BREVE ENSAIO SOBRE A DINÂMICA DAS BACIAS HIDROGRÁFICAS: ALGUMAS REFLEXÕES
Pablo Rodrigues Rosa, Ivandro de F. da Silva & Paulo Roberto de O. Rosa
RESUMO
A atenção diagnóstica centrada nos canais de escoamento permite condições mais ideais para averiguação e orientação dos níveis de energia envolvidos na dinâmica da porção espacial limitada pela bacia. Já no estudo das vertentes, a atenção se volta para a quantificação dos aportes de matéria e energia envolvidos, carreados para os canais. Neste contexto coloca-se este trabalho, que abrange a discussão de diversos autores a respeito das bacias hidrográficas. A partir daí, faz-se uma reflexão sobre os dois compartimentos – canais de escoamento e vertentes, modelagens e a ação antrópica.
Palavras chave: canais de escoamento – dinâmica ambiental – bacias
BRIEF REVIEW ABOUT BASINS DYNAMICS
AND SOME REFLEXIONS
ABSTRACT
The diagnosis targeted at the stream flows allows more appropriate conditions for assessment and orientation of energy levels involved in the dynamics of the land portion bordered by the basin. On the other hand, the study of the slope is focused on the quantification of material supply and energy engaged and taken to the streams. This research covers researches from various authors relating to hydrographic basins. From that point of view, it is made a reflection about these two compartments - stream flows and slopes, moulding and anthropical effects.
Key words: stream flows – environmental dynamics – basins
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INTRODUÇÃO
As encostas constituem-se como uma porção do relevo no qual o solo se desenvolve e a porção desenvolvida desloca-se por meio dos movimentos de massa. Toda uma conjuntura morfo-estrutural e ambiental dirime essa evolução de maneira interligada, cuja perspectiva de estudo pode-se dar pela compreensão sistêmica do processo ou a partir das observações individuais de cada conjunto envolvido.
A Lei nº 9.433/1997, referente aos Recursos Hídricos (Brasil, 1997), define bacia hidrográfica como unidade espacial, como é sabido, ela liga-se a outras por meio dos nós de confluência estabelecidos pela hierarquia fluvial dos canais de escoamento ou pela captura fluvial.
Do ponto de vista espacial a encosta, ou vertente, é um elemento do conjunto bacia, e é a porção do relevo que permite – dada a sua geometria – a ação antrópica mais efetiva, pois nessa porção se estabelecem o uso e a ocupação do solo com grande intensidade, e a encosta naturalmente é uma área de recepção e captação d’água.
Nesse sentido, o uso da bacia hidrográfica facilita a observação pontual ou temporal da dinâmica de determinados eventos contidos nesse perímetro, seja a carga de água, de sedimentos ou a cobertura vegetal dentre outros. Assim a bacia, vista como unidade de observação assistemática ou sistemática, é um lugar que permite operações relacionais entre os elementos ali contidos e referenciados.
Apesar da matéria e energia em uma bacia convergirem para os canais de escoamento, é na vertente que a magnitude e a intensidade dos agentes mais intervêm, sejam eles de ordem natural como as chuvas, ocupação vegetal espontânea, ou as artificiais como a lavoura, mineração ou o estabelecimento de edificações. No relevo, mais precisamente no compartimento das encostas, é que a formação dos solos ou seu transporte ocorre com maior freqüência, sendo que esse transporte é direcionado para os níveis de menor energia, isto é, a base das encostas. Quando carreada pelas águas, a partir da gravidade, essa força desloca o fluído nas vertentes procurando o caminho que oferece menor resistência.
A despeito de toda essa dinâmica, de forma laminar ou vertical nas vertentes, é nos canais de escoamento que a matéria e a energia são vertidas em uma bacia. Pondera-se que a atenção diagnóstica deve estar centrada nos canais, permitindo condições mais ideais para averiguação e orientação dos níveis de energia que estão envolvidos na dinâmica da porção espacial limitada pela bacia. Já no estudo das vertentes, a atenção ao aspecto do planejamento é que permite a quantificação dos aportes de matéria e energia envolvidos, carreados posteriormente para os canais.
