Recarga de Aquíferos - Subsídios à Gestão Hídrica e Ambiental - Bacia Do Paracatu

RECARGA DE AQUÍFEROS

SUBSÍDIOS À GESTÃO HÍDRICA E AMBIENTAL

BACIA DO RIO PARACATU - SF7

VITOR VIEIRA VASCONCELOS

2014

Série D - v. 30 - nº 55

i



BACIA DO RIO PARACATU – SF7

ii

iii

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Reitor

Marcone Jamilson Freitas Souza

Vice-Reitor

Célia Maria Fernandes Nunes

Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação

Valdei Lopes de Araújo

ESCOLA DE MINAS

Diretor

José Geraldo Arantes de Azevedo Brito

Vice-Diretor

Wilson Trigueiro de Souza

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

Chefe

Issamu Endo

iv

EV O LU Ç Ã O CR U S TA L E R EC U R S O S N A TU R A IS

v

CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA – VOL.

TESE DE DOUTORAMENTO

Nº



BACIA DO RIO PARACATU – SF7

Vitor Vieira Vasconcelos

Orientador

Paulo Pereira Martins Junior

Coorientadores

Renato Moreira Hadad – PUC-Minas

Sucharit Koontanakulvong – Chulalongkorn University

Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos

Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de

Ouro Preto como requisito parcial à obtenção do Título de Doutor Ciência Naturais, Área de

Concentração: Geologia Ambiental e Conservação de Recursos Naturais

OURO PRETO

2014

vi

Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br

Escola de Minas - http://www.em.ufop.br

Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais

Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita

35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais

Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606 e-mail: [email protected]

Os direitos de tradução e reprodução reservados.

Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada

ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de

direito autoral.

ISSN 85-230-0108-6

Depósito Legal na Biblioteca Nacional

Edição 1ª

Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do

Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto

Catalogação: [email protected]

V331r Vasconcelos, Vitor Vieira.

Recarga de aquíferos [manuscrito]: subsídios à gestão hídrica e ambiental – Bacia

do Rio Paracatu - SF7 / Vitor Vieira Vasconcelos. – 2014.

276 f.: il. color.; grafs.; tabs.; mapas.

(Contribuições às ciências da terra, Série D, v 30, nº 55)

ISSN: 85-230-0108-6

Orientador: Prof. Dr. Paulo Pereira Martins Junior.

Coorientadores: Prof. Dr. Renato Moreira Hadad

Prof. Dr. Sucharit Koontanakulvong.

Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.

Departamento de Geologia. Programa de Pós-Graduação em Evolução

Crustal e Recursos Naturais.

Área de concentração: Geologia Ambiental.

1. Hidrogeologia - Teses. 2. Aquíferos - Teses. 3. Paracatu (MG) - Teses. 4. Meio

ambiente – Teses. I. Martins Junior, Paulo Pereira. II. Hadad, Renato Moreira. III.

Koontanakulvong, Sucharit. IV. Universidade Federal de Ouro Preto. V. Título.

CDU: 556.18

CDU: 669.162.16

mailto:[email protected]

vii

“A Água é o elemento do qual a Terra nada pode esconder;

sorve seus mais profundos segredos... e os traz até nossos lábios.”

Jean Giraudoux (1882-1944)

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ix

Agradecimentos

A meu orientador, Professor Doutor Paulo Pereira Martins Junior, cujas orientações desde a base de

minha formação acadêmica que se consubstanciam na tese que aqui se apresenta.

Os meus coorientadores Professores Doutores Renato Moreira Hadad e Sucharit Koontanakulvong,

por suas sempre úteis contribuições metodológicas.

Aos pesquisadores da Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais, da Universidade Federal de

Viçosa e do Serviço Geológico do Brasil, pela prestativa disponibilização de seus dados e estudos,

sem os quais não seriam possíveis as análises expendidas nesta tese.

Aos companheiros, pelos trabalhos de campo, Marcela Camargo Mateuzzo, João Tatão, Renaud

Albernaz, Davi Mourão Vasconcelos, Rafael Grudka, Christiane Pereira dos Santos, Cleuton Roberto

Dias Rodrigues, Anderson Rodrigues Costa e Marilane Gonzaga de Melo.

À equipe e amigos que comigo trabalharam desde 2002 na equipe de pesquisa da cooperação entre

CETEC, UFOP, IGA e PUC-Minas, dentre eles Leandro Arb, Marcos Brito, Danilo Paiva, Rafael

Franca, Cláudio Diniz, Kristoffer, Juan Soria, Daniel Campolina, Jairo Cambraia, Marco Aurélio, João

Álvaro, Marco Antônio Iunes, Luiz Filipe Venturini Viana, Cláudia Werneck, Cláudia Saraiva,

António Francisco Marques, Juarez Tolentino, Adriano Huguet, Gustavo Avelar, Omar Campos

Ferreira, Maria Carolina de Morais, Erika Guerra, Ângela Ifigênia, Luciano Scherrer, Marcus Manoel

Fernandes, Vinícius Coutinho, Leandro Cosme, Douglas Jano, entre tantos outros.

Aos professores doutores do Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais da

UFOP, pela acolhida em seu seio acadêmico, pela confiança depositada, pelos ensinamentos

ministrados e, enfim, por haverem viabilizado a realização deste trabalho.

À FINEP, ao CNPq, à CAPES e à FAPEMIG pelo financiamento e incentivo aos projetos de pesquisa

por todos esses anos.

À Assembleia Legislativa de Minas Gerais, por me permitir conciliar os trabalhos de doutoramento

com as funções de consultor legislativo.

A todos que, de alguma forma, contribuíram para esta tese.

x

xi

Sumário

Lista de Ilustrações .................................................................................................................................... xiii Lista de Quadros ....................................................................................................................................... xvii Lista de Tabelas ......................................................................................................................................... xix Resumo ...................................................................................................................................................... xxi Abstract ................................................................................................................................................... xxiii CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1

1. 1 – JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................... 1 1.2 – LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ................................................................................... 3 1.3 – DA NATUREZA DESTA TESE..................................................................................................... 6 1.4 – VISÃO GERAL DA TESE ............................................................................................................. 8 1.5 – ORGANIZAÇÃO DA TESE ......................................................................................................... 10

CAPÍTULO 2 RECARGA DE AQUÍFEROS: EPISTEMOLOGIA E INTERDISCIPLINARIDADE ..... 17 2.1 – INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 17

2.1.1 – Campos Epistemológicos e Domínios Conceituais ................................................................ 19 2.1.2 – Escalas de Abordagem dos Fenômenos de Circulação Hídrica Subterrânea .......................... 21 2.1.3 – Diferenciações Interescalares em Bacias Hidrográficas ......................................................... 22 2.1.4 – Drenabilidade de Solos como Objeto de Diálogo Interdisciplinar.......................................... 23 2.1.5 – Especialização e Diálogo Interdisciplinar no Estudo de Recarga de Aquíferos ..................... 27 2.1.6 – Modelos Hidrogeológicos Conceituais e Empíricos ............................................................... 27

2.2 – MODELAGEM INTERDISCIPLINAR EM RECARGA E DESCARGA DE AQUÍFEROS...... 29 2.3 – INCORPORAÇÃO DA HIDROGEOLOGIA NAS POLÍTICAS PÚBLICAS DE MEIO AMBIENTE E

DE RECURSOS HÍDRICOS ................................................................................................................. 40 2.3.1 – Aspectos Legais ...................................................................................................................... 40 2.3.2 – Unidades de Conservação em Zonas de Recarga de Aquíferos .............................................. 44 2.3.3 – Recursos Humanos ................................................................................................................. 45 2.3.4 – Considerações Metodológicas sobre Técnicas de Estudo de Recarga de Aquíferos .............. 46 2.3.5 – Estratégias para Incorporação da Informação Hidrogeológica nas Políticas Públicas ............ 47

2.3 – SÍNTESE ....................................................................................................................................... 51 CAPÍTULO 3 CARACTERIZAÇÃO AMBIENTAL DA BACIA DO RIO PARACATU ....................... 53

3.1 – LITOESTRATIGRAFIA ............................................................................................................... 53 3.2– GEOLOGIA ESTRUTURAL ......................................................................................................... 58 3.3 – GEOMORFOLOGIA .................................................................................................................... 64

3.3.1 – Geomorfologia Fluvial ........................................................................................................... 72 3.4 – PEDOLOGIA ................................................................................................................................ 76 3.5 – INTEGRAÇÃO PARCIAL DAS BASES DE ATRIBUTOS FÍSICOS........................................ 81 3.6 – CLIMA .......................................................................................................................................... 86 3.7 – COBERTURA VEGETAL E USO DO SOLO ............................................................................. 89

3.7.1 – Uso de Recursos Hídricos ....................................................................................................... 94 3.8 – HIDROGEOLOGIA ...................................................................................................................... 94 3.9 – SÍNTESE ..................................................................................................................................... 101

CAPÍTULO 4 ESTADO DA ARTE ........................................................................................................ 103 4.1 – DIAGNÓSTICO AMBIENTAL EXPEDITO ............................................................................. 103 4.2 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE RECARGA DE AQUÍFEROS

.............................................................................................................................................................. 105 4.3 – QUANTIFICAÇÃO DE COMPONENTES DE VAZÃO POR MEIO DE FILTROS RECURSIVOS106

4.3.1 – Contexto de Aplicação.......................................................................................................... 106 4.3.2 – Preenchimento de Falhas na Sequência Dados Hidrológicos ............................................... 107 4.3.3 – Estimativa de Fluxo de Base ................................................................................................ 109

4.4 – MODELAGEM ESPACIAL DE SISTEMAS HÍDRICOS POR MEIO DE MÍNIMOS QUADRADOS

PARCIAIS ............................................................................................................................................ 112 4.4.1 – Modelagem da Circulação Hídrica em Sistemas Ambientais – o desafio da multicolinearidade ........... 112 4.4.2 – Regressão Por Mínimos Quadrados Parciais (Partial Least Squares – PLS) ....................... 115

CAPÍTULO 5 METODOLOGIA ............................................................................................................. 117 5.1 – HIPÓTESES ................................................................................................................................ 117 5.2 – DIAGNÓSTICO EXPEDITO DE RECARGA DE AQUÍFEROS EM CONTEXTOS LOCAIS117

5.2.1 – Atividades de Escritório ....................................................................................................... 120 5.2.2 – Atividades de Campo............................................................................................................ 121

xii

5.2.3 – Estudo de Caso ..................................................................................................................... 130 5.3 – CARACTERIZAÇÃO ESPAÇO TEMPORAL DA DINÂMICA DE OCUPAÇÃO DO SOLO EM

ÁREAS DE MAIOR FAVORABILIDADE DE RECARGA .............................................................. 131 5.4 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE RECARGA DE AQUÍFEROS

.............................................................................................................................................................. 134 5.5 – MAPEAMENTO DA CONTRIBUIÇÃO DE VAZÃO ESPECÍFICA DE COMPONENTES DE

FLUXO ................................................................................................................................................. 137 5.5.1 – Estimativa para Componentes de Fluxo nas Bacias das Estações Fluviométricas ................ 138 5.5.2 – Separação da Hidrógrafa ....................................................................................................... 140

5.6 – MODELAGEM ESPACIAL DA INFLUÊNCIA DOS ATRIBUTOS AMBIENTAIS NOS

COMPONENTES DE FLUXO ............................................................................................................ 142 5.6.1 – Modelagem Estatística por Mínimos Quadrados Parciais ..................................................... 142 5.6.2 – Variáveis Dependentes e Independentes ............................................................................... 144 5.6.3 – Modelagem da Hipótese de Fluxos Regionais ...................................................................... 146 5.6.4 – Representação Cartográfica dos Resultados ......................................................................... 146

CAPÍTULO 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 149 6.1 – DIAGNÓSTICO EXPEDITO DE RECARGA DE AQUÍFEROS EM CONTEXTOS LOCAIS149

6.1.1 – Descrição Textual, Cartográfica e Fotográfica das Áreas de Estudo .................................... 149 6.1.2 – Resultado das Planilhas de Diagnóstico Expedito ................................................................ 168 6.1.3 – Discussão sobre o Método e os Resultados...................................................................... - 170 - 6.1.4 – Síntese .............................................................................................................................. - 172 -

6.2 – CARACTERIZAÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL DA DINÂMICA DE OCUPAÇÃO DO SOLO EM

ÁREAS DE MAIOR FAVORABILIDADE DE RECARGA ......................................................... - 173 - 6.2.1 – Resultados Cartográficos e Estatísticos ........................................................................... - 173 - 6.2.2 – Discussão sobre os Possíveis Impactos das Mudanças de Uso do Solo na Recarga dos Aquíferos ... - 176 - 6.2.3 – Síntese .............................................................................................................................. - 178 -

6.3 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE RECARGA DE AQUÍFEROS

......................................................................................................................................................... - 179 - 6.3.1 – Análise dos Resultados Cartográficos .............................................................................. - 179 - 6.3.2 – Síntese ................................................................................................................................... 183

6.4 – MAPEAMENTO DA CONTRIBUIÇÃO ESPECÍFICA DE COMPONENTES DE FLUXO ... 184 6.4.1 – Avaliação de Estacionariedade ............................................................................................. 184 6.4.2 – Preenchimento de Lacunas ................................................................................................... 185 6.4.2 – Delimitação dos Componentes de Fluxo............................................................................... 187 6.4.3 – Síntese ................................................................................................................................... 193

6.5 – MODELAGEM ESPACIAL DA INFLUÊNCIA DOS ATRIBUTOS AMBIENTAIS NOS

COMPONENTES DE FLUXO ............................................................................................................ 194 6.5.1 – Dendograma .......................................................................................................................... 194 6.5.2 – Modelos de Regressão .......................................................................................................... 196 6.5.3 – Coeficientes das Variáveis Independentes ............................................................................ 196 6.5.4 – Regionalização de Vazões .................................................................................................... 200 6.5.5 – Análises Cartográficas .......................................................................................................... 200 6.5.6 – Hipóteses de Fluxos Regionais ............................................................................................. 205 6.5.7 – Síntese ................................................................................................................................... 207

CAPÍTULO 7 ANÁLISE INTEGRADA ................................................................................................. 209 CAPÍTULO 8 CONCLUSÕES ................................................................................................................ 215 ANEXOS .................................................................................................................................................. 219

A.1 – CLASSIFICAÇÕES LITOESTRATIGRÁFICAS: COLUNAS, CORRELAÇÕES, MAPAS E PERFIS

GEOLÓGICOS PARA A BACIA DO RIO PARACATU ................................................................... 219 A.2 – CARACTERÍSTICAS DOS POÇOS PERFURADOS NA BACIA DO RIO PARACATU ...... 236 A.3 –ÍNDICES MORFOMÉTRICOS E HIDROMORFOMÉTICOS DA BACIA DO RIO PARACATU237 A.4 – DOCUMENTAÇÃO SOBRE AS VARIÁVEIS MORFOMÉTRICAS E HIDROMORFOMÉTRICAS

.............................................................................................................................................................. 240 A.5 – TABELAS E GRÁFICOS DO MODELO DE MÍNIMOS QUADRADOS PARCIAIS ............ 243

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................................... 257 TERMO DE DEFESA DE TESE..............................................................................................................276

xiii

Lista de Ilustrações

Figura 1.1 - Localização da Bacia do Rio Paracatu. ............................................................................................... 3

Figura 1.2 – Municípios integrantes da Bacia do Rio Paracatu .............................................................................. 4

Figura 1.3 – Mapa de drenagem baseado nas aerofotos do voo de 1964 realizado pela USAF. ............................ 5

Figura 1.4 – Principais cursos de água da Bacia do Rio Paracatu. ......................................................................... 6

Figura 2.1 – Grafo ontológico da estrutura do sistema e dos subsistemas para gestão de aquíferos ....................35

Figura 2.2 – Representação de um organograma ORCI para Zonas de Recarga de Aquíferos.............................36

Figura 2.3 – Diagrama de classes em nível de contexto em UML; são indicados os objetos geológicos.............37

