Contribuições da Geomorfologia nos estudos de canais abertos artificiais

Autores

Silva, R.E. (IG/UFU) ; Rodrigues, S.C. (IG/UFU)

Resumo

Canais abertos, naturais e artificiais, podem ser objetos de estudo de diferentes frentes cientificas, entre estas a geomorfologia. É objetivo deste trabalho, por meio de revisão bibliográfica e sistematização de conceitos, apresentar contribuições da geomorfologia para o estudo de canais abertos artificiais. Os diferentes tipos de canais construídos pelo homem, ou os naturais alterados, podem ser compreendidos, assim como planejadas suas intervenções a partir da contribuição da geomorfologia fluvial ou/e hidrogeomorfologia. São válidos os estudos de suas mudanças de regime hidrológico, sedimentação, transporte e variação de suas formas. Também a relação destes canais com as vertentes, e os processos nelas recorrentes, podem ser investigados, revelando as relações entre estas estruturas e o modelado terrestre. Sendo assim, é importante que mais estudos, partindo da geomorfologia, sejam desenvolvidos sobre esta temática.

Palavras chaves

canais artificiais abertos e artificialização; geomorfologia fluvial; hidrogeomorfologia

Introdução

A transposição de água, realizada por canais abertos artificias, altera a vazão e o transporte de sedimentos nos canais naturais, modificando, por consequência, os ambientes fluviais. Nas vertentes, a construção de canais artificiais, concentradores e direcionadores de fluxos, também geram impactos relativos ao escoamento superficial e a formação de depósitos sedimentares. Os drenos, abertos para esgotamento de áreas úmidas, influem nas dinâmicas hidrológicas superficiais e subsuperficiais, incluindo os canais naturais a eles conectados (ROBINSON, 1980). A grande quantidade de funções que canais abertos podem abarcar, tais como irrigação, navegação, transposição de água, transporte de materiais, atendimento de populações, de empreendimentos, geração de energia entre outros (CHOW, 1959), evidencia a importância de estudos, sobre seus efeitos, nas paisagens. A multifuncionalidade, destas estruturas, dispersou o conjunto de conhecimentos relativos a elas, em diferentes culturas e áreas da ciência. Em comum, todas focadas na eficiência dos canais artificiais, partindo das etapas da engenharia hidráulica, como nos estudos de Einstein (1950) e Guevara (1970). Muitas vezes, porém, são negligenciadas reflexões de outros setores, como aquelas relativas à ecologia dos canais e áreas riparias (THORP et al, 2009) ou dos impactos ambientais destas obras nas dinâmicas e estruturas dos canais (CONCEIÇÃO, 2008). Entre estas possibilidades, a geomorfologia pode contribuir nas pesquisas com canais artificiais. Ao estudar os relevos e processos responsáveis por suas formações e relações na paisagem, a geomorfologia tem auxiliado para uma melhor compreensão dos canais abertos, naturais, artificiais e artificializados (MAAS E BROOKES, 2009). O conjunto de teorias, técnicas e métodos, portados pela geomorfologia, pode amenizar impactos socioeconômicos e ambientais, reduzindo problemas relativos a erosão, sedimentação, dispersão de fluxos entre outros (GIRÃO E CORRÊA, 2004). Para estes casos, são válidos os processos hidrológicos envolvidos na evolução do modelado da superfície. A Geomorfologia Hidrológica trata justamente da interface entre as águas superficiais (principalmente) e as formas da superfície (GOUDIE, 2004). Importando as contribuições da geomorfologia fluvial e da hidrogeomorfologia para diferentes escalas de abordagem. Para Goudie (2004) a geomorfologia fluvial se ocupa das superfícies dos rios, os movimentos das águas, transportes e deposições de sedimentos, as calhas dos rios, leitos de cheia e os efeitos dos canais na progressiva transformação das paisagens. Já a hidrogeomorfologia foi sugerida por Scheidegger (1973), apud Goudie (2004), para agrupar toda e qualquer forma de relação entre águas e formas de relevo. Posteriormente foi direcionada para estudos (principalmente) relativos a dinâmica dos sistemas hidrológicos com os de vertentes Okunishi (1991, 1994) apud Goerl (2012). Os canais abertos artificiais podem ser inseridos nos estudos da geomorfologia, pois guardam inúmeras relações com os canais naturais e seus processos. O uso da terminologia de canais abertos refere-se a classificação explorada por por Ven Te Chow que, no final da década de 1950, publicou Open-channel Hydraulics, reunindo os tipos de canais, suas formas, funções e cálculos de hidráulica. Neste caso, canais abertos são todos aqueles, naturais e artificiais, com superfície livre que, por meio da relação da pressão atmosférica, gravidade e inclinação, conduzem algum fluído. Objetivando, o presente estudo, apresentar contribuições da geomorfologia, na interface hidrológica, para o estudo de canais abertos artificiais, atentando para as características destes canais que são passivas de análise por este ramo da ciência.