A verificação em uníssono desses dois compartimentos, associados às avançadas técnicas, permitem simulações e predições que favoreçam tanto ao diagnóstico ambiental como ao planejamento do uso do solo para fins conservacionistas, levando-se em consideração a sustentabilidade do sistema em uso pela ação antrópica.
Bacia hidrográfica, sua dinâmica e erosão: aspectos conceituais
A dinâmica da bacia pode ser acompanhada através da sedimentação fluvial, que segundo Christofoletti (1977), é vista como sendo a remoção, transporte e deposição das partículas do regolito envolvidos em toda rede de drenagem, por isso, essa mecânica incide diretamente sobre o equilíbrio do sistema que se encontra com os seus elementos organizados de forma interligada e harmoniosa. Vê-se que há uma tendência ao equilíbrio, e que de forma dinâmica vai se ajustando e reajustando quando acontecem distúrbios no sistema, assim sendo, é pertinente tratar também da relação entre duas situações que são representadas pelos conceitos inerentes à dinâmica da paisagem: a morfogênese e a pedogênese.
A quantificação de eventos ligados a essas situações, representados conceitualmente pela pedogênse e pela morfogênese, em uma área definida pela unidade topográfica, confinada na bacia hidrográfica, leva ao acompanhamento do crédito ou débito de matéria e energia nessa região. Esses conceitos designam situações que se referem à dinâmica do modelado do ambiente, compreendendo-se assim por morfogênese a ação formadora do relevo em si e por pedogênese, a ação formadora dos solos (Guerra, 1980).
No que diz respeito à observação da contabilidade referente à perda de material nas encostas continentais, Holeman (1968) cita que anualmente algo em torno de 18,29x109 toneladas de sedimentos são carreados ao mar, postulando ainda que a carga de contribuição das bacias hidrográficas é desigual, ou seja, uma situação que está relacionada com as diferenças entre a morfogênese e a pedogênese nos desníveis tanto das encostas como das bacias. Já Christofoletti (1977) realça que das partículas de solo carreadas ao mar, tanto o silte como a argila conservam-se em suspensão na água turbulenta que o transporta, ou seja, em grande parte há perdas de material de granulometria mais fina, e não apenas o deslocamento desse material para outras áreas em que a deposição pode ocorrer. Essas observações estão bastante avançadas no campo de estudo dos processos erosivos.
No estudo das bacias o reconhecimento da hierarquia dos canais de escoamento é importante, pois as diferentes feições morfométricas e hidrológicas estão associadas a ela (Machado, 1982). Com essa afirmativa percebe-se o quão importante é o estudo dos canais, pois para esses compartimentos do relevo, como elementos pertencentes à bacia, a enxurrada é vertida carreando os sedimentos para os níveis de menor energia.
Para compreender a hierarquia desses canais fazem-se necessárias algumas definições, tanto teórico-conceituais quanto de representação geométrica, nesse caso, Christofoletti (1980) pontua que os fatores que caracterizam uma bacia hidrográfica são seus sistemas de canais de escoamento drenados para um rio principal. Ainda em relação a bacia hidrográfica Guerra (1980), observa que ao se trabalhar com esse conjunto, deve-se levar em conta o dinamismo desse compartimento da paisagem cujos limiares encontram-se nos divisores d’água. Rocha (1997), por sua vez, estabelece alguns conceitos de classes que determinam os compartimentos relativos ao relevo, especialmente às bacias hidrográficas e assim, define que bacia hidrográfica, sub-bacia e a microbacia têm como parâmetros classificadores a superfície de drenagem. Entretanto, a definição de Bertoni e Lombardi Neto (1990), sintetiza o relevo da microbacia de maneira mais compreensível, posto que, para eles, a microbacia é uma unidade fisiográfica da paisagem drenada por cursos d’água convergindo para um leito principal.