Figura 2.4 - Diagrama de Classes UML em nível de contexto..............................................................................38

Figura 2.5 – Diagrama de Atividades em nível de contexto para gestão ambiental de recarga de aquíferos........39

Figura 3.1 – Mapa litoestratigráfico da Bacia do Paracatu....................................................................................54

Figura 3.2 – Mapa litoestratigráfico conforme as bases cartográficas da Companhia de Pesquisa de Recursos

Minerais (2003)................................................................................................................................ .......................56

Figura 3.3 – Estruturas rúpteis na Bacia do Paracatu............................................................................................57

Figura 3.4 – Estruturas dúcteis da Bacia do Rio Paracatu.....................................................................................58

Figura 3.5A e 3.5B – A – Relação de compressão do bloco do Domo de Cristalina e do bloco do embasamento a

leste, e desses sobre os metassedimentos da faixa de dobramentos na porção oeste da Bacia do Paracatu. B –

Complementa a Figura A indicando o modus operandi e os dobramentos como resultantes das compressões de

oeste para leste do Domo de Cristalina sobre os metassedimentos do Paracatu.....................................................62

Figura 3.6 – O Domo de Cristalina, objeto de um processo de compressão de direção oeste-leste sobre os

metassedimentos do Paracatu, pertencentes a faixa de dobramentos Brasília........................................................63

Figura 3.7 – Eventos deformacionais sobre a Formação Vazante, na Bacia do Rio Paracatu...............................64

Figura 3.8 – Unidades Geomorfológicas da Bacia do Rio Paracatu......................................................................65

Figura 3.9 – Altimetria da Bacia do Rio Paracatu..................................................................................................66

Figura 3.10 – Declividade da Bacia do Rio Paracatu........................................................................................... ..67

Figura 3.11 – Mapa geomorfológico da Bacia do Paracatu...................................................................................68

Figura 3.12 – Mapa geomorfológico agrupado da Bacia do Rio Paracatu........................................................... 71

Figura 3.13– Mapas de Taxa de Bifurcação e Densidade de Drenagem para a Bacia do Rio Paracatu................72

Figura 3.14 – Áreas de isopadrões de rede de drenagem do Paracatu, incluindo densidade de drenagem,

direcionamento e controle estrutural.......................................................................................................................73

Figura 3.15 – Sistemas Hídricos diferenciados por Padrões de Drenagem na Bacia do Rio Paracatu..................74

Figura 3.16 – Mapa de áreas máximas de densidade de nascentes, corpos de água (lagoas) e de mesofraturas...76

Figura 3.17– Mapa pedológico da Bacia do Paracatu............................................................................................78

Figura 3.18 – Mapa de classes de solo agrupadas da Bacia do Rio Paracatu........................................................81

Figura 3.19 – Análise de agrupamento das Sub-Bacias do Rio Paracatu, com as variáveis de morfometria,

litoestratigrafia, geomorfologia e pedologia...........................................................................................................85

Figura 3.20 – Mapa de pluviosidade normal anual na Bacia do Paracatu.............................................................88

Figura 3.21 – Mapa de vegetação e uso do solo para o ano de 1999, na Bacia do Rio Paracatu..........................92

Figura 3.22 – Mapa de vegetação e uso do solo da porção mineira da Bacia do Rio Paracatu, para o ano de

2007............................................................................................................................................................. ............93

Figura 3.23 – Litologia superficial portadora de sistemas aquíferos da Bacia do Paracatu...................................96

Figura 3.24 – Delimitação das regiões homogêneas dos sistemas hídricos na bacia do Paracatu.........................97

Figura 4.1 – Efeito da separação de fluxo de base com base na mudança de intervalo de 3 para 5 dias, pelo

método dos intervalos fixos (programa Hysep), sobre a vazão das bacias WE-38 (2,8 milhas quadradas) e East

Mahantango Creek – Klingestown (45 milhas quadradas), de abril a maio de 1996............................................110

Figura 4.2 – Exemplo demonstrando a sobre-estimação do fluxo de base pelo método dos mínimos locais, na

hidrógrafa da Bacia de Little Eagle Creek, Speedway, Indiana, USA..................................................................112

Figura 5.1 – Fluxograma da Metodologia de Avaliação de Recarga no contexto de Instrumentos de Atuação

Local......................................................................................................................................................................119

Figura 5.2 – Localização das áreas de estudo......................................................................................................130

Figuras 5.3A e 5.3B – Localização e Hidrografia Simplificadada Sub-Bacia de Entre-Ribeiros na Bacia do Rio

Paracatu.............................................................................................................................. ...................................132

Figura 5.4 – Diagrama de Atividades explicitando os passos metodológicos seguidos em relação delimitação e

análise de ocupação das áreas de recarga de aquíferos da Bacia de Entre-Ribeiros.............................................133

Figura 5.5 – Estações Fluviométricas e suas respectivas bacias..........................................................................139

xiv

Figura 5.6 – Hidrograma Conceitual para particionamento do escoamento superficial......................................141

Figura 6.1 Estratigrafia do Vale do Córrego da Areia.........................................................................................149

Figura 6.2 – Caracterização cartográfica das áreas maior favorabilidade de recarga no Vale do Córrego da Areia

................................................................................................................................. ..............................................151

Figura 6.3 – Diagnóstico Expedito de Recarga de Aquíferos para a Bacia do Córrego da Areia.......................152

Figura 6.4 – Caracterização cartográfica com delimitação manual (sem auxílio de SIG) das áreas de maior

favorabilidade de recarga na Serrinha...................................................................................................................154

Figura 6.5 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Chapada da Serra do

Boqueirão................................................................................................. .............................................................156

Figura 6.6 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Serra do Sabão.......158

Figura 6.7 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Serra das Araras.....160

Figura 6.8 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na região das Lagoas do

Rio da Prata.............................................................................................................................. .............................162

Figura 6.9 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Córrego da Bica.....164

Figura 6.10 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Ribeirão dos Órfãos

...............................................................................................................................................................................165

Figura 6.11 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Chapadão do Pau

Terra................................................................................................. .....................................................................167

Figura 6.12 – Áreas de Maior Favorabilidade de Aquífero na Bacia de Entre Ribeiros.....................................174

Figura 6.13 – Progressão da ocupação do solo sobre as áreas de vegetação nativa de 1975 a 2008, na Bacia de

Entre-Ribeiros.......................................................................................................................................................174

Figura 6.14 – Progressão do uso da terra na Sub-bacia de Entre-Ribeiros, para cada um dos anos (1970, 1989 e

2008).............................................................................................................................. ........................................175

Figura 6.15 – Exemplo de uma ocupação intensiva para agricultura, favorecida pelas características físicas, em

uma das prováveis áreas de recarga de aquífero nos tabuleiros de altitude da porção oeste da bacia..................178

Figura 6.16 – Mapeamento dos atributos de favorabilidade de recarga na Bacia do Paracatu............................180

Figura 6.17 – Mapeamento de Unidades Hidrológicas de Paisagem....................................................................181

Figura 6.18 – Mapas com o índice de favorabilidade de recarga de aquíferos na Bacia do Paracatu..................182

Figura 6.19 – Gráfico comparando o preenchimento de falhas no período chuvoso da Estação 42251000 por

Maximização de Expectativa (EM) e por Imputação Múltipla (MI). Excerto do ano hidrológico de 1994.........186

Figura 6.20 – Gráfico comparando o preenchimento de falhas no período chuvoso da Estação 42250000 por EM

e por MI, no ano hidrológico de 1996...................................................................................................................186

Figura 6.21 – Aplicação do Filtro de Chapman e Maxwell (1996), com parâmetro α = 0,925, para os dados de

vazão diária da Estação 42290000, ano hidrológico de 1976...............................................................................187

Figura 6.22 – Separação do Interfluxo e do Fluxo de Base da estação 42860000, ano hidrológico de 1996,

utilizando o filtro Bflow (Lyne & Hollick 1979)..................................................................................................188

Figura 6.23 – Mapas com a vazão específica total e dos componentes de fluxo de cada seção da bacia

hidrográfica...........................................................................................................................................................192

Figura 6.24 – Dendograma com o agrupamento hierárquico das variáveis utilizadas. ...............................195

Figura 6.25 – VIP das variáveis independentes, multiplicadas pelo sinal dos respectivos coeficientes. ....197

Figura 6.26 – Mapa de Vazão Específica para a Bacia do Rio Paracatu, com base no modelo PLS. .........201

Figura 6.27 – Mapa de Vazão Específica do componente de Fluxo Rápido para a Bacia do Rio Paracatu,

com base no modelo PLS.......................................................................................................................... 202

Figura 6.28 – Mapa de Vazão Específica do componente de Interfluxo para a Bacia do Rio Paracatu, com

base no modelo PLS............................................................................................................................. .....203

Figura 6.29 – Mapa de Vazão Específica do componente de Fluxo de Base para a Bacia do Rio Paracatu,

com base no modelo PLS.......................................................................................................................... 204

Figura 6.30 – Mapas com o desvio de predição e as hipóteses de fluxo regional subterrâneo para vazão

total e para cada componente de vazão...................................................................................................... 206

Figura 7.1 – Mapas de vazão de estabilização e vazão específica dos poços perfurados na Bacia do Paracatu...........212

Figura A.1 – Esboço geológico da Faixa Brasília. Distribuição do grupo Bambuí, da formação Vazante, da

Formação Ibiá e do grupo Paranoá na faixa de dobramentos Brasília..................................................................221

Figura A.2 – Mapa indicando os perfis, colunas e correlações estratigráficas realizados por diversos

pesquisadores na região do Paracatu.....................................................................................................................222

Figura A.3 – Coluna estratigráfica dos grupos Vazante e Canastra.....................................................................223

Figura A.4 – Perfil Geológico 1........................................................................ ...................................................224

Figura A.5 – Perfil Geológico 2...........................................................................................................................224

Figura A.6 – Perfil Geológico 3...........................................................................................................................225

Figura A.7 – Perfil Geológico 4.............................................................................................................. .............225

xv

Figura A.8 – Correlação Litoestratigráfica..........................................................................................................226

Figura A.9 – Correlação Litoestratigráfica para a formação Vazante entre Lagamar e Unaí..............................227

Figura A.10 – Mapa Geologico da Região de Vazante........................................................................................228

Figura A.11 – Coluna litoestratigráfica na Região de Vazante e Paracatu..........................................................229

Figura A.12 – Coluna Estratigráfica na Região de Paracatu................................................................................230

Figura A.13 – Perfil simplificado da Região de Paracatu, mostrando imbricamento regional das litologias e a

provável configuração preterida em duplex..........................................................................................................231

Figura A.14 – Correlações Litoestratigráficas entre as sequências do Supergrupo São Francisco na região de

Vazante..................................................................................................................................................................231

Figura A.15 – (a) Paleogeografia e fácies sedimentares da Formação Vazante; (b) seção estratigráfica composta

da Formação Vazante, antes da deformação.........................................................................................................232

Figura A.16 – Perfil Geológico do Morro do Ouro..............................................................................................233

Figura A.17 – Perfil Geológico da Região de Vazante, das Falhas de Vazante e da Serra do Garrote...............233

Figura A.18 – Perfil geológico da Formação Ibiá entre Coromandel e Guarda-Mor..........................................234

Figura A.19 – Mapa Esquemático do Cráton de São Francisco e das Zonas Marginais de Deformação no

Noroeste de Minas Gerais.....................................................................................................................................235

Figura A.20 – Mapas com as características os poços perfurados, constantes no sistema SIAGAS. .........236

Figura A.21 – Mapas com variáveis hidromorfométricas.........................................................................237

Figura A.22 – Mapas das variáveis morfométricas - A.............................................................................238

Figura A.23 – Mapas com as variáveis morfométricas - B........................................................................239

Figura A.24 – VIP para a predição de Vazão Total..................................................................................245

Figura A.25 – VIP para a predição de Fluxo Rápido................................................................................246

Figura A.26 – VIP para a predição de Interfluxo......................................................................................247

Figura A.27 – VIP para a predição de Fluxo de Base...............................................................................248

Figura A.28 – Coeficientes padronizados para predição de Vazão Total..................................................249

Figura A.29 – Coeficientes padronizados para predição de Fluxo Rápido. ...............................................250

Figura A.30 – Coeficientes padronizados para predição de Interfluxo......................................................251

Figura A.31– Coeficientes padronizados para predição de Fluxo de Base................................................252

Figura A.32–Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da

regressão PLS para Vazão Total................................................................................................................ 253

Figura A.33 – Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da

regressão PLS para Fluxo Rápido.............................................................................................................. 254


regressão PLS para Interfluxo................................................................................................................... 255


regressão PLS para Fluxo de Base.................................................................................................................. ....256

xvi

xvii

Lista de Quadros

Quadro 1.1– Objetivos, Títulos e Produtos da Tese. ............................................................................................ 11

Quadro 1.2– Objetivos e Publicações. ................................................................................................................. 15

Quadro 2.1– Determinação dos campos epistemológicos de conhecimentos, objetos de pesquisa e questões

clássicas por profissões e/ou especializações disciplinares.....................................................................................20

Quadro 2.2 – Comparação de variáveis da pedologia, aptidão agrícola e análise de vertentes.............................24

Quadro 2.3 – Temas em relação com as ciências especialistas e com as questões centrais em relação ao uso de

terras em ZRAs e APRs...........................................................................................................................................31

Quadro 2.4 – Grupos de variáveis próprias para articulação de conceitos interdisciplinares aplicados às relações

processos hidrogeológicos x tipos de uso do solo x conservação ambiental..........................................................32

Quadro 3.1 – Litologia da Bacia do Rio Paracatu..................................................................................................57

Quadro 3.2 – Relações principais entre solos, geoformas, rochas e materiais de origem na Bacia do Paracatu...82

Quadro 3.3 – Tipologia de rochas portadoras de sistemas aquíferos da Bacia do Paracatu..................................95

Quadro 3.4 – Litologia dos aquíferos preponderantes sobre a assinatura hidrogeoquímica dos cursos de água na

Bacia do Paracatu.............................................................................................................................. ......................97

Quadro 5.1 – Atributos para avaliação ambiental expedita de áreas de recarga de aquíferos.............................125

Quadro 5.2 – Ficha de Diagnóstico Ambiental Expedito para Recarga de Aquíferos (Quantidade)..................127

Quadro 5.3 – Ficha de Diagnóstico Ambiental Expedito para Recarga de Aquíferos (Qualidade)....................128

Quadro 5.4 – Filtros Recursivos Avaliados nesta Tese.......................................................................................141

Quadro 5.5 – Bases de informação empregadas..................................................................................................145

Quadro A.1 – Estratigrafia da região de Unaí-Paracatu-Vazante.........................................................................219

Quadro A.2 – Propostas de nomenclatura estratigráfica para a região de Unaí-Paracatu-Vazante.....................220

Quadro A.3 – Variável obtida com o programa Envi 4.8....................................................................................240

Quadro A.4 – Variáveis obtidas com o programa ArcGis 10, extensão Spatial Analyst.....................................240

Quadro A.5 – Variáveis obtidas com o programa SAGA 2.0.8...........................................................................240

xviii

xix

Lista de Tabelas

Tabela 3.1 – Estimativa de área, espessura saturada em metros e porosidade efetiva estimada para os sistemas de

rochas portadoras de aquíferos na Bacia do Rio Paracatu.....................................................................................101

Tabela 5.1 – Ponderação dos atributos das Unidades Hidrológicas de Paisagem................................................136

Tabela 5.2 – Ponderação dos atributos utilizados para avaliar a Drenagem de Solos, o Potencial de Recarga de

Aquíferos, a Declividade e a Pluviosidade............................................................................................................137

Tabela 6.1 – Consolidação dos Diagnósticos Expeditos de Recarga de Aquíferos nos sítios de estudo

selecionados...........................................................................................................................................................168

Tabela 6.2. Consolidação do Diagnóstico Expedito de Recarga de Aquíferos na Bacia do Córrego da Areia...169

