Autores
Souza, J.O.P. (UFPB)
Resumo
O presente trabalho visou analisar a evolução da conectividade da paisagem na bacia do riacho do Saco, semiárido pernambucano. A metodologia foi aplicada para avaliar a resposta do comportamento da transmissão a modificações naturais e/ou antrópicas no sistema, podendo gerar mudanças processuais e/ou estruturais na bacia. Para isto, foi detalhado o comportamento do escoamento superficial e da conectividade da paisagem e de Área de Captação Efetiva; e a sensitividade da paisagem auxiliou a construção de cenários de mudança coerentes. A bacia apresenta forte desconectividade e suas áreas mais altas apresentam os valores máximos para o volume médio escoado por Km², devido ao maior volume de precipitação e retirada da vegetação natural. Em relação aos cenários de mudança pode-se destacar o cenário de degradação de vegetação, que aumenta o escoamento e as incisões fluviais, e o cenário de mudança climática, que diminui o escoamento e potencializa o processo de preenchimento.
Palavras chaves
sensitividade da paisagem; conectividade da paisagem; ; modelo de evolução de transmissão
Introdução
A gestão ambiental e de recursos hídricos dos ambientes semiáridos Nordeste brasileiro apresentam uma série de deficiências o que é evidenciado nos eventos de seca onde há o colapso no abastecimento das comunidades e nas atividades econômicas, como também nos eventos de cheias, onde além das enchentes em ambientes urbanas, há o rompimento recorrentes e generalizados das barragens (SOUZA e CORRÊA, 2012b), se repetem em várias áreas do semiárido nordestino. Nestes cenários, além da baixa qualidade técnica das barragens construídas, a alta taxa de produção de sedimentos em ambientes semiáridos, conjuntamente com os padrões de uso da terra e as peculiaridades do sistema climático, limitam a vida útil dos reservatórios. Os rompimentos de barragens são eventos catastróficos capazes de remobilizar uma alta taxa de sedimentos e causar forte erosão a jusante (COLLISCHONN e TUCCI, 1997). Entre os elementos constituintes na gestão de recursos hídricos no semiárido a questão do transporte de água e sedimentos pela paisagem torna-se de vital importância para a compreensão da dinâmica da água. Ao contrário das análises tradicionais, onde a transmissão de matéria é colocada como livre de impedimentos, há exemplos onde os impedimentos de transmissão nos sistemas fluviais de terra secas (árido, semiárido e subúmido) diminuem a oferta real de água nos reservatórios em até 60% (SOUZA, 2011; SOUZA e CORRÊA, 2012a). Representando, assim, uma diminuição de oferta real que em um sistema que já apresenta déficit hídrico e forte variabilidade interanual, como o semiárido brasileiro, desencadeando um aumento na complexidade da gestão de recursos hídricos; favorecendo as recorrentes perdas agropecuárias e racionamentos/interrupções de abastecimento para as populações. Baseado nisto, nota-se a necessidade do estudo das relações de transmissão entre os elementos da paisagem, nesta perspectiva enquadra-se a conectividade da paisagem a qual seria a possibilidade de interação e circulação de energia e matéria entre seus compartimentos. Desse modo podem- se observar entre os elementos da paisagem elementos de conectividade e/ou elementos de desconectividade (BRIERLEY, FRYIRS e JAIN, 2006). A conectividade controla a evolução dos ambientes fluviais (canais e planícies de inundação), as dinâmicas de formação e destruição de paisagens e as potencialidades de recuperação. A partir do estudo da conectividade nas escalas mencionadas podem-se gerar modelos espaciais e temporais de conectividade que afetam a natureza e as taxas de velocidade de respostas a mudanças, ou até de não resposta a mudanças, deste modo influenciando a capacidade potencial de recuperação do sistema após uma perturbação (BRIERLEY e FRYIRS, 2005). Ao mesmo tempo é necessário avaliar as possibilidades de evolução da dinâmica fluvial e da conectividade da paisagem, desse modo é necessário compreender como os processos do sistema fluvial semiárido se comportariam após mudanças nos inputs do sistema, como também em mudanças em suas próprias características, mudanças tanto antrópicas quanto naturais. A partir da compreensão das relações entre os elementos do sistema, baseado nos estilos fluviais e sensitividade da paisagem, que seria a probabilidade de uma mudança nos controles do sistema ou nas forças aplicadas sobre ele, produzir respostas sensíveis, reconhecíveis, sustentáveis, contudo complexas (BRUNSDEN e THORNES, 1979; BRUNSDEN, 1996; BRUNSDEN, 2001), é possível identificar os processos de retroalimentação existentes no sistema, fundamental para a construção adequada de cenários futuros. Com isto em mente a pesquisa buscou analisar a relação de transporte e retenção de água e sedimentos na bacia do riacho do Saco, localizada no semiárido de Pernambuco, e a partir dessa análise serão gerados cenários futuros para os processos de transmissão na área, baseados em diversos cenários de arranjos ambientais.