Complementando a definição posta por Bertoni e Lombardi Neto (1990), passa-se a considerar o fato de que há apenas o escoamento superficial de forma laminar ou em ravinas de pequenas proporções verticais, e ambas passam a agir como contribuintes de alimentação para o canal principal, assim a porção mais isolada do espaço estará nos divisores de água do complexo das sub-bacias, onde se situam as cabeceiras da drenagem.
Ao observar as cabeceiras dos rios, percebe-se que elas configuram-se como microbacias que, por sua vez, têm a incumbência de alimentar as sub-bacias e estas alimentam a bacia, fechando todo o sistema de tributação hidrográfica. Desse modo é mais fácil definir sub-bacias e bacias, em mapas que representem essa porção do espaço, pois, ao delinear uma microbacia, observando a hierarquia de drenagem, recompõe-se todo o sistema de escoamento até o limiar de drenagem entre os canais determinantes, ou seja, entre bacias cujo sistema é a rota de alimentação entre canais.
A alimentação de tais canais, de modo natural, depende tanto da carga oriunda do lençol freático ou mesmo dos aqüíferos abertos, como principalmente pela carga oriunda das precipitações pluviais. Bertoni e Lombardi Neto (1990) apontam como sendo a chuva um dos fatores climáticos de maior importância no processo da erosão dos solos e complementam ainda que o volume e a velocidade da enxurrada dependem da intensidade, duração e freqüência das chuvas.
Nas regiões semi-áridas, por exemplo, uma das características das chuvas é a sua alta intensidade, ou seja, uma alta taxa de descarga pluvial em um curto lapso de tempo. Esse tipo de precipitação influi diretamente na morfogênese do relevo, sendo a alteração pela erosão proporcional ao grau de proteção do solo propiciado pelas diferentes classes de vegetação e seu adensamento. Silva et al. (1985) em estudos no estado de Pernambuco detectaram que nem sempre os maiores valores de erosividade determinados pelo método de Wischmeier e Smith (1978) estão associados aos maiores volumes precipitados, demonstrando que a relação energética modificadora se dá pela alta intensidade da descarga pluvial e não somente pela quantidade de água precipitada.
Cardoso et al. (1998) correlacionando a intensidade com a duração das chuvas, verificaram que, quanto maior a sua intensidade menor é a sua duração, apresentando uma curva hiperbólica. Essa relação incide na taxa de infiltração e também no resultado energético do impacto, pois com a rápida saturação do solo e a formação da enxurrada, a energia do impacto, após a formação dessa enxurrada é minimizada na massa de água vertida pela encosta e essa massa passa a ser então o principal agente morfogênico. Estudos experimentais de Goa et al. (2003) demonstraram que a desagregação de terra devido ao impacto, para várias intensidades de chuva simulada, está relacionada com a lâmina de água existente entre a gota e o solo. O escoamento de água gerado pelas chuvas de alta intensidade associadas à rugosidade das encostas e dos canais de drenagem, resulta em um fluxo turbulento que, segundo Christofoletti (1976), é caracterizado por uma variedade de movimentos caóticos e heterogêneos com correntes dissonantes ao fluxo principal.
Albuquerque et al. (2002) destacam que diversos autores concluíram que a determinação de perdas por erosão por meio da quantificação da erosividade da enxurrada é mais acurada que o uso da erosividade das chuvas no modelo da USLE (Universal Soil Loss Equation). Percebe-se pelas assertivas expostas a relação dependente das enxurradas às chuvas e como elas tornam-se uma base para o estudo da erosão, sendo que o relevo registra a tendência morfogênica das enxurradas.
As enxurradas além de transportarem o material não consolidado ou as partículas de solo desagregadas pelo impacto das chuvas, também agem como força de erosão pelo caminho no qual passam. Christofoletti (1977a) cita que a carga total de sedimentos é composta pelos resultados do intemperismo químico e pelos processos pluviais que englobam a morfogênese pluvial que atua sobre a vertente juntamente com os movimentos de massa do regolito.