Tabela 6.3 – Área, porcentagem e variação temporal da ocupação da Sub-bacia de Entre-Ribeiros..................176

Tabela 6.4 – Ocupação de áreas com maior favorabilidade de recarga da Sub-bacia de Entre-Ribeiros............176

Tabela 6.5 – Dados de área, N (dias de influência do escoamento superficial – Lynsley et al. 1979), parâmetros

utilizados no filtro BFLOW e vazões anuais para fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido.................................189

Tabela 6.6 – Vazões específicas anuais e índices de vazão para fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido na Bacia

do Rio Paracatu.....................................................................................................................................................190

Tabela 6.7 – Resultados da Regressão.................................................................................................................196

Tabela 6.8 – Regionalização de Vazões e seus respectivos componentes para a Bacia do Rio Paracatu............200

Tabela A.1 – Coeficientes reais, padronizados, VIP e respectivos desvios padrões, para o modelo com a hipótese

de fluxos regionais....................................................................................................................................... ..........244

xx

xxi

Resumo O objetivo desta tese de doutorado é desenvolver métodos que permitam investigar como os

processos hidrogeológicos podem ser incorporados em contextos práticos de políticas públicas de gestão

ambiental e gestão de recursos hídricos. Iniciou-se com uma discussão sobre os aspectos epistemológicos

envolvendo a recarga e descarga de aquíferos. Foram elaboradas modelagens conceituais demonstrando as

possibilidades de articulação interdisciplinar para a melhor caracterização espacial, qualitativa e

quantitativa da circulação hídrica subterrânea. Subsequentemente, desenvolvem-se cinco métodos para

caracterização espacial dos processos de recarga e descarga de aquíferos em múltiplas escalas de

abordagem como subsídio para instrumentos de gestão das políticas públicas. O primeiro método consiste

em um diagnóstico expedito de recarga de aquíferos em contextos locais, realizando a delimitação e

caracterização ambiental dessas áreas por meio de planilhas ponderadas de verificação e resultando em

produtos cartográficos, fotográficos e textuais. O segundo método possibilita a caracterização espaço-

temporal da dinâmica de ocupação do solo em áreas com maior favorabilidade de recarga, por meio de

interpretação de cartografia temática e hidrográfica e avaliação das mudanças de uso do solo em imagens

de sensoriamento remoto. O terceiro método permite a caracterização cartográfica de favorabilidade de

recarga de aquíferos com base em mapeamentos de litoestratigrafia, pedologia, relevo, pluviosidade, e

altura do terreno em relação a nascentes e cursos de água. O quarto método realiza um mapeamento da

contribuição de vazão específica para componentes de fluxo (rápido, interfluxo e base) empregando filtros

recursivos sobre os dados de vazão, calibrados pela curva de recessão e pela influência dos picos de vazão.

O quinto método empreende a modelagem espacial da influência dos atributos ambientais sobre os

componentes de fluxo, utilizando-se da regressão por mínimos quadrados parciais e permitindo a

regionalização de vazões, além de e produtos cartográficos com o resultado da modelagem e com hipóteses

de fluxos hidrogeológicos regionais. Os métodos foram aplicados na Bacia do Rio Paracatu, afluente do

Rio São Francisco. Os resultados são interpretados de maneira interescalar e oferecem informações úteis

para o uso sustentável dos recursos hídricos e a ocupação do solo, conjugando informações de campo,

sensoriamento remoto, hidromorfometria, hidrologia e hidrogeologia. Em todos os métodos, as áreas

altimetricamente acima das nascentes apresentam-se como unidades de paisagem relevantes para a gestão

de recarga de aquíferos. Sob o ponto de vista regional, infere-se que, embora os neossolos quartzarênicos

sobre aquíferos porosos no leste da Bacia do Rio Paracatu apresentem o maior potencial de infiltração e

reserva de águas subterrâneas, os latossolos nas chapadas nas margens sudoeste, oeste e noroeste

apresentam importante papel de manutenção dos fluxos de base dos rios nos períodos de estiagem. Os

resultados desses métodos podem ser úteis para instrumentos de políticas públicas de aplicação local ou

regional, tais como averbação de reservas legais, EIAs, criação de unidades de conservação e elaboração de

seus planos de manejo, planos diretores municipais e de bacia hidrográfica, zoneamento ecológico-

econômico, delimitação de áreas de proteção de fontes de água mineral, entre outros.

Palavras-chave: Hidrogeologia, Aquíferos, Paracatu, Meio Ambiente, Recursos Hídricos.

xxii

xxiii

Abstract

The aim of this PhD. thesis is to investigate how to incorporate hydrogeological processes into

practical contexts of environmental and water resource policies. The discussion begins with the

epistemological and interdisciplinary aspects of aquifer recharge and discharge. Conceptual models

were presented showing the possibilities of interdisciplinary articulation for a better qualitative and

quantivative spatial characterization of the groundwater circulation. Following, this thesis presents five

methodological tools for characterizing spatial processes of aquifer recharge and discharge, in an approach

of multiple scales that contributes to applied contexts of public policies. The first method comprises a rapid

assessment of aquifer recharge on local context, enabling delimitation and environmental assessment of

these areas through weighted checklist spreadsheats, generating cartographic, photographic and textual

products. The secondt method evaluates the spatio-temporal dynamics of land use in the most favorable

areas of recharge through interpretation of the thematic and hydrographic carthography and assessment of

land use change in remote sensing images. The third method undertake a cartographic characterization of

aquifer recharge based on maps of lithostratigraphy, soils, relief, rainfall and terrain height to springs and

water courses. The forth method consists of mapping the specific flow of each flow component (quick,

inter and base flow), using recursive filters on flow data calibrated by recession curves and the influence of

flow peaks. The fith method, as an extension of the forth method, is a spatial modeling of the influence of

the environmental attributes on the flow components through partial least squares regression, enabling flow

regionalization and generating cartographic products with the regression results and the hypotheses of

regional groundwater flows. The methods were applied on the Paracatu River Basin, tributary of São

Francisco River, in Brazil. The results were interpreted in a cross-scale approach and bring useful

information for the sustainable use of water resource and land, conjugating information from fieldwork,

remote sensing, hydromorphometry, hydrology and hydrogeology. In all methods, the higher areas above

the springs became relevant landscape units for aquifer recharge management. In a regional assessement,

the quatzarenic neosols over the porous aquifers in the East of Paracatu Basin present the higher potential

for infiltration and groundwater storage. However, the latosols on the plateaus in the southwest, west and

northwest of the basin have an important role in maintaining the rivers base flow in the dry periods. The

results of these methods may be useful for applying public policy tools in local or regional contexts, such as

legal reserves delimitation, EIAs, creation of conservation units and their management plans, municipal and

basin masterplans, ecological-economic zoning, delimitation of protecting zones for mineral water sources,

among others.

Keywords: Hydrogeology, Aquifers, Paracatu, Environment, Water Resources.

xxiv

Contribuições às Ciências da Terra Série, vol., 275p.

1

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1. 1 – JUSTIFICATIVA

A Lei Federal nº 9.433, de 1997, ao instituir a Política Nacional de Recursos Hídricos – PNRH

–, prescreve no inciso III, de seu artigo 3º, que a gestão dos recursos hídricos não deve ser dissociada

das demais esferas de gestão ambiental da Política Nacional de Meio Ambiente – PNMA. Contudo,

mais de 10 anos passaram-se e ainda se observa uma separação evidente entre os instrumentos de

gestão de uso da água para com os demais instrumentos da política de gestão ambiental. A criação de

entidades específicas para gerir os recursos hídricos, como a Agência Nacional de Águas – ANA –,

bem como o caráter de formação especialista dos profissionais que trabalham nessa área, são algumas

das hipóteses para a persistência dessa separação.

A instalação de empreendimentos, a ser analisada em seus respectivos licenciamentos

ambientais, bem como as tendências gerais de alteração de uso do solo, apresentam impacto evidente

sobre os recursos hídricos, ao interferir na quantidade e qualidade das águas que se infiltrariam nos

aquíferos e que, posteriromente, exsudariam nas nascentes dos cursos de água. Todavia, os

instrumentos da PNRH têm ainda pouca capacidade de influir nesses processos. Esses impactos podem

ser ainda mais significativos quando ocorrem sobre áreas de maior importância para a recarga dos

aquíferos das bacias hidrogeológicas. Ao passo que certos empreendimentos, tais como grandes

projetos de irrigação, por sua vez, só podem ter seus efeitos ambientais corretamente avaliados caso

sejam incorporadas análises sobre seus efeitos nos processo hidrológicos e hidrogeológicos. A falta de

conjugação entre os Sistemas de Informação de Recursos Hídricos e os Sistemas de Informação de

Meio Ambiente dificultam ainda mais essas análises. Ademais, a divisão das jurisdições regionais dos

órgãos da Política Nacional de Meio Ambiente raramente seguem os limites de bacias hidrográficas,

impedindo a avaliação conjugada dos impactos ambientais dos empreendimentos e dificultando a

participação dos Comitês de Bacia para uma atuação coordenada com os Instrumentos da Política

Nacional de Recursos Hídricos.

Nesse contexto, o problema defrontado por esta tese remete-se à dificuldade atual encontrada

em se incluir os processos de recarga e descarga de aquíferos dentro dos procedimentos de estudo,

gestão e tomada de decisão ambiental no contexto dos Instrumentos da Política Nacional de Meio

Ambiente. Mesmo na Política Nacional de Recursos Hídricos, a gestão integrada entre águas

superficiais e subterrâneas apresenta-se como um grande desafio.

Vasconcelos, V.V., 2014. Recarga de Aquíferos – Subsídios à gestão hídrica e ambiental – Bacia do Rio Paracatu, SF7

2

Portanto, como objetivo geral, partindo de uma reflexão epistemológica e interdisciplinar,

pretendeu-se nesta tese desenvolver métodos de caracterização de recarga e descarga de aquíferos que,

no âmbito de aplicação dos instrumentos das políticas de meio ambiente e recursos hídricos, possam

trazer informações estratégicas úteis para a avaliação dos impactos ambientais e para a gestão conjunta

entre águas superficiais, águas subterrâneas e ocupação do solo. Por meio desses métodos,

apresentam-se possibilidades de integração entre a Política Nacional de Meio Ambiente – PNMA – e a

Política Nacional de Recursos Hídricos – PNRH –, para a proteção de áreas de maior relevância para a

recarga de aquíferos. Nesse contexto, são apresentadas cinco ferramentas metodológicas:

1. Diagnóstico expedito de recarga de aquíferos em contextos locais;

2. Caracterização espaço-temporal da dinâmica de ocupação do solo em áreas de maior

favorabilidade de recarga;

3. Caracterização cartográfica de favorabilidade de recarga de aquíferos;

4. Mapeamento da contribuição de vazão específica para componentes de fluxo (rápido,

interfluxo e base);

5. Modelagem espacial da influência dos atributos ambientais sobre os componentes de

fluxo.

A Bacia do Rio Paracatu, caso de estudo proposto para as métodos desenvolvidos, é um

cenário que demanda uma atenção especial em relação aos estudos ambientais que envolvem a

disponibilidade de recursos hídricos. Desde o ano de 1980, observa-se nessa bacia hidrográfica o

estabelecimento progressivo de extensos projetos de irrigação (RODRIGUEZ et. al. 2007),

envolvendo diversos agricultores de forma associada. Trata-se de uma agricultura que se utiliza de

tecnologia de ponta, incluindo o uso frequente de pivôs circulares de irrigação. A expansão dessa

frente agrícola irrigada tem levado a demandas de uso da água para além dos limites outorgáveis,

gerando conflitos por uso da água (Vasconcelos, 2010). Nesse contexto, a identificação e

caracterização das áreas com maior favorabilidade de recarga na Bacia do Paracatu pode auxiliar

sobremaneira os usuários dessa bacia a protegerem melhor a segurança dos processos hidrogeológicos

que alimentam os rios da região.

Contribuições às Ciências da Terra Série D, vol. 30, nº 55, 276 p.

3

1.2 – LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A Bacia Hidrográfica do Rio Paracatu localiza-se entre os paralelos 15º30’ e 19º30’ de latitude

sul e os meridianos 45º10’ e 47º30’ de longitude oeste. Encontra-se quase totalmente dento do Estado

de Minas Gerais (Região Noroeste), com pequenas áreas de topo adentrando no Estado de Goiás e no

Distrito Federal (mapa da Figura 1.1). A bacia limita-se, ao sul, com a bacia do Rio Paranaíba; a oeste,

com a Bacia do Rio São Marcos, afluente do Rio Paranaíba; a leste, com as bacias dos Rios Formoso e

Jatobá, afluentes do São Francisco; e, a norte, com a Bacia do Rio Urucuia, também afluente do São

Francisco. Os municípios integrantes da Bacia do Rio Paracatu são apresentados no mapa da Figura

1.2.

A Bacia do Rio Paracatu possui 45.154 km2, sendo a maior bacia dentre os afluentes diretos

do Rio São Francisco. As principais sub-bacias do Rio Paracatu são, pela margem direita, a do Rio da

Prata, com 3.750 km2, e a do Rio do Sono, com 5.969 km2; pela margem esquerda, as bacias do Rio

Escuro, com 4.347 km2, do Rio Preto, com 10.459 km2 e a do Ribeirão Entre Ribeiros, com 3.973

km2. A hidrografia principal da bacia é apresentada nos mapas das Figuras 1.3 e 1.4.

Figura 1.1 - Localização da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.


4

Figura 1.2 – Municípios integrantes da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: Pruski et al. (2007).


5

Figura 1.3 – Mapa de drenagem baseado nas aerofotos do voo de 1964 realizado pela USAF derivado na escala

de 1:60.000. Fonte: Martins Junior (2006).


6

Figura 1.4 – Principais cursos de água da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: Novaes (2005)

1.3 – DA NATUREZA DESTA TESE

A dinâmica hidrológica e hidrogeológica na Bacia do Rio Paracatu, bem como seus reflexos

na gestão ambiental e agrícola, tem sido estudada por dois grupos de pesquisa. Um deles originou-se

na Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC-MG –, coordenado pelo Dr. Sc. T. Paulo

Pereira Martins Junior, com apoio da Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP –, do Instituto de

Geociências Aplicadas de Minas Gerais – IGA e da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

– PUC-Minas. O outro se encontra na Universidade Federal de Viçosa, que desenvolveu diversas teses

e dissertações sob a orientação dos Drs. Mauro Aparecido Martinez e Fernando Falco Pruski.

As pesquisas do CETEC fundamentam-se no enfoque das Geociências Agrárias e Ambientais,

proposto pelo Prof. Dr. Paulo Pereira Martins Junior. A partir do ano de 2002, dedicaram-se à

atualização e integração das bases digitais temáticas das Bacias do Paracatu. Em seguida, verteram

para a análise estratégica da região por meio do enfoque da disciplina de Economia-Ecologia,

orientada à gestão de recursos hídricos. A meta de tais estudos foi propor um modelo de uso optimal

do solo, com auxílio de sistemas especialistas de Inteligência Artificial para auxílio à decisão na

gestão dos recursos naturais e das atividades econômicas.


7

Sob certo aspecto, esta tese se constitui em grande parte como uma continuidade de pesquisas

realizadas pelo autor, em sua participação em projetos de análise ambiental na Fundação CETEC-MG,

de 2003 até o presente momento, junto à equipe multidisciplinar de pesquisadores, sob a orientação do

Dr. Sc. T. Paulo Martins, nos grupos Geociências Agrárias e Ambientais e Soluções Integradas em

Ecologia, Energia, Economia e Gestão, registrados no Conselho Nacional de Desenvolvimento

Científico e Tecnológico – CNPq. De 2003 a 2006, as pesquisas foram realizadas no projeto

Conservação de Recursos Hídricos no âmbito de Gestão Agrícola de Bacias Hidrográficas – CRHA –

(Martins Junior 2006) com suporte da Financiadora de Estudos e Projetos – FINEP – (Fundo CT-

Hidro). Entre 2006 e 2007, as pesquisas prosseguiram no Projeto Arquitetura de Conhecimentos em

Ecologia-economia para Gestão Ambiental de Bacia Hidrográfica – ACEE – (Martins Junior et al.

