra, Rosani, Miguel e Diego, pelas trocas deexperiências, cujo apoio importantíssimo ajudou a minimizar a insegurança nessa caminhada.E a todos os meus amigos agradeço a amizade e atenção indispensáveis neste período.

Aos funcionários do CPGG, principalmente a Lene e Zenilda pela amizade e ajuda pres-tada.

Ao CPGG que me acolheu e tornou possível a viabilização do presente trabalho, conce-dendo os recursos materiais necessários; à FAPESB e CNPq pela bolsa de estudos.

169

Agradecimentos 170

Ao CT-HIDRO, FINEP e a Rede de Hidrologia do Semi-árido (REHISA), na qual aunidade de pesquisa do presente trabalho está inserida.

Aos professores e colegas do Departamento de Engenharia Ambiental pelo incentivo,apoio e amizade.

Aos amigos do Grupo de Recursos Hídricos.

Ao INGÁ.

À minha família.

À comunidade do Município de São Domingos pela acolhida.

Agradeço a todos que direta ou indiretamente contribuíram ao sucesso deste trabalho.

Muito Obrigada!!!

Referências Bibliográcas

Aggarwal, P. (2007) New capabilities for studies using isotopes in water cycle, Eos Trans.AGU, 88.

Armengaud, A.; Kroster, R.; Jouzel, J. e Ciais, P. (1998) Deuterium excess in Greenlandsnow: analysis with simple and complex models, Geophysical Research, 103:89478953.

BAHIA (2004) Plano estadual de recursos hídricos do estado da bahia - PERH. Relatóriosíntese, Rel. Téc., Superintendência de Recursos Hidricos do Estado da Bahia, Salvador-Bahia.

Bennet, K.; Gibson, J. e P.M., M. (2008) Water-yield estimates for critical loadings assess-ment: comparisons of gauging methods versus an isotopic approach, Can. J. Fish. Aquat,65:8399.

Bowen, G.J., R. J. (2003) Interpolating the isotopic composition of modern meteoric preci-pitation, Water Resour. Res., 39, 10,:art. no 1299.

Brand, W. A.; Avak, H.; Seedorf, R.; Hofmann, D. e Conradi, T. (2000) New methods forfully automated isotope ratio determination from hydrogen at the natural abundancelevel, Geoph. Prosp., 28:967976.

Brauda, I., B. T. G. J. e Vauclina, M. (2005) Sispat-isotope, a coupled heat, water and stableisotope transport model for bare soil. part i. model description and rst verications,Journal of Hydrology, 309:277300.

Bryden, H.; L.M., B. e L.M., D. (2005) Structure and transport of the Agulhas Current andits temporal variability, J. Oceanograf, 61:479492.

Buttle, J. e Peters, D. (1997) Hydrograph separation using isotopic and geochemical tracers:a re-evaluation, Hydrological Processes, 11:557573.

Cabral, J. e Santos, S. (2007) Água Subterrânea no Nordeste Brasileiro. In: O Uso Sustentá-vel dos Recursos Hídricos em Regiões Semi-áridas, ABRH, Editora Universitária, UFPE,Recife.

171

Referências Bibliográcas 172

Cameron, E.; Hall, G.; Veizer, J. e Krouse, H. (1995) Isotopic and elemental hydrogeoche-mistry of a major river system; fraser river, british columbia, canada, Chemical Geology,122:149169.

Cappa, C. D. Hendricks, M. B. D. D. J. e Cohen, R. C. (2003) Isotopic fractionation of waterduring evaporation, Journal of Geophysical Research, 108:4525.

Carvalho, I. (1995) Fundamentos da Geoquímica dos Processos Exógenos, Bureau Gráca eEditora Ltda, Salvador, Bahia.

CERB (1988) Estudo de salinização da barragem de São Jose do Jacuípe. Relatório técnico,Rel. Téc., Companhia de Engenharia Rural da Bahia. Secretaria de Recursos Hídricos eirrigação - SERHIDI, Salvador-Bahia.