Material e métodos
A bacia de drenagem do riacho do Saco está situada na microrregião do Pajeú, Sertão Central de Pernambuco, entre os municípios de Serra Talhada, Triunfo e Santa Cruz da Baixa Verde, além dos municípios de Manaíra e São José da Princesa, na Paraíba (fig. 1), perfazendo uma área de 142,5 km², sendo um afluente do rio Pajeú, um dos principais afluentes do rio São Francisco. A bacia apresenta topografia irregular e amplitude altimétrica de cerca de 700 metros, tendo como principal componente a Serra da Baixa Verde, intrusão sienítica componente do Planalto da Borborema (Corrêa et al., 2010), o trecho próximo a jusante da bacia está inserido na Depressão Sertaneja. A diferença altimétrica influencia diretamente a precipitação e temperatura, onde em Serra Talhada (416m de altitude) apresenta em média 639 mm/ano de precipitação e temperatura média anual de 23,8º C; enquanto que Triunfo (1030m de altitude) tem em média 1230 mm/ano de precipitação e 21º C de temperatura média anual. As diferenças topográfica e climática definem quatro paisagens distintas (fig 02): área de cabeceiras (acima de 900 metros), zona inundável (entre 800 e 900 metros em declividades entre 0% e 3% e que permanecem alagadas uma parte do ano), escarpa de falha (entre 600 e 800 metros com declividades acima de 45%), e pedimento (região abaixo de 600 metros com algumas elevações isoladas). Assim, climaticamente, têm-se o pedimento com um clima semiárido; a área de cabeceira com um clima sub- úmido; e a escarpa de falha e a zona inundável com comportamento de precipitação e temperatura em transição entre o semiárido e o sub-úmido. A metodologia será aplicada para avaliar a resposta do comportamento da transmissão a modificações naturais e/ou antrópicas no sistema, podendo gerar mudanças processuais e/ou estruturais na bacia. Para isto, foi detalhado o comportamento hidrológico da área, baseado na avaliação dos eventos de escoamento superficial a partir do Balanço Hídrico Sequencial Diário, no qual o Excedente Hídrico Diário representaria o volume (mm) de escoamento superficial diário, por meio do uso dos dados de precipitação diária, temperatura mensal média, e capacidade de armazenamento do solo (CHIEW, WHETTON, et al., 1995; KARNIELE e ASHER, 1993). Para a análise sobre a transmissão de sedimento será utilizado a proposta de Conectividade da Paisagem e de Área de Captação Efetiva. O mapeamento da conectividade da paisagem consiste em identificar os elementos que influenciam na transmissão de energia, tanto impedindo ou diminuindo o fluxo quanto incrementando o mesmo (FRYIRS, BRIERLEY, et al., 2007b). Para identificar a área de captação efetiva da bacia é necessário analisar como se comporta o transporte na bacia, diante dos vários impedimentos existentes e sob a influência de diferentes tipos de eventos chuvosos (FRYIRS, BRIERLEY, et al., 2007a; FRYIRS, BRIERLEY, et al., 2007b). Alguns pontos devem ser analisados: identificação das áreas drenadas por cada afluente do canal principal, como também áreas limitadas por buffers; a distribuição e os tipos dos elementos desconectantes dentro de cada sub-bacia dos afluentes; a energia disponível para o transporte de sedimentos a partir da declividade das áreas de contato com os canais e entre os canais; além do comportamento da precipitação identificando os níveis de magnitude dos eventos. Por fim, após a análise da situação atual do comportamento hidrológico da bacia e da conectividade da paisagem, foi gerado cenários de mudanças ambientais coerentes com a evolução paisagística e socioeconômica da área. Ao mesmo tempo, a partir do estudo da sensitividade da paisagem será possível avaliar quais áreas que provavelmente irão apresentar modificações estruturais, e desse modo ser possível criar cenários de mudanças secundários levando em consideração essas mudanças estruturais locais.