2007), financiado pelo CNPq. De 2008 a 2009, as pesquisas se deram no projeto Instrumentos de

Gestão de Recursos Hídricos Subterrâneos entre Bacias que Partilhem Zonas de Recarga de

Aqüíferos – SACD – (Martins Junior et al. 2009), financiado pela Fundação Mineira de Amparo à

Pesquisa – FAPEMIG. De 2010 a 2012, as pesquisas foram desenvolvidas no projeto Sistemas de

Arquitetura de Conhecimentos e de Auxílio à Decisão na Gestão Geo-Ambiental e Econômica de

Bacias Hidrográficas e Propriedades Rurais – SACD – (Martins Junior et al. 2012), também

financiado pela FAPEMIG. Ao longo desses projetos, bolsas de pesquisas receberam financiamento do

CNPq, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES – e da

FAPEMIG. Na consecução desta tese, menciona-se especificamente o financiamento por bolsa da

FAPEMIG, nos três primeiros anos de doutoramento, e da bolsa de doutoramento sanduíche no

exterior da CAPES (Processo 5937-13-2), que permitiu cooperação de pesquisa com a Universidade

de Chulalongkorn, da Tailândia.

Os estudos da Universidade Federal de Viçosa – UFV –, por sua vez, são realizados a partir do

enfoque de conhecimentos da Engenharia Agrícola, especialmente dedicadas às temáticas de irrigação

e de estudos hidrológicos. O objetivo que permeia os trabalhos é mostrar como as tendências de

ocupação do solo influenciam nas demandas hídricas.

Esta tese apresenta-se como um esforço em conjugar os enfoques dos estudos produzidos por

essas duas equipes, bem como outros estudos realizados por equipes independentes. Nesse aspecto, os

mapas e as bases de dados utilizados nesta tese, base para as análises que se seguem neste trabalho,

são, em sua maior parte, oriundos dessas duas equipes. Almejam-se, com essa tese, avanços teóricos,

metodológicos e aplicados, tomando por base o diálogo com o corpo de conhecimentos já erigido, e

contribuindo também, consequentemente, para um entendimento mais amplo da Bacia do Paracatu.


8

1.4 – VISÃO GERAL DA TESE

Primeiramente, foi realizado um estudo de epistemologia e formalização de estruturas de

informação em Hidrogeologia e das Políticas de Meio Ambiente e de Recursos Hídricos, procurando

evidenciar as possibilidades e limitações de conciliação entre o conhecimento hidrogeológico e as

políticas públicas vigentes.

Em seguida, foi realizada uma caracterização ambiental da Bacia do Rio Paracatu. Nesse

tocante, foram caracterizados os temas de Litoestratigrafia, Geologia Estrutural, Geomorfologia

(incluindo Geomorfologia Fluvial), Pedologia, Climatologia e Vegetação e Uso do Solo. A reflexão

sobre essas informações busca, sobretudo, uma compreensão dos processos hidrogeológicos sobre essa

bacia hidrográfica.

A partir disso, desenvolveram-se métodos de identificação e caracterização de áreas de recarga

de aquíferos. Os métodos foram aplicados em estudos de caso na Bacia do Rio Paracatu.

O primeiro método inseriu-se no contexto de instrumentos ambientais de aplicação local,

como fiscalização, autorizações de desmate, EIA/Rimas e averbações de reserva legal. Tratou-se de

uma delimitação e caracterização ambiental expedita de áreas de recarga, envolvendo uma etapa de

escritório e uma etapa de campo. A etapa de escritório consistiu em identificar o domínio geológico,

delimitar as altitude das surgências e identificar as áreas planas que melhor podem contribuir para a

recarga dessas surgências. A etapa de campo envolveu a validação e detalhamento dos produtos de

escritório, seguidos de um diagnóstico hidrogeológico e ambiental expedito por planilhas de

ponderação desenvolvidas especialmente para esse fim. O diagnóstico também incluiu produtos

cartográficos, fotográficos e um relatório textual.

Os métodos subsequentes pretenderam auxiliar nos instrumentos de política ambiental

direcionados para o enfoque de planos territoriais, tais como planos diretores e zoneamentos

ecológico-econômicos.

A segunda ferramenta metodológica lançou mão de cartografia temática (litoestratigrafia,

geomorfologia, solos) e de mapeamentos de uso do solo em diferentes anos, recorrendo ao

sensoriamento remoto. Por meio da cartografia temática, foram delimitadas as áreas de maior

favorabilidade para recarga de aquíferos. As modificações de uso do solo foram comparadas

estatisticamente entre a bacia como um todo e apenas as áreas de recarga, possibilitando uma

interpretação das tendências de impacto sobre a circulação hídrica subterrânea na bacia.


9

O terceiro método delimitou as áreas de maior favorabilidade de recarga por meio da

inferência hidrogeológica de áreas altimetricamente superiores à surgências. A delimitação dessas

áreas teve como base a elaboração de um plano de interpolação por krigagem da altitude das

surgências. A caracterização quanto à favorabilidade da recarga teve como subsídio mapeamentos de

litoestratigrafia, geomorfologia, pedologia e pluviosidade. Desenvolveram-se três produtos de

mapeamento da favorabilidade da recarga: [A] por classes qualitativas e [B] por unidades hidrológicas

de paisagem e [C] pela multiplicação de fatores ponderados com base em modelagem por

conhecimento.

No quarto método, com base nos dados hidrológicos de estações fluviométricas, empregaram-

se técnicas de separação do fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido por filtros recursivos. Antes da

separação, os dados hidrológicos foram submetidos à análise de estacionariedade e ao preenchimento

de lacunas de dados por técnica multivariada de Maximização da Expectância. Os filtros recursivos

foram calibrados pela (a) influência do escoamento superficial e (b) inflexão da curva de recessão ao

longo da estação seca. Os filtros foram consistidos por um restritor lógico que limita a sobrestimação a

cada iteração do algoritmo. A análise dos mapas de vazão específica por componente de fluxo

permitiu inferir as áreas mais importantes para a contribuição dos fluxos subterrâneos e subsuperficiais

nos cursos de água.

Como extensão do quarto método, tornou-se possível investigar, por técnicas estatísticas

multivariadas, as relações espaciais entre os atributos ambientais das sub-bacias, comparando ao seu

fluxo total, fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido. As regressões por mínimos quadrados parciais

resultaram em indicações sobre o papel de cada atributo nos processos hidrológicos e hidrogeológicos.

Com base na soma das camadas temáticas ponderadas desses resultados, foram elaborados mapas de

vazão específica para cada componente de vazão. O modelo também proporcionou a visualização

cartográfica da incerteza de predição e da hipótese de fluxos regionais. Ademais, tornou possível

realizar a regionalização dos componentes de vazão em pontos onde não havia estações

fluviométricas.

De posse dessas ferramentas e de seus resultados, realizou-se uma análise integrada da Bacia

Hidrográfica do Rio Paracatu, fornecendo novas interpretações sobre os seus sistemas hídricos. Por

fim, foi realizada uma reflexão sobre como o conhecimento hidrogeológico de recarga de aquíferos,

obtido pelos métodos apresentados, pode ajudar na aplicação dos instrumentos das políticas de meio

ambiente e recursos hídricos.


10

1.5 – ORGANIZAÇÃO DA TESE

No Quadro 4.1 são apresentados os produtos obtidos em cada uma das etapas desta tese. No

Quadro 4.2, é apresentada a situação atual de publicações relacionadas à pesquisa realizada nesta tese.

No CD-Rom anexo à versão impressa da tese, encontram-se os artigos publicados e demais produtos

técnicos (bases georreferenciadas, dados de vazão, algoritmos). O conteúdo também pode ser acessado

em: https://www.box.com/s/3jujqr09o8gg3qkhzk9o

https://www.box.com/s/3jujqr09o8gg3qkhzk9o


11

Quadro 1.1– Objetivos, Títulos e Produtos da Tese.

Objetivos Específicos Título ou seção Produtos

Reflexões teóricas Recarga de Aquíferos:

Epistemologia e

Interdisciplinaridade

Textual

Interpretação do

conhecimento existente

sobre a Bacia do Rio

Paracatu

Caracterização

Ambiental da Bacia do

Rio Paracatu

Mapas e

respectivas

interpretações

sobre a bacia

Litoestratigrafia (2 mapas)

Estruturas Rúpteis

Estruturas Dúcteis

Geomorfologia (2 mapas)

Altimetria

Declividade

Taxa de bifurcação

Densidade de Drenagem

Padrões de drenagem (2 mapas)

Áreas de máxima densidade de nascentes, corpos lênticos e mesofraturas

Solos

Agrupamento (cluster) de hidromorfometria, litoestratigrafia, geomorfologia e pedologia

Pluviosidade

Vegetação e uso do solo (1999 e 2007)

Litologia de rochas portadoras de aquíferos

Regiões homogêneas de sistemas hídricos

Interpretações

integradas

Croquis de evolução crustal (3)

Quadro de relações entre solos, geoformas, rochas e materiais de origem

Relações espaciais entre pluviosidade e demais variáveis climatológicas

Histórico de ocupação da bacia

Quadro de assinatura hidrogeoquímicas de sub-bacias

Estimação das reservas permanentes e reguladoras dos sistemas de rochas portadoras de aquíferos

Desenvolvimentos

metodológicos e estudos

de caso na Bacia do Rio

Paracatu

Diagnóstico Expedito de

Áreas de Recarga de

Aquíferos em Contextos

Locais

Aplicação em 9

sítios na Bacia do

Rio Paracatu

Planilha de Diagnóstico de Potencial de Recarga (quantidade)

Planilha de Diagnóstico de Proteção de Recarga (qualidade)

Análise cartográfica (delimitação, relevo, hidrografia, imagem de satélite, uso do solo, fotografia)

Relatório textual de campo


12

Quadro 1.1 - Continuação

Objetivos Específicos Título Produtos

Desenvolvimentos



Paracatu

Caracterízação Espaço

Temporal da Dinâmica

de Ocupação do Solo em

Áreas de Maior

Favorabilidade de

Recarga de Aquíferos

Mapa de áreas principais de recarga da Bacia de Entre Ribeiros

Análise de evolução do uso do solo de 1975-1989-2008 e de seu impacto sobre as áreas de recarga

Caracterízação

Cartográfica de

Favorabilidade de

Recarga de Aquíferos

Mapas Interpolação por krigagem das áreas altimetricamente acima das surgências

Atributos de Favorabilidade de recarga (qualitativo)

Unidades Hidrológicas de Paisagem (3 mapas)

Índice Potencial de Recarga (quantitativo)

Mapeamento da

Contribuição de Vazão

Específica e

Componentes de Fluxo

Dados de vazão fluviométrica com lacunas preenchidas por Maximização da Expectância

Testes de Estacionariedade

Programação de algoritmo de separação de componentes de vazão, em Excel.

Mapas Vazão específica total

Fluxo de base específico

Interfluxo específico

Fluxo Rápido Específico


13



Desenvolvimentos



Paracatu

Modelagem Espacial da

Influência dos Atributos

Ambientais nos


Catálogo descritivo das variáveis hidromorfométricas utilizadas.

Dendograma de agrupamento (cluster) de variáveis ambientais para a Bacia do Rio Paracatu

Mapas das variáveis

hidromorfométricas

Nível de nascentes

Altitude até o rio

Distância horizontal até o rio

Nível de base

Distância vertical até o nível de base

Altura de encosta

Altitude normalizada

Altitude padronizada

Índice de balanço de massa

Índice de convergência

Índice de rugosidade

Índice de rugosidade vetorial

Índice topográfico de umidade

Índice topográfico de escoamento subsuperficial

Distância de drenagem ao exutório

Distância a estruturas rúpteis

Declividade de drenagem

Curvatura

Módulo da curvatura

Dispersão de fluxo

Fator de visão do céu

Fator de visão do terreno

Visibilidade do céu

Índice de aquecimento anisotrópico diurno

Insolação total anual

Força efetiva dos ventos ENE – És-Nordeste

Índice de barlavento ENE

Índice de sotavento ENE

Índice de efeito dos ventos ENE


14



Desenvolvimentos



Paracatu

Modelagem Espacial da

Influência dos Atributos

Ambientais nos


Interpolação de atributos

de poços

Vazão de estabilização

Vazão específica

Nível dinâmico

Rebaixamento

Tabelas e gráficos com os resultados do modelo estatístico

Mapas do modelo

geoestatístico

Vazão específica total

Fluxo de base específico

Interfluxo específico

Fluxo rápido específico

Incerteza de predição e fluxos regionais subterrâneos hipotéticos (4 mapas)

Regionalização de vazão, fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido para a foz do Rio Paracatu

Análise Integrada da

Bacia do Rio Paracatu

Análise Integrada Análise integrada por meio das metodologias desenvolvidas na tese.

Avaliação prospectiva da possibilidade de uso dos métodos propostos nas políticas públicas relacionadas à recarga de

aquíferos


15

Quadro 1.2– Objetivos e Publicações.

Objetivos

Específicos

Título

Publicação

Qualis Capes

Reflexões

teóricas

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M., Koontanakulvong, S. 2013. Aquifer Recharge: epistemology and

interdisciplinarity. (Recarga de Aquíferos: Epistemologia e Interdisciplinaridade). Interthesis, v. 10, n. 2, jul-dez. Disponível em

https://periodicos.ufsc.br/index.php/interthesis/article/viewFile/1807-1384.2013v10n2p360/25927, acesso em 1 de maio de 2014.

B3 – Interdisciplinar e

Ciências Ambientais

Interpretação do

conhecimento

existente sobre a

Bacia do Rio

Paracatu

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2012. Caracterização Ambiental da Bacia do Rio Paracatu. Relatório técnico,

no âmbito do Projeto SACD (UFOP). Entregue oficialmente ao Comitê de Bacia do Rio Paracatu, em reunião do comitê em

12/6/2012. Disponibilizado online em: http://pt.scribd.com/doc/98405182/caracterizacao-ambiental-da-bacia-do-rio-paracatu, acesso

em 29 out. 2013.

Não se aplica

Desenvolvimento

metodológico e

estudos de caso

na Bacia do Rio

Paracatu

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2013. Methodology for Rapid Assessment of Aquifer Recharge Areas

(Metodologia para Diagnóstico Expedito de Áreas de Recarga de Aquíferos). Revista Geologia USP – Série Científica, v. 13, n. 2, jun.

Disponível em http://ppegeo.igc.usp.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1519-874X2013000200005&lng=pt&nrm=iso, acesso em

29 jun. 2013.



B2 – Geociências

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2012. Hydrographic and hydrogeological basin of Entre-Ribeiros: probable

recharge zone delimitation and environmental impact assessment (Bacia hidrográfica e hidrogeológica de Entre-Ribeiros: delimitação

de zonas prováveis de recarga e avaliação dos impactos históricos). Revista Engenharia Agrícola. v. 32, n. 3, June. Disponível em:

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-69162012000300015&lng=en&nrm=iso, acesso em 29 jun. 2013.

A2 – Ciências Contábeis,

Administração e Turismo



B2 – Geociências

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2013. Cartographic methodology for assessing aquifer recharge potential: a case

study of the Paracatu river basin, Brazil (Metodologia Cartográfica para a Favorabilidade de Recarga de Aquíferos: estudo de caso

para a Bacia do Rio Paracatu (SF7)). Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi – Ciências Naturais, v. 8. n. 2. Maio-Ago. Disponível

em: http://www.museu-goeldi.br/editora/bn/artigos/cnv8n2_2013/cartographic(vasconcelos).pdf, acesso em 29 out. 2013.