Clark, I. e Fritz, P. (1997) Environmental Isotopes in Hydrology, vol. II, Lewis Press, NewYork.

Cortizo, C. (2007) Estudo da Salinização no Reservatório de São José - Ba: Inuência daEvaporação e das Regras de Operação e do Reservatório, Monograa do curso de especi-alização em instrumentos técnicos, jurídicos e institucionais de suporte ao gerenciamentodos recursos hídricos, Universidade Federal da Bahia, Brasil.

CPRM (2005) Projeto de Cadastro de Fontes de Abastecimento por Água Subterrânea.Diagnóstico dos Municípios do Estado da Bahia, Rel. Téc., Companhia de Pesquisa deRecursos Minerais (CPRM)/PRODEEM, Salvador-Bahia.

CPTEC-Proclima (2007) Programa de Monitoramento Climático em tempo real do Estadoda Bahia, www.cptec.inpe.br/proclima.

Craig, H. (1957) Isotope standards for carbon and oxygen and conection factors for massspectrometric analysis of carbon dioxide, Geochimica et Cosmochimica Acta, 12:133149.

Craig, H. (1961) Isotope variations in meteoric waters, Science, 133:17021703.

Craig, H. e Gordon, L. I. (1965) Deuterium and oxygen 18 variations in the ocean and themarine atmosphere, Marine Geochemistry, Narragansett Marine Laboratory, Universityof Rhode Island, 3:277374.

Dansgaard, W. (1964) Stable isotopic in Precipitation, Tellus, 16:436468.

Dinçer, T. (1968) The use of oxygen-18 and deuterium concentrations in the water balanceof lakes, Water Resources Research, 4:12891305.

Eimers, J. L.; Weaver, J. C.; Terziotti, S. e Midgette, R. W. (2000) Method of ratingunsaturated zone and watershed characteristics of public water supplies in north carolina,U.S. Geological Survey. Water-Resources Investigations Report 99-4283. Disponível em:http://pubs.usgs.gov/wri/wri994283/.


Esteves, F. A. (1998) Fundamentos da Limnologia., . Interciencia. 2aEdição, Rio de Janeiro.

Feitosa, A. e Manoel Filho, J. (1997) Hidrogeologia: conceitos e aplicações, CPRM,LABHID-UFPE, Fortaleza.

Ferreira, J.; Oliveira, M.; Roseiro, C.; Moinante, M. d. A. e Henriques, M. (2007) Or-ganograma para seleção de métodos para zoneamento e proteção de recursos hídricossubterrâneos e de superfície. In: O Uso Sustentável dos Recursos Hídricos em RegiõesSemi-áridas, ABRH, Editora Universitária, UFPE, Recife.

Gallegos, D. P.; Lowance, J. P. e Thomas, C. (2000) Watershed vulnerabi-lity estimation using wrastic, State of New Mexico. Source Water Assess-ment And Protection Program. Appendix E - WRASTIC Index. Disponível em:http://www.nmenv.state.nm.us/dwb/Documents/SWAPP2000.PDF.

Gat, J. (1970) Environmental isotope balance of lake tiberias, Isotopes in Hydrology.IAEA:Vienna, Austria, pp. 151162.

Gat, J. R. e Matsui, E. (1991) Atmosfheric water balance in the amazon basin: An isotopicevapotranspiration model, Journal of Geophysical Research, 96:13,17913,188.

Gibson, J. (2002) Short-term evaporation and water budget comparisons in shallow arcticlakes using non-steady isotope mass balance, Journal of Hydrology, 264:242261.

Gibson, J. e Prowse, T. (2002) Stable isotopes in river ice: identifying primary over-winterstreamow signals and their hydrological signicance, Hydrol. Process., 16:873890.

Gibson, J.; Edwards, T. e Prowse, T. (1996) Development and validation of an isotopicmethod for estimating lake evaporation, Hydrological Processes, 10:13691382.