Resultado e discussão
Deste modo, o balanço hídrico diário foi realizado utilizando dados de
quatro PCDs, mapeamento de cobertura da terra e pedológico. Essas
informações foram integradas gerando 24 zonas homogêneas de
precipitação/solo/cobertura, sendo realizada a análise para cada uma delas.
Tendo as zonas homogêneas como referência foi realizado o cálculo do balanço
hídrico sequencial diário, para o período 2006-2012, para cada uma das áreas
separadamente, modificando o valor do CAD para cada área, obtendo deste modo
o resultado das informações detalhadas e espacializadas sobre precipitação e
escoamento para a bacia do riacho do Saco.
Ao avaliar os resultados nota-se a importância da zona altimétrica da
Unidade de Paisagem de Cabeceiras de Drenagem, onde apesar de representar
apenas 25,6% da área da bacia é responsável por mais de 37% do volume de
água captado pela bacia, alcançando 46,31% do volume escoado em toda a
bacia, sendo assim a principal fonte de captação de água para a bacia. É
necessário lembrar que a alta porcentagem de escoamento está diretamente
ligada ao uso agrícola indiscriminado, e que altas taxas de escoamento levam
a perda de água e sedimento para a bacia, deste modo, torna-se claro a
necessidade do aumento dos níveis de infiltração para que a água seja retida
e movimente-se como fluxo de base, prolongando o tempo de permanência na
paisagem.
Para a análise da conectividade da paisagem, foram identificados vários
tipos de impedimentos: vales preenchidos conservados, vales parcialmente
preenchidos, barramento de canais, canais tributários aprisionados,
planícies de inundação e estradas. As áreas urbanas foram consideradas por
modificarem de forma diferenciada a transmissão dos fluxos.
Analisando a área de captação efetiva na escala da bacia notam-se
duas modificações em relação à mudança dos cenários. A primeira é o aumento
considerável das áreas conectadas quando há a mudança de eventos de baixa
magnitude para eventos de magnitude moderada, de 36,4% para 60,0%. O motivo
principal desse aumento é a conexão de áreas com baixa declividade no
exutório ao sistema de drenagem principal. Essas sub-bacias mantêm-se
desconectadas por que o fluxo gerado pelos eventos de baixa magnitude não
conseguem transportar os sedimentos de carga de fundo
O outro ponto é a pouca alteração entre os cenários de magnitude moderada e
alta magnitude. O motivo é a desconectividade gerada pelos barramentos de
canais e pelos vales preenchidos (conservados, dissecados e de tributários)
onde apenas alguns açudes mais rudimentares são superados nos eventos de
magnitude alta, enquanto que os outros elementos permanecem desconectando as
sub-bacias, ao menos parcialmente; mantendo, assim, áreas não conectadas
mesmo em eventos de alta magnitude.
As diferentes magnitudes dos eventos conjuntamente com as relações de
transmissão, também, têm papel de fundamental importância no comportamento
da atividade geomórfica, como por exemplo, durante os eventos de magnitude
moderada/alta, por exemplo, os preenchimentos de vale, podem ser
retrabalhados através da formação de incisões, bem como as planícies de
inundação podem ser retrabalhadas lateralmente. Já outras modificações podem
estar relacionadas com o uso do solo, tal como, a construção de barramentos
que ao diminuir a relação de transmissão entre os compartimentos, acentuando
o processo de preenchimento de vale, podem suprimir a incisão do canal,
gerando trechos com estilo de leque aluvial.