B1 - Interdisciplinar

B2 – Geociências e


Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2013. Estimation of Flow Components by Recursive Filters: case study on

Paracatu River Basin – (SF-7), Brazil (Quantificação de Componentes de Vazão Por Meio de Filtros Recursivos: estudo de caso para a

Bacia do Rio Paracatu (SF-7), Brasil). Revista Geologia USP – Série Científica. vol. 13, n.1. Disponível em:

http://ppegeo.igc.usp.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1519-874X2013000100001&lng=pt&nrm=iso&tlng=en, acesso em 29

jun. 2013.



B2 – Geociências

https://periodicos.ufsc.br/index.php/interthesis/article/viewFile/1807-1384.2013v10n2p360/25927

http://pt.scribd.com/doc/98405182/CARACTERIZACAO-AMBIENTAL-DA-BACIA-DO-RIO-PARACATU

http://ppegeo.igc.usp.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1519-874X2013000200005&lng=pt&nrm=iso

http://www.museu-goeldi.br/editora/bn/artigos/cnv8n2_2013/cartographic(vasconcelos).pdf

http://ppegeo.igc.usp.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1519-874X2013000100001&lng=pt&nrm=iso&tlng=en


16


Objetivos

Específicos

Título Publicação Situação Qualis Capes

Desenvolvimento

metodológico e

estudos de caso

na Bacia do Rio

Paracatu

Vasconcelos, V.V., Martins Junior, P.P., Hadad, R.M. 2013. Spatial Modeling of Water Systems using Partial Least Squares: a study

case for Paracatu Basin (SF7), in Minas Gerais State, Brazil (Modelagem Espacial de Sistemas Hídricos por Mínimos Quadrados

Parciais: estudo de caso para a Bacia do Rio Paracatu (SF7), Minas Gerais, Brasil). Águas Subterrâneas, v. 27, n. 2, p. 47-65.

Available at: http://aguassubterraneas.abas.org/asubterraneas/article/download/27367/17712, access in 3/9/2013.

B2 – Geociências e

Interdisciplinar

http://aguassubterraneas.abas.org/asubterraneas/article/download/27367/17712


17

CAPÍTULO 2

RECARGA DE AQUÍFEROS: EPISTEMOLOGIA E

INTERDISCIPLINARIDADE

As questões ambientais envolvendo recarga e descarga de aquíferos apresentam-se como um

desafio para a interdisciplinaridade. Empreende-se, neste capítulo, um estudo epistemológico da

contribuição de diversas áreas de conhecimento à pesquisa dos processos hidrogeológicos. Apresenta-

se, como hipótese, que esse diálogo acena a desenvolvimentos imprescindíveis para a resolução dos

problemas ambientais e de uso da água contemporâneos e vindouros. Destarte, propõe-se discutir

perspectivas epistemológicas e de gestão de informações que possam contribuir para a melhor

caracterização espacial, qualitativa e quantitativa da recarga de aquíferos. São elaboradas modelagens

conceituais preliminares demonstrando as possibilidades de articulação interdisciplinar para resolução

dos desafios ambientais apresentados. Por fim, são discutidas as possibilidades de incorporação do

conhecimento sobre recarga de aquíferos nas políticas públicas de meio ambiente e recursos hídricos.

2.1 – INTRODUÇÃO

A infiltração da água no solo, a recarga e descarga de aquíferos e a relação entre precipitação

e fluxo hídrico subterrâneo são temas que têm sido tratados por diversas redes e comunidades

acadêmicas. A estrutura departamental da Academia geralmente leva a que os núcleos de pesquisa

congreguem profissionais de mesma formação, especializando-se em um problema específico e

fornecendo, logo, uma resposta especialista (Rocha 2003). Dessa forma, por exemplo, temos grupos de

pesquisa afetos ao tema, em áreas como Hidrogeologia (stricto sensu), mas também Geologia

Estrutural, Geotecnia, Hidrologia, Agronomia, Engenharia Sanitária, Engenharia Ambiental,

Geomorfologia Cárstica, Gestão Ambiental, Planejamento Urbano, entre outros.

Cada núcleo, em seus objetos de pesquisa, passa a desenvolver técnicas que enfocam distintas

escalas de abordagem e metodologias de análise, envolvendo diferentes contextos de pesquisa no que

se referem a tempo de projetos de pesquisa, recursos humanos e financeiros, entre outras

características (Martins Junior 2000, Scanlon et al. 2002). Essa relativa heterogeneidade dos grupos de

pesquisa, ao longo do tempo, também leva a uma especialização do discurso conceitual e teórico

(Bauer 1990) – gerando, por fim, formas diferenciadas de análise dos fenômenos hidrogeológicos.


18

Paralelamente ao progresso científico advindo da disciplinaridade da especialização do saber,

a Academia também passa a reconhecer os possíveis benefícios que podem prover de um diálogo entre

os diversos núcleos de pesquisa. Daí a valorização das iniciativas de pesquisas interdisciplinares. A

interação das diversas áreas de pesquisa, em regra, permite uma análise mais ampliada dos problemas

a serem abordados (Rocha 2003, Rocha 2004). Além disso, sob o aspecto do avanço do conhecimento

científico, o intercâmbio entre as comunidades de pesquisa usualmente permite que se avance para

além dos paradigmas de cada área específica, ao entrar em contato com novas formas de abordagem

dos problemas envolvidos (Floriani 2004, Oliveira 2005, Sivalapan 2005).

A resolução de problemas ambientais que emergem na atualidade, envolvendo em muitos

casos a gestão de recursos naturais, é um exemplo patente da necessidade de articulação

interdisciplinar. Martins Junior (1998) propõe, como um caminho de integração interdisciplinar, que

os campos de saber oriundos das geociências possam ser articulados no que denomina “Geociências

Agrárias e Ambientais”, como forma de trazer soluções interdisciplinares para a uma gestão

sustentável do território. Nessa abordagem, foram desenvolvidos diversos trabalhos de cunho

ambiental e epistemológico (Martins Junior 2006, Martins Junior et al. 2006, 2008, 2009, 2010, 2012)

mostrando como a gestão do uso do solo pode colher diversos subsídios a partir de uma análise

conjugada entre os aspectos de recarga de aquíferos, aptidão agrícola e conectividade vegetacional,

com reflexos em resultados econômicos e ecológicos.

Entretanto, o diálogo interdisciplinar não se apresenta como uma tarefa isenta de desafios.

Em sua base, há a necessidade de uma análise minuciosa sobre os significados conceituais de cada um

dos corpos teóricos envolvidos (Bauer 1990, Francelin 2011) incluindo, não raras vezes, elucidação

de interpretações dessemelhantes para uma mesma palavra ou expressão (Mari 2005). Para mais além

dos conceitos, as possibilidades de conexões entre as estruturações teóricas e paradigmas de

abordagem merecem um trabalho epistemológico aprofundado (Martins Junior 2000, Oliveira 2005).

Esses esforços de pesquisa nem sempre encontram facilidades nos meios acadêmico e profissional,

pois demandam mudanças na postura de valorização exclusiva da figura do especialista e de uma certa

inviolabilidade de seu campo de atuação (Rocha 2003).

Nesse contexto, este capítulo tem como objetivo discorrer sobre os aspectos epistemológicos

atinentes às possibilidades de diálogo interdisciplinar dos processos de circulação hídrica subterrânea,

com enfoque especial na recarga de aquíferos. Inicialmente, é realizada uma discussão sobre os

conceitos e metodologias existentes para os diversos objetos e escalas de abordagem do processo em

questão. Em seguida, é apresentada uma proposta de modelagem interdisciplinar desses

conhecimentos, em modelos diagramático-textuais baseados em tecnologias de gestão informacional.

Por fim, é discutido sobre como os conhecimentos de recarga de aquíferos podem servir de subsídio

para a execução dos instrumentos das políticas de Meio Ambiente e de Recursos Hídricos.


19

2.2 – QUESTÕES EPISTEMOLÓGICAS SOBRE OBJETOS, CONCEITOS E

METODOLOGIAS MULTIESCALARES

2.1.1 – Campos Epistemológicos e Domínios Conceituais

Como primeira aproximação para investigar a temática interdisciplinar envolvida no estudo

de recarga de aquíferos, importa detalhar como as comunidades acadêmicas desenvolveram

abordagens distintas de interpretação, de forma a solucionar questões de importância para a sociedade.

O Quadro 2.1 apresenta uma visão geral, sem pretender esgotar as áreas de conhecimento e os estudos

envolvidos, mas atendo-se aos principais eixos que conduziram a avanços estruturais dessas pesquisas

científicas.

A deriva semântica de conceitos utilizados no intercâmbio entre as áreas de conhecimento

pode mascarar vieses que, quando não são divergentes, ao menos focam aspectos distintos. Como

exemplo, toma-se o conceito de formação superficial, importante por delimitar, em vários corpos

teóricos, o objeto de estudo dos fenômenos de recarga e descarga de aquíferos. Quando empregado na

Agronomia e na Geomorfologia, o conceito de formação superficial enfoca a camada “constituída de

material decomposto ou edafizado que recobre a rocha sã – enfoca, por conseguinte, as noções de

solo e parte do subsolo” (Guerra & Guerra 2006). Todavia, na Geologia, o termo é bastante empregado

no ramo da Geologia Superficial, em que incorpora a interpretação de formação como categoria

escalar estratigráfica. Dessa forma, acaba por enfocar com maior ênfase a correlação entre rochas,

estruturas, depósitos sedimentares, manto de alteração e outros entes geológicos aflorantes em

superfície (Jackson 1997).

Outro processo de considerável deriva semântica refere-se à exsudação de aquíferos em cursos

de água, ou seja, a passagem da circulação subterrânea para a circulação superficial. No perfil

topográfico, geralmente é possível delimitar uma faixa permanente ou sazonal em que um curso de

água se inicia, recebendo diversas denominações, não totalmente concordantes, tais como: nascentes,

fontes, minadouros, minas, lacrimal, olhos d’água, cabeceira, manancial, entre outros (Guerra &

Guerra, 2006). Essas denominações de exsudação podem ser englobadas sobre o conceito mais geral

de surgência, necessitando ser distinguido do conceito de ressurgência cárstica, a qual é associada a

um retorno de um rio à superfície, tendo este rio adentrado em um sumidouro à montante. Tais

definições conceituais são especialmente importantes quando o direito ambiental e as políticas

públicas procuram identificar e delimitar essas áreas de exsudação de aquíferos, para sua preservação.


20

Quadro 2.1– Determinação dos campos epistemológicos de conhecimentos, objetos de pesquisa e questões

clássicas por profissões e/ou especializações disciplinares.

Área de

Pesquisa

Escala do Objeto

de Pesquisa

Questões Clássicas

Agronomia Perfil de solo Relação entre estrutura de solo e

água, com fins de disponibilidade

para plantas e irrigação

Geotecnia Manto de alteração Relação entre água e estrutura de

solos com fins de estabilidade ou

risco para ocupação

Hidrologia Bacia hidrográfica

isotrópica

(homogeneizada

espacialmente)

Balanço hídrico para cálculos de

disponibilidade hídrica e controle

de cheias em projetos de

abastecimento humano e

construção de reservatórios

Engenharia de

Minas

Formações

geológicas de

Superfície

Rebaixamento de lençóis para

mineração

Geoquímica Fluxo hídrico

subterrâneo

Características de origem da água

e contaminações

Geomorfologia

Cárstica

Trajeto entre

dolinas, sumidouros,

cavidades e

ressurgências

Papel da circulação hídrica na

formação do exo e endo-carste

Hidrogeologia Aquífero Delineação estrutural de sistemas

de rochas portadoras de aquíferos,

como subsídio para perfuração e

explotação de poços

A incorporação, na Hidrogeologia, de modelos de representação oriundos de outros campos de

saber também demanda uma série de adequações epistemológicas.

Como exemplo, a cartografia de lineamentos, proveniente da Geologia Estrutural, desenvolveu-

se primevamente com fins de análise das direções e extensões dos esforços tectônicos. Ao longo das

últimas décadas, diversos trabalhos têm procurado correlacionar a densidade, direção e conectividade

dos lineamentos com características dos aquíferos, sob a hipótese de que o avanço dos esforços

tectônicos, remetidos ao aumento dos falhamentos, também incrementaria a recarga em meios

anisotrópicos (Ferril et al. 2004).

Todavia, Martins Junior et al. (2006) acautelam que, para um trabalho minimamente

consistente, seria preciso diferenciar os lineamentos correspondentes a estruturas dúcteis e rúpteis,

diferenciando os seus papéis no fluxo hidrogeológico do aquífero em estudo. Ademais, CETEC (1981)

ressalta que estudos que levem em conta apenas a densidade bidimensional de fraturas podem

mascarar efeitos bem mais significativos relacionados à heterogeneidade espacial da profundidade e da

largura das aberturas.


21

Os movimentos tectônicos normais, inversos e transcorrentes referentes às falhas podem

inclusive ocasionar descontinuidades que bloqueiem o fluxo hidrogeológico de acamamentos porosos,

conforme constatado por Gleenson & Novakowski (2009). Caso análogo foi observado no aquífero

Guarani, quando as análises estruturais das Formações Santa Maria e Piramboia por Rosa Filho et al.

(2003) e Soares (2008) mostraram que os movimentos associados a falhamentos demandavam revisões

nos modelos e cálculos preliminares de recarga, fluxo e descarga (Rocha 1997), visto que haveriam

sido realizados, originalmente, sob o pressuposto teórico de meios porosos contínuos.

2.1.2 – Escalas de Abordagem dos Fenômenos de Circulação Hídrica Subterrânea

As diferentes metodologias de estudo hidrogeológico também podem ser agrupadas por suas

escalas espaciais e temporais. Quanto ao aspecto de tempo, Balek (1988) define as abordagens em três

categorias – curto prazo, sazonal e histórica, cada qual com ênfase em instrumentos diferenciados: (1)

nas abordagens de curto prazo, a análise do fluxo hídrico no perfil de solo assume proeminência (2) na

análise sazonal, a variação no balanço hídrico ganha foco e (3) ao passo que no período histórico (até

milhares de anos), o tempo de residência da água nos aquíferos é compreendido principalmente por

meio de análise de isótopos.

As variações na escala espacial dos objetos de pesquisa refletem implicações epistemológicas

relevantes. Metodologias desenvolvidas para pequenas áreas experimentais, quando expandidas para

áreas maiores, correm o risco de não levar em conta heterogeneidades espaciais, propriedades

emergentes e inter-relações de processos mais amplos.

Por exemplo, ao trazer um constructo teórico de uma estrutura homogênea de perfil de solo,

visando aplicá-lo em uma grande extensão tridimensional de um ambiente concreto, corre-se o risco de

não se atentar para essas variantes. Reggiani et al. (2000) propõem que as equações tradicionais de

fluxo hidrogeológico, ao serem aplicadas para bacias hidrográficas, necessitam incorporar uma

perspectiva de sistema que incluam a retroalimentação dos processos envolvidos no balanço hídrico e

as variações de pressão do gradiente hidráulico. Para tanto, demonstram que as características

emergentes podem ser aferidas por uma abordagem termodinâmica, incluindo avaliação da entropia

sistêmica.

Ainda nesse aspecto, Sivalapan (2005) propõe, como alternativa para transitar do forte enfoque

reducionista das pesquisas de recursos hídricos (tanto na escala espacial quanto na especialidade

disciplinar) em rumo a uma teoria mais abrangente, que seja utilizado o enfoque de procurar por

padrões, processos e funções na escala de bacias maiores, abarcando os diferentes dados e modelos

existentes para pequenas bacias.


22

2.1.3 – Diferenciações Interescalares em Bacias Hidrográficas

Na escala de análise de bacias hidrográficas, a área das subbacias e suas posições no perfil de

equilíbrio topográfico demandam cuidados quanto a processos hidrológicos e hidrogeológicos que se

diferenciam de montante para jusante.