Segundo Christofoletti (1977b), as alterações altimétricas no canal, que são decorrentes da ruptura de declives, correspondem a um processo erosivo intensificado, mas que também estão relacionadas às mudanças ocorridas no nível de base, seja por deposições ou represamentos. Essas mudanças provocam o que pode ser considerado pela geomorfologia de rejuvenescimento de um dado trecho do canal, podendo então ser traduzido pelo aumento de sua capacidade energética.
A erosão regressiva geralmente assinala a possibilidade da captura, devido às diferenças energéticas entre as cabeceiras dos canais, de uma bacia hidrográfica por outra. Assim sendo Christofoletti (1977b) aponta que a captura pode ser por aplainamento lateral, cujo canal é erodido em suas margens diminuindo o relevo que caracteriza o interflúvio; pode ser também por transbordamento, que é resultado do recebimento de elevada carga deposicional, promovendo ao canal um nivelamento do vale e, por conseguinte, a inflexão ao vale vizinho; e ainda por capturas subterrâneas cuja dissolução do material parental proporcional que permite um fluxo seja deslocado de uma bacia para outra; e ainda ou por capturas das cabeceiras cujos rios adjacentes, localizados em altitudes diferentes, erodem regressivamente seus canais até romperem não apenas o divisor de águas, mas principalmente o lugar em que o lençol freático proporciona o abastecimento do escoamento, isto é, o lugar em que o lençol freático está transbordando para fora da sub-superfície. Esses são pontos em que a captura de um rio por outro acontece.
Modelagens e predição – teoria e empirismo
A compreensão das enxurradas depende diretamente das chuvas no tocante à sua freqüência, magnitude e períodos de retorno. Estudos hidrológicos sobre a distribuição dos fluxos e das cheias têm possibilitado essa compreensão, e como já se disse, a geometria da bacia é de fundamental importância para se compreender as enxurradas, pois o fluxo assume, ao mesmo tempo em que transforma a paisagem, a configuração deixada pelos movimentos morfogênicos anteriores.
Goodrich et al. (1991) aplicaram modelos de redes triangulares para estudar a ação cinética da hidrologia nas superfícies, considerando o escoamento sobre as faces formadas entre vértices modelados. Esses modelos reproduzem teoricamente o relevo e podem ser de geometria retangular ou triangular. Takken et al. (2001), observam que até o momento a maioria dos modelos que trata do padrão do fluxo, baseia-se apenas em informações topográficas relegando outros dados. Cabe notar aqui que muitos desses modelos criticados por Takken et al. (2001) são modelos teóricos e não empíricos, como a USLE.
Essa crítica procede no tocante aos tipos de enfoque dado ao estudo da erosão e, por conseguinte, à morfogênese, pois a evolução dos trabalhos nesse campo tem sido cada vez mais verticalizados, onde os estudos teóricos têm sua comprovação em experimentos com modelos e não em experimentos de campo, logo empíricos, ou observações sistemáticas da natureza. Nesses modelos, complexos, em que muitas das vezes envolvem poucas variáveis, conclusões unilaterais geralmente são tomadas, pois o avanço da técnica, por si só, é capaz de afastar o pesquisador do mundo real e por si só tem levado os trabalhos ao campo das realidades, muitas vezes, apenas virtuais. Neste trabalho a tendência do uso do virtual não é diferente, pois esta é uma corrente muito forte no que tange ao custo benefício, por isso, considerada uma pesquisa de teor relativo aos custos mais econômicos.
Para se compreender a questão do uso de modelagens teóricas e ensaios empíricos, é necessário observar a evolução dos estudos sobre a dinâmica do relevo. Christofoletti (1980) reporta que a evolução da paisagem pelo processo erosivo vem sendo trabalhada desde de 1899 por Morris Davis, e concentra-se no ciclo geográfico cujas bases teóricas estão relacionadas ao ciclo de erosão e deposição como agentes da evolução das paisagens. O modelo da pedimentação e pediplanação também foi introduzido e, nesse caso, a base teórica consiste, principalmente, no estudo das vertentes e na regressão das encostas que, ao regredirem, conservam a declividade dando condições a novas fases de erosão e deposição. Concomitantes a essas teorias, outra, a do equilíbrio dinâmico é introduzida por Grove Karl Gilbert em 1880. Em suma, essa teoria consiste em uma modificação proporcional em todos os elementos da topografia, por estarem esses ajustados e intimamente ligados. Em 1962 Leopold e Langbein abordaram os processos de evolução do modelado a partir do escopo probabilístico, em que os estudos das paisagens constituem respostas a um processo complexo e Keylock (2003) apresenta que Strahler em 1952 introduz no estudo geomorfológico os conceitos da termodinâmica e da teoria geral de sistemas, prontamente utilizados em trabalhos por Melton em 1958.