O objetivo principal de analisar a sensitividade da paisagem foi gerar uma
base de informação que fundamente a criação de cenários futuros com mudanças
estruturais coerentes para o sistema geomorfológico. Deste modo, a análise
focou-se na identificação das áreas mais sensitivas a mudanças nos controles
e/ou eventos de distúrbio, não sendo realizada uma gradação no “nível” de
sensitividade, apenas as áreas que apresentaram alta sensitividade foram
destacadas. Unicamente os canais tiveram a sensitividade detalhada, visto
que foi utilizada uma metodologia diferente da usada para as encostas.
As áreas que apresentam alta sensitividade são caracterizadas por
concentração de fluxo, cobertura coluvial arenosa em encostas côncavas, sem
vegetação e, muitas vezes, apresentam voçoroca. Essas voçorocas, encaradas
na metodologia da sensitividade da paisagem como ondas de agressão, podem
ser isoladas ou formar redes de erosão, se comportando como linhas de
drenagem. A formação, reativação e/ou intensificação fornecem um grande
volume de sedimento para os pontos aos canais a jusante, os quais nem sempre
têm energia suficiente para evacuar os sedimentos, havendo, assim, o
processo de preenchimento dos vales.´
Já em relação aos canais, a sensitividade da paisagem foi identificada a
partir da definição da capacidade de ajuste dos mesmos para todos os estilos
fluviais presentes na bacia (tabela 1), sob três perspectivas diferentes;
ajuste vertical, ajuste lateral, e ajuste de estilo. A capacidade de ajuste
é a possibilidade de um determinado trecho do canal se modificar para
absorver mudanças processuais, como aumento/diminuição do fluxo ou da oferta
de sedimento. O ajuste vertical dá-se quando há modificação no leito do
canal, como o soerguimento ou aumento da incisão no leito do rio; o ajuste
lateral é a modificação nos limites laterais como expansão ou contração das
margens dos canais; por fim o ajuste de estilo é sobre a possibilidade
iminente de modificação de estilo; como é o caso dos vales preenchidos
conservados, os quais a partir do processo de incisão podem vir a mudar de
estilo, tornando-se, por exemplo, canais descontínuos.
Visando uma primeira aproximação sobre as possibilidades de comportamento
futuro da bacia foram elaborados sete cenários de mudanças ambientais
simples para avaliar o impacto de mudanças no escoamento superficial e na
capacidade de transmissão na bacia. Tentou-se construir cenários dentro de
comportamentos prováveis para modificações nos arranjos ambientais. Desses,
três cenários foram de modificação do uso e cobertura do solo e um de
mudança climática. A partir desses cenários iniciais foram gerados três
cenários relacionados com retroalimentações dos cenários iniciais, a partir
de mudanças nas estruturas fluviais e de encosta (tabela 1). Para cada um
dos cenários foi analisado o volume escoado total da bacia, a distribuição
do escoamento, a conectividade da bacia e as variações localizadas de
escoamento e conectividade. Para realizar a análise foram utilizadas como
base os dados do período climático de 2006 até 2012, já utilizados; visto
que esses dados se comportaram adequadamente para todas as análises e se
aproxima do comportamento histórico da bacia, com a presença de anos
chuvosos, secos e normais; como também o atual arranjo de uso e cobertura do
solo e de conectividade da paisagem. As informações foram organizadas, para
cada cenário separadamente, a partir de três mapas, um para cada magnitude
de evento, e uma tabela, informando os valores de volume escoado por cada
sub-bacia em relação a cada relação de conectividade (fig 3).
Apesar dos valores absolutos das mudanças geradas pelos cenários 6 e 7,
deve-se levar em conta que neste cenário toda a área da bacia é afetada,
enquanto que nos outros, apenas pequenas partes da bacia foram afetadas.
Levando isto em consideração, é necessário relativizar os resultados obtidos
nos cenários 6 e 7, ao compara-los com os outros cenários; como, por
exemplo, o cenário 5, onde há a expansão das áreas agrícolas e a
intensificação/reativação dos processos de voçorocamento, atinge apenas
7,39% da área da bacia e mesmo assim diminui a conectividade da bacia quase
no mesmo nível que o cenário 7, onde a mudança climática atinge toda a
bacia. Apontando, assim, para a importância das mudanças localizadas em
áreas de alta sensitividade.