Gibson, J.; Aggarwal, P.; Hogan, J.; Kendall, C.; Martinelli, L.; Stichler, W.; Rank, D.;Goni, I.; Choudhry, M.; Gat, J.; Bhattacharya, S.; Sugimoto, A.; Fekete, B.; Pietroniro,A.; Maurer, T.; Panarello, H.; Stone, D.; Seyler, P.; Maurice-Bourgoin, L. e Herczeg, A.(2002a) Isotope studies in large river basins: a new global research focus, EOS, 83:613617.

Gibson, J.; Edwards, T.; Birks, S.; St. Amour, N.; Buhay, W.; McEachern, P.; Wolfe, B.e Peters, D. (2005) Progress in isotope tracer hydrology in canada, Hydrol. Process,19:303327.

Gibson, J. J.; Prepas, E. E. e McEachern, P. (2002b) Quantirative comparison of lake th-roughow, residency, and catchment runo using stable isotopes: modelling and resultsfrom a regional survey of boreal lakes, Hydrology, 262:128144.

Gonantini, R. (1986) Environmental isotopes in lakes studies, vol. 2, cap. EnvironmentalIsotope Geochemistry, pp. 113168, Elsevier-Amsterdã.


Harum, T.; saccon, P. e Calasans, N. (2004) Water resources, vulnerability, assessment andquality of water in cachoeira catchement, ECOMAN Newsletter Number 3 - DecisionSupport System for Sustainable Ecosystem Management in Atlantic Rain Forest RuralAreas. Disponível em: www.uatla.pt/ecoman/.

Hitchon, B. e Krouse, H. (1972) Hydrogeochemistry of surface waters of the mackenzie riverdrainage basin, canada-iii. stable isotopes of oxygen, carbon and sulphur, Geochimica etCosmochimica Acta, 36:13371357.

Karima, A., V. J. B. J. (2008) Net ecosystem production in the great lakes basin and itsimplications for the north american missing carbon sink: A hydrologic and stable isotopeapproach, Global and Planetary Change, 61:1527.

Kendall, C. e Coplen, T. (2001) Distribution of oxygen-18 and deuterium in river watersacross the united states, Journal Hydrol. Processes, 15:13631393.

Krauskopf, K. B. (1972) Introdução à Geoquímica: Tradução de M. Lando e P. S. C. Bogus,vol. 1, Editora Polígono - Universidade do Estado de São Paulo, São-Paulo.

Ladouche, B.; Probst, A.; Vivilled, D.; Idirb, S.; Baquea, D.; Loubetc, M.; Probst, J.e Bariaca, T. (2001) Hydrograph separation using isotopic, chemical and hydrologicalapproaches (strengbach catchment, france), J.Hydrology, 242:255274.

Langmuir, D. (1997) Aqueous Environmental Geochemistry, Prentice-Hall, New Jersey -USA.

Laudon, H. e Slaymaker, O. (1997) Hydrograph separation using stable isotopes, silica andelectrical conductivity: and alpine example, Journal of Hydrology, 201:82101.

Leprun, J. C. (1983) Primeira avaliação das Águas superciais do nordeste: Relatório de mde convênio de manejo e conservação do solo do nordeste brasileiro, Rel. Téc., SUDENE-DRN, Recife.

Leprun, J. C. (1988) Manejo e conservação do nordeste brasileiro. Relatório convênio, Rel.Téc., SUDENE, Recife.

Linhares, P. e Mestrinho, S. (2001) Estudo de salinização da barragem de São José doJacuípe. relatório técnico, Rel. Téc., Embasa, Salvador-Bahia.

Logan, J. (1965) Interpretação de Análises Químicas da Água, U.S.Agency for InternationalDevelopment, Recife.

Loke, M. (2001) Res1d ver. 1.0 for windows. inversion and forward modeling. wenner andschlumberger arrays, Rel. Téc..


Machavaran, M. e Krishnamurthy, R. (1994) Earth surface evaporative processes: a casestudy from the great lakes region of the united states based on deuterium excess inprecipitation, Geochimica et Cosmochimica Acta, 59:42794283.