Material e métodos

Na definição dos canais a serem inclusos no estudo, partiu-se da classificação de Chow (1959) onde os canais artificiais foram incluídos, a exemplo dos naturais, dentro dos escoamentos superficiais concentrados, isso porque possuem características hidráulicas que sugerem uma série de pressupostos, métodos e práticas que podem ser utilizados nas suas investigações e avaliações de impactos. Tendo sido realizado levantamento bibliográfico em artigos, monografias e manuais técnicos em diferentes áreas do conhecimento. Sendo possível identificar as demandas que levam a construção de canais artificiais ou a artificialização de cursos naturais, bem como a grande variedade de termos empregados para referencia destas obras. Neste trabalho são considerados 3 tipologias principais de canais: • Canais naturais - os canais que comportam fluxos concentrados e se originaram por processos naturais (intermitentes ou perenes) como rios, riachos, ribeirões e córregos (GRH, 2008). • Canais artificializados - Os canais naturais que sofreram interferências direcionadas a reorganização da dinâmica fluvial, contenção de problemas erosivos entre outras interferências, como estudado por Olson (2011). • Canais artificias - Construídos, para múltiplos serviços, em diferentes escalas que transportam fluxos de forma continua ou temporária. Podem apresentar fluxos contínuos estáveis, instáveis ou temporários. Geralmente apresentam formas geométricas e padronizações para rugosidade, declividades e suas dimensões (CHOW, 1959). Os canais artificiais e artificializados são passíveis de estudo pela geomorfologia porque podem possuir uma ou mais das seguintes características: • Canais abertos: apresentassem a superfície livre, sofrendo ação da pressão atmosférica e gravidade e que possuam capacidade de transporte de fluído e material em suspensão ou arraste (EINSTEN, 1950). • Impactos a montante e/ou jusante do canal natural: o canal artificial esta ligado a um curso natura, podendo alterar elementos do mesmo a jusante e a montante, como habitats, suas formas e funções (THORP et al, 2009) • Transporte de sedimentos: o canal artificial transporta fluxos com materiais suspensos ou em arraste, sendo passivo de leva-los a outros canais, deposita-los em seu leito ou em uma área de sedimentação (CONCEIÇÃO, 2008). • Dinâmica hidrológica da vertente: o canal em questão drena, coleta, dispersa ou interrompe fluxos superficiais na vertente, inclusos também elementos relativos a dinâmica subsuperficial, James (1993) e Robinson (1980). • Processos erosivos: A presença do canal artificial pode gerar ou agravar processos erosivos ao longo do canal e áreas adjacentes (SILVA E RODRIGUES, 2015). • Alterações em canal natural: O canal natural sofreu alterações em seu leito (inclusas retificações, impermeabilizações, alterações de percurso), margens, construção de dique, abandono de meandros e/ou retirada de sedimentos (GIRÃO E CORRÊA,2004). Uma vez que foram identificadas as principais atribuições e os possíveis impactos destas obras para as dinâmicas fluviais e da vertente foi sugerido, a partir de apontamentos bibliográficos, possíveis caminhos de contribuição da geomorfologia para os mesmos.