Subbacias de menor área, próximas às nascentes e aos divisores de águas, geralmente possuem

maior declividade e são mais afetadas por precipitação orográfica (Tucci 2009). São bacias com

resposta rápida entre a precipitação e o escoamento superficial concentrado – e sua vazão é afetada

fortemente por precipitações convectivas de curta duração (Tucci 2009). Por isso, muitos de seus picos

de cheia não são captados pelos postos fluviométricos que medem a vazão apenas duas vezes ao dia

(Naghettini & Pinto 2007). Quanto aos processos hidrogeológicos nessas subbacias, o gradiente

hidráulico condicionado pela altitude leva à predominância espacial de áreas com mais expressividade

do fenômeno de recarga, embora haja relevância da tipologia de descarga nas surgências (Martins

Junior et al. 2009).

Conforme se transita do topo para jusante na bacia hidrográfica, os processos de recarga e

descarga tendem a se equilibrar, dando origem ao que Souza e Fernandes (2000) denominam áreas de

transmissividade (ou transiência1). Continuando a jusante, a acumulação da descarga dos fluxos

hidrogeológicos locais e regionais proporcionam uma participação cada vez mais estável do

escoamento de base na vazão total do leito. Quanto maior a extensão do aquífero subterrâneo, mais

importante e complexa é a função dos estudos de Geologia Estrutural e Litoestratigráfica, para

delimitar com confiança o contorno tridimensional e a anisotropia dos meios porosos, fraturados e

cársticos, bem como distinção de fluxos hidrogeológicos locais e regionais.

Nas bacias de maior porte, as precipitações frontais são as que mais afetam a recarga e a

vazão, com sua influência dependendo ainda se a frente de instabilidade caminha de jusante para

montante ou no caminho inverso (Tucci 2009). Ademais, o aumento da ocorrência e extensão de

planícies de inundação e o efeito acumulado do atrito no curso hidráulico do leito do rio afetam as

análises de vazão e recarga (Tucci 2009), tanto pela variação sazonal de assoreamento x rebaixamento

do leito (Chevallier 2009), quanto pelo amortecimento das ondas de cheia (Silveira 2009), levando

posteriormente, ainda, à evapotranspiração e infiltração nas lagoas marginais e solos hidromórficos

aluviais (Tucci 2009).

1 Souza e Fernandes (2000) empregam a classificação de Área de Transmissividade, situada entre as áreas de Recarga e Descarga.

Entretanto, o conceito de transmissividade já é utilizado convencionalmente em um contexto mais estrito, como parâmetro hidráulico em testes de aquífero. Ao passo que Souza e Fernandes (2000) empregam o conceito de Zona de Transmissividade em referência a uma

interpretação bem mais generalista do funcionamento dos sistemas aquíferos. De forma a evitar imprecisões de interpretação, consideramos

mais adequado utilizar o termo Área de Transiência, em lugar de Área de Transmissividade.


23

Portanto, estudos realizados apenas sobre uma bacia isolada podem gerar incertezas quanto à

sua aplicação em bacias nas outras escalas de abordagem. Sivalapan (2005) salienta que, para o

progresso da ciência hidrológica e hidrogeológica, é necessária uma reorientação metodológica para

que as pesquisas sobre bacias hidrográficas sejam conduzidas, sempre que possível, sobre um sistema

de bacias aninhadas. Nesses termos, a avaliação de um processo hidrogeológico demandaria ser

mensurada em diversos pontos no decorrer da bacia hidrográfica, subdividindo seus dados por

subbacias, de modo a investigar sua variação conforme se amplia a escala da bacia hidrográfica.

2.1.4 – Drenabilidade de Solos como Objeto de Diálogo Interdisciplinar

A questão da especialização e das possibilidades de diálogo interdisciplinar também pode ser

abordada a partir das variáveis e atributos mensurados nos projetos de pesquisa. Na interpretação do

fluxo hídrico em meios porosos, as variáveis utilizadas pelas diferentes comunidades acadêmicas

põem a claro como um mesmo assunto pode ser abordado de formas distintas. A Pedologia

(compreendida tanto em relação ao levantamento pedológico básico quanto para estudos de aptidão

agrícola) e a análise de vertentes (empregada com enfoques diferenciados, mas complementares, pela

Geotecnia e pela Análise Estrutural de Solos) são um exemplo, cujos conceitos são aproximados pelo

Quadro 2.2. Nesse quadro, cada coluna corresponde a uma abordagem disciplinar (Levantamento

Pedológico, Aptidão Agrícola e Análise de Vertentes), ao passo que as setas mostram as interconexões

entre as variáveis estudadas em cada uma dessas abordagens. Desse modo, o Quadro 2.2 aponta a

possibilidade de diálogo interdisciplinar entre as matrizes teóricas, de forma a contribuir para um

entendimento mais aprofundado de seus objetos de estudo.

Embora nem sempre relacionados diretamente à recarga de aquíferos pelos estudos

acadêmicos, outros conceitos como perfil de umidade e tensão de capilaridade, bem como os atributos

já descritos na coluna intermediária do Quadro 2.2, adquirem potencial interesse quando passa a se

considerar a relação entre solos, cobertura vegetal e recarga de aquíferos. Na medida em que

fenômenos como interceptação, evapotranspiração, infiltração e escoamento superficial são

influenciados pelo tipo de vegetação, a faceta da disponibilidade hídrica do solo pode transferir

conceitos, métodos e teorias advindos das áreas acadêmicas de estudo de aptidão agrícola e de

ecologia de paisagens para a recarga de aquíferos (Schröder 2006, Martins Junior et al. 2010).


24

Quadro 2.2 – Comparação de variáveis da pedologia, aptidão agrícola e análise de vertentes, com base em Martins Junior et al. (2010).

Variáveis Pedológicas de Base (CETEC

1981)

Variáveis Pedológicas de Interesse para Vegetação

Plantada e Nativa (Marques 2003)

Variáveis para Estudo de

Vertentes*

Ca+++

Mg++

K+

Na+

Soma de bases trocáveis

S=[Ca++]+[Mg++]+[K+]+[Na+] Soma de bases trocáveis (S)

Al+++

H+

Capacidade de permuta de cátions

T=S+[H+]+[Al+++] Capacidade de troca de cátions (T)

Saturação de bases V=(Sx100)/T Grau de saturação de bases (V)

Saturação com alumínio trocável

(100xAl+++)/([Al+++]+S) Saturação com alumínio

Salinidade

Alcalinidade

Carbono orgânico Matéria orgânica = Corgânico x 1,724

Nitrogênio total

Relação Carbono/Nitrogênio Relação Carbono/Nitrogênio

Fósforo assimilável Fósforo assimilável

Equivalente de umidade

Capacidade de retenção de água = Água1/3atm ( ou

Equivalente de umidade) Capacidade de Campo

Água a 1/3 atm

Água a 15 atm (Ponto de murcha permanente)

Água disponível = (Água1/3atm-Água15atm) Água disponível

Teor de umidade atual

(w=MH2O/Msólida)

Grau de saturação

(Sr=Vágua/Vvazios)

Condições de drenagem (inferido através da permeabilidade

interna e condições topográficas)

Risco de inundação

Quadro 2.2 – Continuação


25

Variáveis Pedológicas de Base (CETEC 1981)

Variáveis Pedológicas de Interesse para

Vegetação Plantada e Nativa (Marques 2003)

Variáveis para Estudo de

Vertentes*

Porosidade [100x(densidadereal(particulas)-

densidadeaparente(solo))]/densidadereal

Porosidade (=Vvazios/Vamostra ) –

variação da fórmula antecedente

Permeabilidade**

Limite de plasticidade

Limite de liquidez

Índice de plasticidade

Índice de consistência

Ic=(LL - w)/(LL - LP)

Índice de vazios (e=Vvazios/Vsólidos)

Massa específica natural (=M/V)

Massa específica Natural para

Sólidos (sólido=Msólido/Vsólido)

Coesão

Ângulo de atrito

Índice de Intemperismo Ki=Sio2/Al203

Índice de Intemperismo Kr=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)

Granulometria – areia

Textura

Granulometria – silte

Granulometria – argila

Relação silte/argila = (%argila / %silte)

Grau de floculação =

[(argilatotal–argiladispersa_em_água)x100]/argilatotal

Estrutura (inferido a partir do tipo de solo)

Tipo de Argila (ibidem acima)

pH (H20) pH

pH (HCl)

Pedregosidade (inferida a partir do tipo de solo) Pedregosidade

Rochosidade (inferida a partir do tipo de solo) Rochosidade

Horizonte (profundidade) Profundidade total (Horizontes A+B+C) Profundidade da Rocha Alterada

Tipo pedológico Tipo pedológico Tipo de Rocha


26

Observações sobre o Quadro 2.2:

* aplicáveis a solos (Análise Estrutural de Solos e Geotecnia) e a rochas portadoras de reservatórios de

aquíferos.

** o terreno impermeável apresenta problema à agricultura e é inferido por características internas ao

perfil (impermes subterrâneos, ou argilas 2:1 em topografia plana ou depressão), e características externas,

como topografia de depressões em geral. Devem ser observados os terrenos de lagoas marginais, as

planícies fluviais sujeitas à inundação, as depressões rasas e os solos hidromórficos em geral.

Queiroz Neto (2000), Santos (2000) e Juhász et al. (2006), ao resgatarem os princípios da

Análise Estrutural de Solos, denotam a limitação dos estudos pedológicos tradicionais que estudam o

perfil de solo apenas em sua variação vertical, sem ênfase nos processos horizontais e sub-horizontais

como vertentes, fluxo subsuperficial lateral de soluções e o escoamento do aquífero livre na zona

saturada do solo. Ainda nesse tópico, ao se interpretar o solo em seu contexto de vertente e de bacia

hidrográfica, Reggiani et al. (2000) ressaltam a necessidade de novas pesquisas que envolvam a

circulação de água como vapor das zonas saturadas e insaturadas para a superfície (consideradas

como evaporação proveniente do solo), levando em conta inclusive a heterogeneidade vertical dos

horizontes de solo. Também indica a necessidade de correlações, em escalas espaciais mais amplas,

entre atributos de declividade, gradiente hidráulico e evaporação proveniente do solo (Reggiani et al.

2000).

A drenagem (ou redistribuição interna) é um atributo utilizado em levantamentos

pedológicos e que apresenta interesse relevante para o fluxo hídrico em solos. O conceito de drenagem

refere-se à dinâmica de espalhamento da água no perfil do solo, em resposta aos gradientes

gravitacional e de pressão, cessado o fenômeno de infiltração (Silveira et al. 2009). Trata-se de uma

variável inicialmente formulada com o interesse de caracterizar se os solos, após eventos de

precipitação (incluindo irrigação), teriam capacidade de reaeração (por escoamento hídrico e

dessaturação) de forma a não prejudicar o crescimento de culturas agrícolas.

Por ter sido adotada como atributo de mapeamento pela Sociedade Brasileira de Ciência do

Solo (Santos et al. 2005), a informação cartográfica de drenagem de solos pode ir além da aptidão

agrícola e indicar a potencialidade de recarga de aquíferos subjacentes. A drenagem de solos também

foi incorporada nos mapeamentos pedológicos da Inglaterra, por meio da metodologia HOST –

Hydrology of Soil Types – (Boorman et al. 1995), assim como nos EUA, por meio dos grupos

hidrológicos de solos – soil hydrologic groups (USDA 2001). Por se tratar de uma característica

generalista, com ênfase no resultado da circulação hídrica, o conceito de drenagem consegue englobar

os processos realizados por parâmetros como permeabilidade, estrutura e condutividade – porém em

uma escala de análise mais ampla que incorpora a capacidade de armazenamento do perfil de solo, a

variação do lençol freático e os processos de fluxo na bacia hidrogeológica.


27

2.1.5 – Especialização e Diálogo Interdisciplinar no Estudo de Recarga de Aquíferos

Retomando a análise do Quadro 2.1 e as considerações até aqui tecidas, também não se pode

deixar de reconhecer que a Hidrogeologia e a Hidrologia atuaram, em muitos departamentos de

pesquisa, como áreas de convergência dos conhecimentos gerados nas demais comunidades

acadêmicas. Nesse aspecto, tais áreas de convergência tiveram oportunidade de amadurecer uma

reflexão interdisciplinar valiosa. Todavia, frisa-se que a via inversa é necessária para que os

desenvolvimentos científicos sobre recarga de aquíferos elaborados na hidrogeologia e na hidrologia

possam ser utilizados pelos demais campos de conhecimento que lidam com problemas ambientais,

agrícolas, entre outros. Esse mote será abordado nas seções posteriores deste capítulo.

Cabe ressaltar também como a necessidade de especialização interna nas equipes de pesquisa

de hidrogeologia (incluindo a hidrologia) tem levado ao desenvolvimento de domínios de

conhecimento técnico-científicos especializados. No caso, é destacada a especialidade do modelador

matemático-estatístico, contraposto ao profissional que interpreta dados de campo e os sistematiza em

sistemas de informação geográfica.

Em projetos de pesquisa de grande porte é comum que essas funções sejam desempenhadas

por profissionais ou, até mesmo, equipes separadas (Holtschlag 1997, Flynn & Tasker 2004). Nesses

quadros, a equipe de campo/geoprocessamento entrega as variáveis ambientais prontas para os

modeladores matemático-estatísticos, os quais construirão os modelos contrapondo essas variáveis de

entrada às variáveis das medições hídricas e hidrogeológicas.

Sui & Maggio (1999) e Rosa (2002) mostram como essa mesma especialização se dá no

desenvolvimento de softwares, em que os blocos de programação de Hidrologia e de Sistemas de

Informações Cartográficas (mesmo que dentro de um mesmo programa) são designados a profissionais

especialistas diferentes. É demonstrado que, nesses projetos, cada uma das duas equipes programam

segundo abordagens epistemológicas e ontológicas bastante distintas.

2.1.6 – Modelos Hidrogeológicos Conceituais e Empíricos

Para além das diferenças de abordagem departamentais, também se pode analisar os

constructos teórico a partir de modelos epistemológicos mais gerais. Novaes (2005) diferencia os

modelos hidrogeológicos e hidrológicos nas categorias de conceituais e empíricos.


28

Os modelos conceituais apresentam suas funções construídas com base em considerações

concatenadas dos processos físicos descritos na literatura para o ciclo hidrogeológico (Novaes 2005).

A questão metodológica enfrentada por esses modelos é que, ao necessitar de um número realmente

elevado de variáveis e de medições no espaço, torna-se difícil sua aplicação para dimensões espaciais

mais amplas. Essa dificuldade é ainda maior nos países em desenvolvimento, que não apresentam uma

base de dados hidrológica e ambiental suficientemente detalhada (Simmers 1988). Em virtude da

difícil obtenção dos parâmetros requeridos para esses modelos, recorre-se usualmente a estimações,

que diminuem o grau de certeza associado aos modelos (Novaes 2005).

Outra crítica recorrente aos modelos conceituais é que grande parte deles são formulados e

calibrados para o contexto dos processos ambientais dos países temperados do Hemisfério Norte,

apresentando erros significativos quando aplicados em áreas tropicais do Hemisfério Sul (Andrade et

al. 2006). A calibração forçada desses modelos para o contexto das bacias tropicais pode distorcer os

modelos originais além dos limites admissíveis. Ao mesmo tempo, tal costume obsta o aprendizado

proveniente dos padrões que possivelmente poderiam emergir dessas novas observações (Sivalapan

2005).

Os modelos empíricos, por sua vez, são modelos em que se parte das relações de causa e

efeito entre as variáveis de entrada e de saída, calibrando funções que simulam indiretamente os

processos físicos envolvidos (Tucci 2002) – tal como uma caixa-preta. Os modelos envolvem

tipicamente análises multivariadas, tais como Redes Neurais e Análise de Componentes Principais,

aplicados a dados estocásticos hidrológicos.