Esses estudos contavam com observações de campo e com uma imaginação apurada por parte do observador que remonta a dinâmica da paisagem baseando em evidências visíveis. Ou então em observações concomitantes a experimentos de mecânica dos solos e de fluídos que mais tarde embasam os estudos probabilísticos.
A tendência dessas escolas foi começar com observações sistemáticas e análogas da paisagem até chegarem em nível experimental, e atualmente caminham para estudos teóricos avançados cujas experiências têm enfoque na simulação, em que o processo do estudo engendra-se num modelo teórico depurado de uma vasta compilação de resultados precedentes, os quais, inclusive, servem como referência na análise dos dados resultantes das simulações.
Estudos mais particularizados que permitem comparar estatisticamente parcelas com características intrínsecas englobando o uso do solo foram introduzidos por Wischmeier e Smith (1978), com trabalhos iniciados em meados do período de 1940-50 onde implementaram o modelo de predição das perdas, denominado de Universal Soil Loss Equation. Essa metodologia permitiu Ellison em 1947 lidar com a erosão, possibilitou-lhe avaliar o espaço modificado a partir de dados quantificáveis, associados ao aspecto do uso da terra. Esse tratamento envolve estudos experimentais das características mecânicas apresentadas à comunidade científica.
Ellison (1947) citado em D’agostini (1999), relaciona os processos erosivos à ação desagregadora do agente que promove a erosão, a facilidade do solo desprender-se a uma dada intensidade do ataque desse agente, e a capacidade do transporte das partículas pelo agente erosivo. E estes são basicamente os fatores R e K da USLE.
D’agostini (1999) alude sobre o comunicado de Ellison (1947) como sendo uma percepção sensorial, em que os conceitos inspirados unicamente na observação experimental não necessitaram do reconhecimento no meio real, ou seja, os resultados experimentais e as conclusões decorrentes bastam para que conclusões sejam tiradas. D’agostini faz desse modo uma crítica interessante acerca da pesquisa científica, quando esta pesquisa considera apenas o problema em si e não vê o contexto como parte do processo. Essa situação corrobora com a percepção de que os campos observacionais particularizam-se e muitas vezes se encerram nas parcelas experimentais, deixando de lado as observações, sob o aspecto teórico, no campo real como um todo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Compreender a dinâmica das bacias hidrográficas nos dias atuais é tarefa não apenas de interesse científico, mas também, e se pautando nos saberes que da ciência resultou, um trabalho estratégico de uso e ocupação do solo. A dinâmica numa bacia hidrográfica não apenas modela o relevo, mas também é o aporte de matéria e energia em que o ser humano interage quando ocupa o espaço. Como a bacia hidrográfica é uma unidade do relevo, em cujas vertentes o homem ocupa, saber lidar com os eventos ali operantes ajuda a condicionar o bom resultado da ocupação, que pode ser traduzido pela qualidade.
Estar sujeito a perdas de solo, ter plantações perdidas ou, em áreas urbanas, ter estruturas dos equipamentos abalados pela morfogênese, são aspectos que concorrem para diminui a qualidade de vida. Os conceitos, a teoria, os modelos empíricos ou a simulação por si só não resolvem o problema da qualidade. Ocupar o espaço sem observa-los é o mesmo que dar um passo no escuro, por isso a pertinência da constante observação da literatura específica e sua relação com o todo.
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Este artigo é parte da dissertação de mestrado do primeiro autor
adaptada para publicação e pode ser encontrada na íntegra
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