Resultado e discussão

O quadro 1 apresenta os principais termos utilizados para os canais abertos artificiais em diversos estudos, manuais e projetos. Sendo revelado a referencia de termos em diferentes países e áreas do conhecimento. Evidencia-se, portanto, a dificuldade de rastrear e agrupar estes canais, para estudos, já que diferentes termos são empregados. Para este levantamento, apenas 6 trabalhos (apontados por *), dos 25 apresentados, traziam contribuições de elementos ligados a geomorfologia. No geral os estudos são relativos a dimensionamento, instalação dos canais e gestão dentro de suas funcionalidades. Os trabalhos que possuem contribuições da geomorfologia, estão interessados, principalmente, no traçado dos canais em áreas íngremes, ou na eficiência da forma e superfície dos canais, nas dinâmicas de fluxo e sedimentação. Tendo sido enquadrados os canais artificiais, avalia-se o papel que a geomorfologia pode desempenhar junto a estes, mesmo que os estudos não tenham sido originados na geomorfologia, elementos familiares a ela sugerem seu potencial em explorar e contribuir para estas temáticas. Para escalas maiores, são válidos exemplos, os estudos de Guilhermo et al (1998) e Magagnin et al (1999) no canal de tomada do projeto Jaíba (a partir do rio São Francisco) onde identificaram problemas na relação sedimentos/vazão. Também McCartney (2012), em estudos de hidrovias norte americanas, apontaram sugestões para retenção de sedimentos nos canais naturais (artificialização) e abertura de canais pilotos (artificiais) para melhores condições de navegação. Tratam se de estudos com contribuições de áreas diversas, entre elas a preocupação na dinâmica comportamental do canal, frente a vazão e materiais em suspensão, também é explorado pela geomorfologia (Christofoletti, 1980). Para Maas e Brookes (2009) os canais abertos estão sujeitos a investigação de mudanças nos leitos, transportes de sedimentos, perfis longitudinais e mudanças em seus níveis de base, processos erosivos e cheias com sedimentação, tipologia dos canais. Esses elementos de interesses da geomorfologia fluvial podem ser estendido a artificialização de canais e também aos canais artificiais. No caso de canais abertos artificiais de menor porte, influenciados por eventos hidrológicos recorrentes ao nível da vertente, deve-se observar os esforços de investigação da hidrogeomorfologia. Considera-se que pequenos canais fluviais são influenciados pelos processos que ocorrem nas vertentes, como as condições das superfícies de escoamento, direcionamento, concentração dos fluxos e intervenções humanas. Os mesmos também podem influenciar o escoamento superficial nas vertentes, sejam pela coleta de água ou pela alteração da direção dos fluxos. Os pequenos canais artificiais, tais como drenos, canaletas de irrigação e pequenos canais multifuncionais (os regos d’água) são influenciados pelas dinâmicas das vertentes. Sofrem rápida elevação de nível em episódios pluviais, com sedimentação ou erosão (SILVA E RODRIGUES, 2015). Quando não possuem calhas impermeabilizadas, apresentam infiltrações conforme as condições do solo e a inclinação do terreno (JAMES 1993). Muitos canais ainda são construídos ou alterados sem levar em consideração a participação de profissionais ligados a geomorfologia. Os resultados são, vez ou outra, problemáticos, quando não catastróficos, para usuários e o meio ambiente. Existindo uma necessidade de trazer coerência a estas obras de intervenção por meio da aplicação de conhecimentos da geomorfologia fluvial e hidrogeomorfologia. De fato, como sugerem (MAAS E BROOKES, 2009), são muitas as contribuições que a geomorfologia pode levar a estes projetos. Para que sejam favoráveis, estas contribuições devem enquadrar os canais no contexto dos processos que estão relacionados. Deste modo o papel dos canais artificiais no condicionamento de paisagens é significativo em diferentes escalas: • Canais artificiais de grande porte – Obras de transposição e canais para navegação, causam mudanças significavas na dinâmica hidrológica e também nos aspectos geomorfológicos das áreas impactadas. Para canais de transposição com derivação em barramento áreas a montante seriam submersas com alteração da dinâmica de fluxo do canal. A jusante e no canal de derivação além de regularização de vazão, poderiam ocorrer significativas mudanças no fluxo de sedimentos. Nos canais artificiais a diminuição de sedimentos é positiva por significar menores custos com limpeza, melhores índices de vazão e turbidez. No canal natural, a jusante, as alterações de fluxo e sedimento serão responsáveis por mudanças nos ambientes ecossistêmicos e no comportamento geomorfológico do canal (SIQUEIRA et al, 2013 e COELHO, 2008). • Canais abertos artificiais de pequeno porte – pequenos canais de irrigação, canais multifuncionais, pequenos desvios de córregos entre outros. Estes são sensíveis às condições hidrológicas ao nível da vertente, susceptíveis as questões de infiltração ou a rompimento e processos erosivos. São cotidianos os casos de sedimentação e interrupção de fluxo ou ocupação por vegetação. Escoamentos superficiais concentrados podem alcança- los, comprometendo suas funções, também são atingidos por conexões com estradas e acesso de animais. Deste modo as dinâmicas hidrológicas nas vertentes podem ser geridas para amenizar problemas com erosões e perdas excessivas de volumes de água ou disponibilização indevida de sedimento transportados para longe do fundo de vale pela ação dos canais derivantes. • Drenos diversos – categoria que inclui de grandes obras a pequenos sulcos. Para Robinson (1980) os drenos causam efeitos diversos, tanto nas áreas drenadas, quanto nos canais naturais. As valas são caminhos nos quais a água pode ser concentrada e que em episódios significativos de chuva, os volumes nos rios receptores podem sofrer bruscas modificações. Contudo uma maior velocidade de drenagem pode causar esgotamento dos recursos hídricos da área na estação seca, levando a queda dos volumes de água nos canais naturais. Por fim drenos diversos, como aqueles em rodovias, podem concentrar fluxos superficiais causando picos de vazões em canais naturais, ou erosões em áreas não estruturadas para receber estes volumes. Tendo em vistas os variados cenários apresentados é possível sugerir a aplicação da Geomorfologia, em sua interface fluvial e hidrológica, desde os canais até a gestão das vertentes a eles relacionados. A seguir são sugeridos áreas nas quais as contribuições da geomorfologia são relevantes: • Avaliações de impactos ambientais em dinâmicas fluviais apropriadas (inclusos projetos de derivação, retificação, impermeabilização, construção de diques). • Planos de gestão de riscos (alívio de inundações, erosões e contaminações). • Gestão de sedimentos em canais naturais e artificiais, bem como o desenvolvimento de estratégias para mitigação destes processos. • Correto monitoramento, incluindo desenvolvimento de metodologias, de sistemas fluviais que apresentam dinâmicas hidrológicas alteradas pela inserção de canais abertos artificiais e artificialização. (Maas e Books, 2009). • Abertura de canais para transposição, serviços, navegação entre outros canais de grande porte (MCCARTNEY, 2012). • Planejamento de bacia hidrográfica. ordenamento territorial, conflitos sobre a água e melhoria da qualidades dos serviços hídricos. (Robinson, 1980) • Preservação e restauração de habitats fluviais e ripários (Thorp et al 2009) a partir do conhecimento das condições ideias da geomorfologia fluvial de determinados ecossistemas.