Majoube, M. (1971) Fractionnement en oxygène-18 et en deutérium entre leau et sa vapeur,Chemical Physical, 197:14231436.

Matsui, E. (1978) Origem e dinâmica da salinização da água do nordeste brasileiro - bacia dorio Pajeú - PE, Tese de doutorado. doutorado em solos e nutrição de plantas, Universidadede São Paulo, Brasil.

Mayr, C.; Lucke, A.; Stichler, W.; Trimborn, P.Ercolano, B.; Oliva, G.; Ohlendorf, C.; Soto,J.; Fey, M.; Haberzettl, T.; Janssen, S.; Schabitz, F.; Schleser, G.; Wille, M. e Zolitschka,B. (2007) Precipitation origin and evaporation of lakes in semi-arid patagonia (argentina)inferred from stable isotopes (d18o, d2h), Journal of Hydrology, 334:53 63.

Mazor, E. (1991) Applied Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology, vol. II, McGraw-Hill, New York.

Melo, R.; Loureiro, H. e Pereira, L. (1995) Programa levantamento geológicos básicos doBrasil, Serrinha. folha sc. 24-y-d. Estado da Bahia., Rel. Téc., DNPM/CPRM.

Merlivat, L. e Jouzel, J. (1979) Global climatic interpretation of the deuterium-oxygen 18relationship for preciptation, Geophysical Research, 84:50295033.

Molle, F. (1989) Perdas por evaporação e inltração em pequenos açudes. série hidrologian.25, Rel. Téc., SUDENE, Recife.

Molle, F. (1994) Marcos históricos e reexões sobre a açudagem e seu aproveitamento. SérieHidrologia, n.30, Rel. Téc., SUDENE, Recife.

Mook, W. G. e Vries, J. J. (2001) Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle: Prin-ciples and Aplications, vol. 1, International Agency of Atomic Energy.

Moore, R. (1989) Tracing runo sources with deuterium and oxygen-18 during spring melt ina headwater catchment, southern laurentians,quebec, Journal of Hydrology, 112:135148.

Oliveira, J. (2005) Estudo da contribuição potencial do solo no processo de salinização deáguas superciais em uma pequena bacia hidrográca do semi-árido baiano, Dissertaçãode mestrado. mestrado em engenharia ambiental urbana, Universidade Federal da Bahia,Brasil.

Paiva, J. d. e Paiva, E. d. (2001) Hidrologia aplicada a gestão de pequenas bacias hidrográ-cas, ABRH, Porto Alegre.

Parasnis, D. S. (1997) Principles of Applied Geophysics, Chapman e Hall, London.


Penman, H. (1948) Natural evaporation from open water, bare soil and grass, 193:120145.

Phillips, F.; Hogan, J.; Mills, S. e Hendrickx, J. (2001) Environmental tracers for assessingwater and salt balances in arid-region river basins, Dubai, UAE.

Rhoades, J.; Chanduvi, L. e Lesch, F. (1999) Soil salinity assessment. methods and inter-pretation of electrical conductivity measurements. Irrigation and drainage paper 57, Rel.Téc., FAO.

Ribeiro Filho, A. (1975) Comportamento do sódio, magnésio, cálcio e potássio nas precipi-tações atmosféricas na Bacia do Paraguaçu - Bahia, Dissertação de mestrado. mestradoem geofísica, Universidade Federal da Bahia, Brasil.

Rosanski, K. e Araguás-Araguás, L. (1995) Spatial end temporal variability of stable isotopecomposition of precipitation over the south american continent, Bull. Inst. Fr.ÉtudesAndines, 24:379390.

Rozanski, K. e Araguás-Araguás, L. (1993) Isotopic patterns in modern global precipitati-on: Continental International Indicators of Climate, Monograph, American GeophysicalUnion, Salvador.

Rozanski, K.; Froehlich, K. e Mook, W. (2001) Environmental isotopes in thehydrologicalcycle. Principles and applications, vol. Volume 3: Surface Water, UNESCO/IAEA, Paris.