Mapa de Localização
Unidades de Paisagem da bacia do Riacho do Saco
Cenários de mudança ambientais para a bacia do Riacho do Saco
Cenário de degradação da vegetação; relação entre a Área de Captação Efetiva e o volume médio escoado por Km² para cada magnitude de evento.
Considerações Finais
A evolução recente do transporte de sedimentos na bacia do Riacho do Saco tem sido dominada por processos de agradação e estocagem de sedimentos em lagos de açudes, bem como em preenchimentos de vale a montante dos açudes e em trechos planos longos com vales preenchidos. Esses trechos desconectam as áreas a montante dos mesmos, isolando o transporte de sedimento de fundo, aonde apesar do grande volume de escoamento que chega a esses locais, a energia é dissipada devido à declividade próxima a zero, depositando os sedimentos carreados das áreas a montante. Esse comportamento se repete em vários arranjos ambientais semelhantes pelo mundo como é o caso de áreas secas na Austrália (GRAF,1994, FRYIRS E BRIERLEY, 1999), na Espanha (HARVEY, 2012), e nos EUA (PHILLIPS E SLLATTERY, 2006). Entender as possibilidades de evolução da transmissão de fluxo e de sedimento é uma informação chave para a gestão dos recursos hídricos e planejamento de uso e ocupação da região, em especial devido os recorrentes períodos de seca e às modificações humanas de uso do solo, remoção da vegetação, e alteração diretas nos canais (principalmente açudes). Essas considerações têm sua importância aumentada visto que o complexo ambiental e a organização de uso e ocupação da bacia é típica para o semiárido nordestino, em especial para os enclaves sub-úmidos, áreas de grande importância econômica e ambiental para a região.
Agradecimentos
Referências
BRIERLEY, G. J.; FRYIRS, K. A. Geomorphology and River Management: Applications of the River Styles Framework. Oxford: Blackwell Publications, 2005.
BRIERLEY, G.; FRYIRS, K. A.; JAIN, V. Landscape connectivity: the geographic basis of geomorphic applications. Area, v. 38 (2), p. 65-174, 2006.
BRUNSDEN, D. Geomorphological events and landform change. Zeitschrift für Geomorphologie, v. 40, p. 273-288, 1996.
BRUNSDEN, D. A critical assessment of the sensitivity concept in geomorpholog. Catena, v. 42, n. 2-4, p. 99-123, 2001.
BRUNSDEN, D.; THORNES, J. B. Landscape Sensitivity and Change. Transactions of the Institute of British Geographers, New Series, v. 4, n. 4, p. 463-484, 1979.
CHIEW, F. H. S. et al. Simulation of the impacts of climatic change on runoff and soil moisture in Australian catchments. Journal of Hydrology, n. 167, p. 121-147, 1995.
COLLISCHONN, W.; TUCCI, C. E. M. Análise do rompimento hipotético da barragem de Ernestina. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 2 n.2, p. 191-206, 1997.
FRYIRS, K. A. et al. Buffers, barriers and blankets: The (dis)connectivity of catchment-scale sediment cascades. Catena, v. 70, p. 49-67, 2007a.
FRYIRS, K. A. et al. Catchment-scale (dis)connectivity in sediment flux in the upperHunter catchment, New South Wales, Australia. Geomorphology, v. 89, p. 297-316, 2007b.
KARNIELE, A.; ASHER, J. B. A daily runoff simulation in semi-arid watersheds based on soil water deficit calculations. Journal of Hydrology, n. 149, p. 9-25, 1993.
SOUZA, J. O. P. Sistema fluvial e açudagem no semi-árido, relação entre a conectividade da paisagem e dinâmica da precipitação, na bacia de drenagem do riacho do saco, Serra Talhada, Pernambuco. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio ambiente. Recife, p. 169. 2011.
SOUZA, J. O. P.; CORRÊA, A. C. B. Conectividade e área de captação efetiva de um sistema fluvial semiárido: bacia do riacho Mulungu, Belém de São Francisco-PE. Sociedade e Natureza, v. 24, n. 2, p. 379-332, 2012a.
SOUZA, J. O. P.; CORRÊA, A. C. B. Sistema fluvial e planejamento local no semiárido. Mercator, v. 11, p. 149-168, 2012b.