Em referência aos modelos empíricos, cabe o acautelamento levantado por Collischonn &

Tucci (2001), uma vez que, ao propor-se que a integração de todos os processos hidrogeológicos de

uma bacia seja representada como dado de saída pela vazão (vazão superficial, subterrânea ou

escoamento de base), o processo de calibração colige a infinitas combinações de variáveis plausíveis

da bacia hidrogeológica, o que induz a incertezas na estimação dos parâmetros. Tais incertezas são

ainda mais potencializadas pela comum correlação espacial entre os atributos ambientais, em virtude

da história de formação bio-pedo-morfo-lito-climática conjunta dos ambientes (Retallack 2008).

De forma a diminuir as incertezas nos modelos empíricos, Clarke (2009) recomenda a

parcimônia na inclusão de parâmetros. Para isso, torna-se importante o uso de métodos quantitativos

estatísticos que avaliem a conveniência ou não da inclusão de cada nova variável. Essa economia de

constructos pode ser feita recorrendo-se a variáveis que representem correlação com variações

espaciais sistêmicas, tais como área da bacia hidrográfica, posição de altitude no perfil de equilíbrio,

evapotranspiração, entre outros. Todavia, o uso de menos variáveis, além de homogeneizar

espacialmente o resultado, dificulta inferências quanto ao papel dos distintos atributos ambientais

sobre o processo hidrogeológico envolvido.


29

2.2 – MODELAGEM INTERDISCIPLINAR EM RECARGA E DESCARGA DE

AQUÍFEROS

Apresenta-se neste tópico uma proposta de modelagem, de tipo textual e diagramático,

abordando as diversas informações oriundas dos domínios de conhecimentos envolvidos na análise

ambiental da recarga e descarga de aquíferos. Pretende-se, com isso, proporcionar assim uma visão

articulada e epistemologicamente consistente dos conhecimentos abarcados. A formalização

computacional de conhecimentos sobre recarga de aquíferos a seguir apresentada consiste no trabalho

da equipe de pesquisa articulada entre o CETEC-MG e UFOP, no âmbito da qual se insere esta tese.

Seus trabalhos encontram-se documentados em Martins Junior (2006, 2007) e Martins Junior et al.

(2009), sintetizadas nas publicações de Vasconcelos et al. (2005, 2011) e Martins Junior et al. (2006,

2008, 2010).

Trata-se de um primeiro passo para aferir informações que poderão ser estruturadas na forma

de bancos de dados, cartografia, sistemas de informação geográfica, algoritmos lógicos, modelos

matemáticos e estatísticos, esquemas tridimensionais, bem como as que necessitem recorrer a

conteúdos textuais explícitos, ou mesmo ao conhecimento tácito de pesquisadores. A formalização das

modalidades de conhecimento e de sua tipologia lógica é essencial para definir a possibilidade de

utilização de modelos e ferramentas informacionais que procurem resolver os problemas

compreendidos no âmbito da circulação hídrica subterrânea.

As etapas de modelagem foram realizadas com base em metodologias oriundas da Ciência de

Informação, tais como Mapas Conceituais (Sowa et al. 1993), sisORCI/sisARCQ (Martins Junior et

al. 2006, 2007), CommonKADS (Schreiber et al. 1999), Unified Modeling Language – UML (Booch

et al. 1999) e Knowledge Representation (Sowa 2000). Os modelos conceituais apresentados foram

elaborados a partir da consulta a pesquisadores especialistas e de bibliografia técnica – sem pretensão

de cobrir totalmente os campos de saberes, mas sim de representar conexões expressas como mais

relevantes.

O Quadro 2.3 apresenta uma integração preliminar sobre como as diferentes áreas de

conhecimento podem contribuir no estudo de áreas de recarga de aquíferos. O Quadro usa a definição

de “Zonas de Recarga de Aquífero” – ZRAs – e de “Áreas Precisas de Recarga” – APRs – conforme

definidas por Martins Junior et al. (2006). A ZRA equivale a áreas onde a infiltração apresenta papel

proeminente no ciclo hidrogeológico, agregadas geograficamente por estudos de pedologia,

geomorfologia e litoestratigrafia, reconhecidas em escala regional. As APRs são reconhecíveis em

escala de detalhe, dentro do contexto de uma ZRA, sendo, por conseguinte, necessários estudos mais

detalhados que incluam a delimitação dos aquíferos e dos fluxos hídricos subterrâneos.


30

O Quadro 2.3, ao utilizar o método de Matrizes Interdisciplinares (Martins Junior 2006)

permite figurar como a articulação entre distintas abordagens disciplinares podem interagir, ampliando

as noções sobre um dado ambiente e mostrando correlações antes implícitas ou mesmo não

percebidas. Esse método consiste em trazer, nas linhas e colunas, as diferentes áreas de saber e formas

de abordagem, ao passo que os conceitos, objetos e relações com potencial interdisciplinar e

transdisciplinar são destacados nas células cruzamentos entre linhas e colunas (Vasconcelos et al.

2005). Utilizando esse mesmo método, foi desenvolvido o Quadro 2.4, com o objetivo de se

aprofundar mais nas possibilidades de integração interdisciplinar nas questões ambientais envolvendo

recarga e descarga de aquíferos.

Com o Quadro 2.4, a seu passo, procura-se agrupar os temas interdisciplinares relacionados à

hidrogeologia, estudos ambientais e ocupação do território, por meio da definição de eixos de

integração interdisciplinar. Tais eixos de integração são propiciados, segundo Martins Junior et al.

(2008), muito em conta das conexões espaciais topográficas, mas também das conexões topológicas

dos sistemas ambientais e dos campos de conhecimento envolvidos. O Quadro 2.4 apresenta caminhos

potenciais para que as variáveis paramétricas e de processos mensuráveis sejam empregados com fins

de modelar as condições ideais de ocupação do território pelo viés “permissão x impedimentos x

precauções específicas”.


31

Quadro 2.3 – Temas em relação com as ciências especialistas e com as questões centrais em relação ao uso de terras em ZRAs e APRs. Adaptado de Martins Junior et al.

(2010).

Ciências e

temas Hidro-

estratigrafia

Geologia

estrutural e

Geomorfologia

Pedologia Aptidão de

Solos Geotecnia Climatologia

Modelagens

hidrodinâmicas Hidrogeoquímica

Questões

centrais

Localização das

ZRAs

estratigrafia;

delimitação de

aquíferos

fraturados,

cársticos e

porosos

geoformas;

topografia

tipos de solos

por classe de

drenagem

tipos de

aptidão

formações

superficiais

precipitação;

temperatura;

evapo-

transpiração;

cartas agroclimato-

lógicas

separação de

escoamento

superficial e

fluxo de base

fontes de

contaminação;

áreas de risco;

pontos de uso de

água

Localização das

APRs

estratigrafia de

detalhe;

delimitação de

aquíferos,

aquipermes

(aquitardos e

aquicludes)

declividade;

posições em

vertentes;

densidade de

lineamentos;

estruturas rúpteis

e dúcteis

tipos de solos

pela

classificação

de primeiro

nível

correlação

entre solos e

vegetação;

uso optimal X

ocupação

efetiva

riscos

geotécnicos,

erodibilidade;

saturação do

solo

inundações;

fotoperiodicidade;

exposição de

vertentes; balanço

hídrico

modelagem de

infiltração;

escoamento sub-

superficial

famílias de águas

subterrâneas com

potencial de serem

poluídas

Caracterização

geoambiental

por tipos de

ZRA e de APR

petrografia;

intemperismo;

sedimentologia.

geoformas;

geoestruturas;

coberturas

eluviais,

coluviais e

aluviais; abertura

e profundidade

de estruturas

rúpteis

tipos de solos

em níveis

detalhados;

atributos

físicos

implicações

tecnológicas

para

conservação

do solo e da

água; estudos

de

viabilidade;

espécies

indicadoras

Fluxo hidro-

geoquímico de

vertente;

atributos

físicos de

solos;

erosão laminar

ou profunda;

movimentos

de massa

intensidade e

distribuição de

chuvas;

temperatura do

solo

modelos

conceituais e/ou

empíricos

integrando os

processos

hidrogeológicos

estudo de poluição

e de autodepuração;

porosidade; limite

de liquidez;

permeabilidade

Obs: A localização das APRs leva em conta os atributos já listados para as ZRAs, mais os descritos em sua linha específica no Quadro 2.3. De forma análoga, a

Caracterização Geoambiental por tipos de ZRA e APR incorpora as variáveis já citadas, e acrescenta detalhamentos propostos na respectiva linha.


32

Quadro 2.4 – Grupos de variáveis próprias para articulação de conceitos interdisciplinares aplicados às relações processos hidrogeológicos x tipos de uso do solo x

conservação ambiental. Adaptado de Martins Junior et al. (2008).

Grupos de variáveis Hidrologia /

Hidrogeologia Geologia Geomorfologia Pedologia Botânica Agronomia Geotecnia

G 1 – Ambientes

Fluviais

vazões específicas

superficiais

depósitos detrítico-

aluviais quaternários

leito menor, maior

e de inundação.

solos

hidromórficos;

neossolos

flúvicos

matas ciliares irrigação

G 2 – Correlações

topológicas e

topográficas para

recarga e descarga de

aquíferos

rede de drenagem;

escoamento superficial

pós-chuvas;

infiltração;

escoamento superficial

de base;

evapotranspiração.

formações porosas;

estruturas rúpteis

permeáveis

cartografia dos

vários tipos de

geoformas

cartografia dos

vários tipos de

solos

formações vegetais;

ecossistemas;

fitogeografia;

fitossociologia

áreas de iso-

aptidão de solos;

drenagem de

solos

riscos geotécnicos;

porosidade; índice de

vazios; teor de umidade,

massa específica natural;

grau de saturação,

G 3 – qualidade da

água

zonas de recarga;

gradiente hidráulico

litoestratigrafia;

modelagem estrutural;

assinatura geoquímica

zonas tampão infiltração de

insumos agrícolas

G 4 – tipologia de

surgências vazões em fontes

atitudes de rochas;

surgências de fraturas

modelos de

vertente para

surgência

vegetação hidrófila e

higrófita

ocupação

irregular de APP assoreamento

G 5 – análises

sazonais

tempo de circulação

superficial e

subterrâneo; ciclos

climáticos

ciclos

hidrogeológicos

cársticos

ciclos e sazonalidade

das plantas em geral

ciclos e

sazonalidade das

plantas

domésticas

riscos geotécnicos em

eventos climáticos

extremos

G 6 – uso da água

manutenção de vazões;

coeficiente de recessão;

Q7,10

prospecção para

poços

dependência da

vazão ecológica

otimização entre

consumo e

recarga na

irrigação

G 7 – degradação dos

solos

erosão laminar ou

profunda

perda universal

de solos vegetação fixadora

técnicas de

conservação do

solo agrícola

ângulo de atrito, limite de

plasticidade e de liquidez,

coesão


33

A Figura 2.1 apresenta um diagrama ontológico para questões ambientais envolvendo recarga

de aquíferos, em estrutura SHRIMP (Storey et al. 2002) elaborada por meio do programa Protégé.

Como ontologia, entende-se a rede de entidades e processos por meio da qual os sujeitos e

comunidades estruturam teorias e pressuposições, estendendo-se desde a cultura lato sensu até o

conhecimento acadêmico. De forma geral, estudar ontologias é definir categorias para as coisas que

existem em um mesmo domínio (Almeida & Bax 2003). Portanto, é uma especificação explícita de

uma conceitualização (Corazzon 2002).

O diagrama ontológico SHRIMP apresenta uma visão eficiente para se detalhar por classes e

subclasses das entidades. A visada de sistemas de classificação apresenta-se como um passo

importante para subsequentes trabalhos de modelagem mais próximos ao programador, como a

linguagem UML (Booch et al. 1999). Além disso, o Protégé apresenta a funcionalidade prática de

suporte para exportação direta em Ontology Web Language – OWL (Smith et al. 2004).

Como limitação, os diagramas ontológicos não visualizam com eficácia as temáticas

conceituais, nem representam as relações entre as entidades. Por essa razão, lança-se mão do método

de mapas conceituais como instrumento complementar. Os mapas conceituais podem ser entendidos

como estruturas, esquemas ou gráficos utilizados para representar a forma de um sujeito entender e

conhecer sobre um determinado assunto (Lima 2004). Embora estes não representem explicitamente o

conteúdo semântico de um termo, podem ser muito ricos em transmitir um esquema semiótico que

consiga com maior eficácia recuperar as informações e a construir o conhecimento.

Os mapas conceituais também procuram facilitar o processo de aprendizagem (Lima 2004),

mostrando a inter-relação de conceitos e a visão interdisciplinar. A partir de um universo de

informações, o mapa conceitual ajuda a concatenar as ideias e produzir uma visão ampla e sistêmica.

Dessa forma, permite adquirir e transmitir o conhecimento propiciando mais facilidade de verificar

contradições, paradoxos e falhas no conteúdo organizado.

Todavia, os progressos da última década na programação de sistemas para rede (web)

oferecem novas possibilidades para ir-se além de uma mera apresentação gráfica bidimensional

estática dos mapas conceituais. Os atuais recursos de manipulação gráfica, integração de linguagens,

hiperlinks e bancos de dados, permitem que os mapas conceituais possam se transformar em

verdadeiros sistemas de conhecimentos, em que o usuário navega pelas ligações e acessa conteúdos

específicos de seu interesse.


34

De forma a aproveitar essa capacidade técnica, Martins Junior (2007) propôs o

desenvolvimento de uma nova metodologia, denominada ‘Organograma de Rodas de Correlação e

Impactos’ – ORCI –, integrada a sistema web, então denominado sisORCI e, posteriormente,

renomeado para sisARQC. A metodologia dos organogramas ORCI para arquitetura de conhecimentos

pode, pois, ser entendida como uma inovação diante da metodologia de mapas conceituais. A Figura

2.2 apresenta a interface ORCI elaborada para o tema de recarga de aquíferos.

A etapa seguinte na formalização lógica do conhecimento consiste na modelagem em UML,

sob a metodologia CommonKADS (Schreiber et al. 1999). Conteúdos mais detalhados sobre a linha

de trabalho de engenharia de conhecimentos e CommonKADS em recarga de aquíferos podem ser

encontrados em Martins Junior et al. (2009) e Martins Junior et al. (2006, 2010). Dentre os produtos

desenvolvidos, de forma a focar a possibilidade de estruturação de bancos de dados, apresentam-se os

diagramas de classe expondo as principais entidades e relacionamentos do domínio de recarga de

aquíferos (Figuras 2.3 e 2.4). Para a gestão de aquíferos, como conhecimento de caráter mais

procedimental, apresenta-se o diagrama de atividades (Figura 2.5).


35

Figura 2.1 – Grafo ontológico da estrutura do sistema e dos subsistemas para gestão de aquíferos, pela

visualização em referência SHRIMP, da plataforma de manipulação Jambalaya (Storey et al. 2001), construída

via programa Protégé. O termo Aquiperme abarca os aquitardos e aquicludes. Fonte: Vasconcelos et al. (2011).


36

Agricultura

Bacia

Hidrográfi-

ca

Investimen-

toTrabalho

Gestão do

Território

Desmata-

mento

Ecologia-

Economia

Uso do

Solo

Proprieda-

de Rural

Rocha

Vegetação

SoloSistemas

Hídricos

Química da

Água

Partilha de

Recarga

Aquífero

Superficial

Água

Circulação

Hídrica

Aquífero

Subterrâ-

neo

Zonas de

Recarga de

Aquífero

Fontes

Modelo

Interpreta-

tivo

Relações entre as tonalidades das rodas de conteúdo e os fenômenos abordados para o organograma ORCI de

Zonas de Recarga de Aquíferos

Tonalidade

Fenômenos Relacionados

Azul Claro Sistemas Hídricos

Azul Escuro Processos hídricos dinâmicos

Rosa Rochas e Manto de Intemperismo

Verde Claro Processos relacionados à cobertura e uso da terra

Outros verdes Sistemas econômicos e financeiros

Figura 2.2 – Representação de um organograma ORCI para Zonas de Recarga de Aquíferos. No organograma

ORCI não existe hierarquia, mas relações sequenciais, em paralelo e/ou em simultaneidade. São relações

conceituais, sistêmicas, de sensibilidade e outros tipos. Fonte: Martins Junior et al. (2009), Vasconcelos et al.