Salati, E.; Gusmão, G.; Matsui, E. e Cervellini, A. (1971) Estudo preliminar das concen-trações de 18O e D em águas do Nordeste Brasileiro. Boletim Cientíco do Centro deEnergia Nuclear na Agricultura, Piracicaba, São Paulo, Centro de Energia Nuclear naAgricultura, Piracicaba.

Santiago, M. M. F. (1984) Mecanismos de salinização em regiões semi-áridas. estudo dosaçudes Pereira de Miranda e Caxitoré no Ceará, Tese de doutorado, USP, São Paulo.

Santos, R. (2007) Vulnerabilidade Ambiental. Desastres naturais ou fenômenos induzidos?,Ministério do Meio Ambiente. Brasília: MMA, Salvador, Bahia.

Silva, A. d. (2007) Caracterização isotópica e balanço hídrico nos reservatórios de França ede São José do Jacuípe, Dissertação de Mestrado. Mestrado em geofísica, UniversidadeFederal da Bahia, Brasil.

Silveira, J. J. (1991) Dinâmica de Sedimentação em umMar Raso Antigo-Formações Cabocloe Morro do Chapéu-(Proterozóico Médio)-Grupo Chapada Diamantina-Estado da Bahia,Dissertação de mestrado. mestrado em geologia, Universidade Federal da Bahia, Brasil.

Simpson, H. e Herczeg, A. (1991) Stable isotopes as an indicator of evaporation in the rivermurray, australia, Water Resources Research, 27:19251935.


SRH-BA (2007) Monitoramento da qualidade das água dos reservatórios de Apertado, Ban-deira de Melo, França, Pedras Altas, Pindobaçu, Ponto Novo e São José do Jacuípe.Relatório Final., Rel. Téc., Superintendência de Recursos Hídricos do Estado da Bahia.Secretaria do Meio Ambiente e Recursos Hídricos.

Suassuna, J. e Audry, P. (1990) Qualidade da água na irrigação do trópico semi-árido: umestudo de caso.

Teixeira, L. (1991) Programa de levantamento básico do Brasil. Pintadas. folha sc. 24-y-d-v.Estado da Bahia. 2 mapas. capítulo 5-geoquímica, Rel. Téc., DNPM/CPRM.

Teixeira, L. e Melo, R. (1992) Suite São José do Jacuípe: evidência de uma possível oceani-zação no cinturão móvel Salvador-Curaçá, BA, no 37, v.1, p.317-318, São Paulo, ABRH.

Teixeira, W.; Toledo, M.; Fairchild, T. e Taioli, F. (2008) Decifrando a Terra, CompanhiaEditora Nacional, São Paulo.

Telford, W. M.; Geldart, L. P.; Sheri, R. E. e Keys, D. A. (1990) Applied Geophysics,Cambridge University Press, Cambridge.

Vieira, A. (2005) Relatórios do projeto cadastro de fontes de abastecimento por Água sub-terrânea. diagnóstico por município. estado da bahia, Rel. Téc., CPRM.

Vieira, V. (2002) Sustentabilidade do semi-árido brasileiro: Desaos e perspectivas, V.7n.4:105112.

Vieira, V. (2003) Desaos da gestão integrada de recursos hídricos no semi-árido, V.8 n.2:717.

Vitvar, T. e Aggarwal, P. (2007) Global Network is launched to monitor isotopes in rivers,Eos Trans. AGU, 88:12.

Vorosmarty, C. e Meybeck, M. (2004) Responses of continental aquaticsystems at the glo-bal scale: New paradigms, new methods, in Vegetation, Water, Humans and Climates,Springer, Heidelberg, Germany.

Ward, S. H. (1967) The electromagnetic method, In: Mining Geophysics, vol. II, cap. 2,Society of Exploration Geophysicists, Tulsa, Oklahoma.

Wels, C.; Cornett, R. e LaZerte, B. (1991) Hydrograph separation: a comparison of geoche-mical and isotopic tracers, Journal of Hydrology, 122:253274.

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