* trabalhos com conceitos compartilhados pela geomorfologia nas dinâmicas de vertente e do canal fluvial Organizador: autores, 2016

Considerações Finais

Este trabalho apresentou uma revisão bibliográfica da diversidade dos canais abertos artificiais, sendo proposto que contribuições da Geomorfologia sejam mais valorizadas nestes estudos e planos de implementação das obras em diferentes escalas. Para isso foram apresentados as possibilidades da geomorfologia hidrológica tanto no nível do canal (geomorfologia fluvial) quanto na dinâmica hidrológica na vertente (hidrogeomorfologia) . A geomorfologia pode contribuir nas etapas de planejamento e gestão destas obras, permitindo uma otimização dos processos, bem como a diminuição de impactos socioambientais. Para tanto é necessário que se direcione os esforços de investigação, sobre estes canais, permeando com conceitos, metodologias e proposições da geomorfologia. Pesquisas sobre canais artificiais, dentro da geomorfologia, avançaram significativamente em diversos países como no Reino Unido, Estados Unidos, México, e França. No Brasil já são válidos os esforços ligados a sedimentos em canais artificiais e mudanças em áreas com canais retificados ou represados, também nos canais artificializados urbanos. Contudo, uma diversidade de canais ainda é pouco explorada pela geomorfologia, como no caso de canais derivados multifuncionais e pequenos canais de irrigação. Deste modo é ultimo esforço deste trabalho sugestionar de que se desenvolvam novos trabalhos e cenários na interface geomorfologia e canais artificiais.

Agradecimentos

Os autores agradecem a FAPEMIG por apoio na participação no Evento. O primeiro autor agradece a CAPES por concessão de bolsa junto ao Programa de Pós- graduação do Instituto de Geografia (IG/UFU).

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