(2011).


37

Figura 2.3 – Diagrama de classes em nível de contexto em UML; são indicados os objetos geológicos (ZRAs,

reservatórios de aquíferos e zonas de descarga). Processos naturais e/ou induzidos podem alterar as taxas de

trocas de energia e massa. Os métodos de segurança (conservação, ocupação ideal, restrições de uso,

rendimentos, métodos de conservação) são programáveis. Símbolos: int – informação numérica; string –

informação textual; boolean - informação lógica; void – funções com valor a ser preenchido de acordo com as

instâncias determinadas; list – lista de variáveis. Fonte: Martins Junior et al. (2010)


38

Figura 2.4 - Diagrama de Classes UML em nível de contexto, em que os objetos e processos são representados

segundo visão delineada a partir dos sistemas ambientais delimitados. O organograma ORCI (Figura 2.2)

apresenta-se como fase preliminar para a formalização deste diagrama. Fonte: Martins Junior et al. (2006).


39

Figura 2.5 – Diagrama de Atividades em nível de contexto para gestão ambiental de recarga de aquíferos.

Consideram-se, para auxílio à decisão, as condições limites (área de preservação, área de conservação, segurança

química, métodos obrigatórios de segurança geotécnica, compatibilidades recíprocas e incompatibilidades entre

os vários parâmetros). Fonte: Martins Junior et al. (2010).


40

2.3 – INCORPORAÇÃO DA HIDROGEOLOGIA NAS POLÍTICAS PÚBLICAS DE

MEIO AMBIENTE E DE RECURSOS HÍDRICOS

A recuperação e manutenção da circulação hídrica, em termos quantitativos e qualitativos, são

dependentes do correto planejamento sobre os impactos ambientais quanto ao solo e à biota. Importante

para a preservação dos recursos hídricos é a manutenção da cobertura vegetal e do manejo dos solos

nas áreas de predomínio de recarga de aquíferos, visto que isso irá viabilizar a percolação da água,

assegurando uma vazão mais estável para os corpos d’água superficiais, sobretudo, na estação das

secas.

Nesse contexto, o reconhecimento do processo hidrogeológico apresenta-se como um meio eficaz

para a integração entre a gestão de ocupação do solo e a gestão dos recursos hídricos. Em especial, a análise

da relação entre a diferenciação espacial dos atributos ambientais da bacia e os processos de recarga e

descarga de aquíferos podem fornecer subsídios para o planejamento de boas práticas para projetos

agrícolas, obras de engenharia e outros usos da terra. A compreensão desses processos também é basilar

para uma gestão integrada dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos.

2.3.1 – Aspectos Legais

A avaliação sobre as possibilidades de uso do conhecimento sobre os processos de recarga e

descarga de aquíferos nas análises ambientais das políticas públicas demanda a caracterização de seu

contexto normativo. Uma vez que os instrumentos das Políticas de Meio Ambiente e de Recursos

Hídricos estão delimitados em um corpo de normas legais e infralegais, torna-se essencial um diálogo

entre a Hidrogeologia e o Direito Ambiental.

O atual ordenamento jurídico brasileiro faz escassas referências à proteção dos processos

hidrogeológicos. Caso as normas delimitassem a necessidade de um conhecimento mínimo sobre a

recarga e descarga de aquíferos das áreas com intervenção antrópica, o poder público e o setor privado

seriam instados a incorporar essa temática em seus trabalhos técnicos.

As Áreas de Preservação Permanente – APPs –, previstas pela Lei de Proteção da Vegetação

Nativa (Lei Federal nº 12.651, de 2012), protegem parcialmente algumas áreas chave para o ciclo

hidrogeológico, embora de maneira inespecífica e, por isso mesmo, pouco adaptáveis aos diferentes

contextos hidrogeológicos. A Resolução nº 369/2006, do Conselho Nacional de Meio Ambiente –

Conama – (ao descrever os estudos para intervenção ambiental em áreas de preservação permanente –

APP – urbana), e também alguns termos de referência para EIAs com intervenção em áreas cársticas,

já demandam consideração específica sobre os processos hidrogeológicos. Contudo, a incorporação de

tal previsão jurídica deve ser cercada de legitimidade social e praticidade, sob o risco de não se

garantir a eficácia de sua aplicação e coerção. Para tanto, uma estratégia interessante é procurar

transitar entre a simples restrição de uso (não-fazer) para as condições sustentáveis de uso do território

(como fazer).


41

Um caminho para se estimular a recarga de aquíferos é simplificar o processo de autorização

para construção de barraginhas (pequenas bacias de acumulação e infiltração de águas pluviais –

(Barros 2000)) em áreas de preservação permanentes – APPs. Em muitas situações, há estradas

atravessando APPs, e o escoamento superficial concentrado advindo dessas infraestruturas torna-se um

significativo fator de erosão das encostas e de assoreamento dos cursos de água nessas áreas

naturalmente sensíveis. Todavia, a Lei Federal nº 12.651, de 2012, apenas permite alteração de uso do

solo em APPs em casos de utilidade pública e interesse social1, que atualmente não contemplam a

construção de barraginhas. A regulamentação de novos casos de baixo impacto para intervenção em

áreas de preservação permanente e em reserva legal coube ao Conama e aos Conselhos Estaduais de

Meio Ambiente. De forma análoga, a regulamentação de novos casos de utilidade pública passou a ser

exclusiva do Chefe do Poder Executivo Federal. Caso se regulamente, nessas instâncias, que a

construção de barraginhas seja de utilidade pública e/ou interesse social, seria muito mais fácil

remediar os impactos do assoreamento de estradas, ao mesmo tempo em que potencializaria o aumento

na recarga dos aquíferos.

Cotejando ao direito comparado internacional, a principal ferramenta de proteção ambiental da

água subterrânea tem sido o estabelecimento de áreas de proteção de poços. As diferentes

metodologias variam entre a adoção de um perímetro circular fixo, ou do cálculo da velocidade do

fluxo hídrico subterrâneo. (Coelho & Duarte 2003).

A delimitação circular fixa, embora seja de fácil aplicação, apresenta as debilidades de não

diferenciar uma distância de maior proteção em direção da zona de fluxo subterrâneo, nem prever

diferenciações pela velocidade de fluxo hidrológico subterrâneo (USEPA 1986, Carvalho & Hirata

2012). Inferências úteis para a delimitação da área de proteção podem ser tomadas no teste de

bombeamento do aquífero, pela modelagem numérica/analítica tridimensional de simulação do cone

de rebaixamento referente à captação (Coelho & Duarte 2003, Carvalho & Hirata 2012). Entretanto,

em áreas com intensa perfuração de poços, os cones de rebaixamento podem se interconectar, exigindo

estudos regionais mais complexos e em escalas mais amplas (CETESB 2004).

No Brasil, as fontes de águas minerais (ou seja, poços ou nascentes de valor econômico estrito,

na forma de instâncias hidrominerais ou para engarrafamento) necessitam de estudos para a proteção

de sua área de recarga, detalhados pela Portaria nº 231/1998, do Departamento Nacional de Produção

Mineral – DNPM. De modo análogo aos perímetros de proteção de poços dos países europeus, a

portaria estabelece a seguinte classificação:

1 No caso da faixa de 50 metros no entorno de nascentes, só é permitida a altereação de uso do solo em casos de utilidade pública.


42

Zona de influência ZI - área referente ao cone de depressão (rebaixamento da superfície

potenciométrica). Associada ao perímetro imediato do poço ou fonte onde só são permitidas atividades

inerentes à referida captação. Sua dimensão é função de suas características hidrogeológicas e grau de

vulnerabilidade ou risco de contaminação de curto prazo;

Zona de transporte ZT - área localizada entre a área de recarga e o ponto de captação. É a

zona que determina o tempo de trânsito que um contaminante leva para atingir o ponto de captação

desde a área de recarga. Visa à proteção contra contaminantes mais persistentes.

Zona de contribuição ZC - área de recarga associada ao ponto de captação, delimitadas pelas

linhas de fluxo que convergem a este ponto (equivalente à bacia hidrogeológica efetiva).

A Portaria nº 231/1998, do DNPM, detalha os estudos mínimos, mas não chega abordar uma

metodologia única para delimitação das áreas de proteção, e nem detalha quais seriam as restrições

cabíveis para a proteção dessas fontes. Coelho & Duarte (2003) atentam que, embora as áreas de

proteção dos poços possa se embasar em metodologias convencionais internacionalmente utilizadas, a

proteção das surgências (nascentes) ainda não apresenta uma metodologia consolidada que delimite e

caracterize sua área de proteção de forma segura. Coelho & Duarte (2003) propõem, para as

surgências, que sejam delimitadas áreas de proteção com distância estimada em função da

condutividade hidráulica do solo, a partir de análises de textura granulométrica.

No que tange aos perímetros de proteção, USEPA (1986) ressalva que os critérios legais para

áreas de proteção de poços se orientam especificamente para a qualidade da água dos poços, sem

considerações importantes sobre impactos ecológicos, relações de descarga de aquíferos nas nascentes

a jusante, e uso múltiplo das águas e do território.

Ainda no que toca ao direito internacional, a Comissão de Direito Internacional das Nações

Unidas tem discutido na última década sobre o aprimoramento de acordos internacionais atinentes aos

aquíferos subterrâneos (Nações Unidas 2008), entre os quais afeta especialmente ao Brasil o aquífero

Guarani (distribuído entre Brasil, Argentina, Uruguai e Paraguai). Analogamente às dificuldades de

gerir aquíferos transfronteiriços internacionais, dentro do Brasil existe a dificuldade da gestão de

aquíferos transfronteiriços entre os Estados, haja vista ainda que a Constituição Federal atribuiu aos

Estados a dominialidade das águas subterrâneas (art. 26, inciso I). Este é um caso de como discussões

em uma escala de abordagem (internacional) podem ser aproveitadas para a gestão em outra escala

(interestadual). Em ambas as abordagens, o impacto do uso do solo sobre área de recarga no território

de um ente político pode comprometer o uso do aquífero pelos demais entes.


43

No Brasil, a legislação federal não prevê regramentos específicos para a gestão da água

subterrânea. As Resoluções nos

15/2001, 22/2002, 76/2007 e 92/2008 do Conselho Nacional de

Recursos Hídricos – CNRH – estendem-se sobre a necessidade de incorporar as águas subterrâneas

nos instrumentos da Política de Recursos Hídricos, mas, além de serem bastante gerais, não

especificam instrumentos específicos para sua gestão. Não obstante, as águas subterrâneas são

abrangidas por instrumentos gerais referentes aos recursos hídricos: planos diretores de bacia

hidrográfica, sistemas de informações sobre recursos hídricos, outorga de uso da água e cobrança pelo

uso da água.

O instrumento de enquadramento dos corpos de água (metas e critérios de qualidade) foi

estendido para as águas subterrâneas pela Resolução nº 91/2008, do CNRH. Porém, a resolução não

aclara como adaptar esse instrumento às diversas particularidades hidrogeológicas, tais como

autodepuração subterrânea; delimitação de aquíferos, aquífugos e aquitardes; influência

hidrogeoquímica e outros; tanto no que se refere ao seu conhecimento científico e à sua caracterização

local, quanto às demandas de uso e gestão. De forma análoga, os critérios para concessão e gestão das

outorgas de uso da água subterrâneas continuam distantes de uma compreensão do volume e da

recarga sazonal das reservas dos aquíferos subterrâneos e, muito mais, da compreensão do efeito das

captações subterrâneas nos sistemas hídricos superficiais.

Desde a atualização do Safe Drink Water Act2, em 1986, o poder público dos EUA pode

delimitar áreas críticas de proteção de aquíferos, a partir de estudos técnicos específicos (USEPA

1986). Não há essa previsão na Política Nacional de Recursos Hídricos brasileira. Para suprir essa

lacuna da legislação federal, os Estados de Minas Gerais, São Paulo, Pernambuco, Pará, Goiás, Rio

Grande do Sul, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Distrito Federal, Acre, Paraná, Rio de Janeiro,

Piauí, Amazonas, Rondônia, Tocantins e Roraima editaram seus instrumento normativos para a

proteção das águas subterrâneas, todas bastante semelhantes umas às outras, conforme levantamento

de Toscano et al. (2008).

No que se refere à recarga dos aquíferos para abastecimento público (por poços ou

surgências), as legislações estaduais supracitadas preveem a possibilidade de demarcação de três

modalidades de áreas:

Área de Proteção Máxima - compreendendo, no todo ou em parte, zonas de recarga de

aquíferos altamente vulneráveis à poluição e que se constituam em depósitos de águas essenciais para

abastecimento público;

2 Principal lei nos Estados Unidos da América acerca da qualidade da água a ser utilizada para abastecimento

humano.


44

Área de Restrição e Controle - caracterizada pela necessidade de disciplina das extrações,

controle máximo das fontes poluidoras já implantadas e restrição a novas atividades potencialmente

poluidoras;

Área de Proteção de Poços e Outras Captações - incluindo a distância mínima entre poços e

outras captações e o respectivo perímetro de proteção.

Dutra (2005) critica o termo Área de Proteção Máxima, pelo fato que o adjetivo máxima,

inicialmente retirado da legislação internacional com o significado de área de maior abrangência (ou

seja: área máxima), passou a ter a conotação de proteção máxima. Ademais, as Áreas de Proteção de

Poços e Outras Captações, e as Áreas de Restrição e Controle, por estarem mais próximas dos pontos

de uso da água, em geral mereceriam restrições maiores do que as Áreas de Proteção Máxima, de

forma análoga ao sistema europeu (Coelho & Duarte 2003, United Kingdom Environmental Protection

Agency 2008). O significado que o termo Área de Proteção Máxima desperta na população dificultaria

ainda mais a sua aplicação, em virtude de não dar a entender ser possível conciliar os usos do solo de

maneira sustentável com a proteção da recarga dos aquíferos.

Apesar de grande parte desses instrumentos normativos estaduais de proteção de águas

subterrâneas haver sido sancionada no Brasil a partir da década de 1990, até o presente momento eles

têm sido pouco utilizados. No Estado de São Paulo, há registro formal do uso em duas áreas,

classificadas como de Restrição e Controle: Ribeirão Preto (Portaria nº 1.594/2005, do Departamento

de Águas e Energia Elétrica; Deliberação n.º 82/2008, do Conselho Estadual de Recursos Hídricos) e

Jurubatuba (São Paulo 2009).

Em ambos os casos, a medida se deu após emergirem conflitos sociais graves relacionados à

escassez de água subterrânea nos critérios de qualidade e quantidade. Pressupõe-se, portanto, que com

o aumento da demanda de água subterrânea para diversos fins (rural, industrial ou urbano), associado à

expansão das potenciais fontes de poluição, há uma forte perspectiva de que os instrumentos de

proteção das políticas estaduais de recursos hídricos passem a ser aplicados em mais regiões

brasileiras.

2.3.2 – Unidades de Conservação em Zonas de Recarga de Aquíferos


45

Para além dos instrumentos da Política de Recursos Hídricos e de Águas Subterrâneas, o

Poder Público frequentemente tem procurado proteger a recarga de fontes de abastecimento público

por outros instrumentos, tais como unidades de conservação. Em Minas Gerais e São Paulo,

estabeleceu-se um modelo de unidade de conservação típica: a Área de Proteção de Mananciais

(também denominadas Áreas de Proteção Especial). Todavia, as dificuldades de incorporação e

regulamentação dessas áreas no Sistema Nacional de Unidades de Conservação, bem como para a

regularização e efetivação dessas unidades de conservação, têm levado à sua conversão em outras

categorias de unidade de conservação, especialmente as de proteção integral. Adicionalmente, Minas

Gerais apresenta a Lei Estadual no 10.793, de 1992, a qual prevê regramentos adicionais para o

licenciamento de empreendimentos em áreas que contribuem para mananciais de abastecimento

público – inclusive as que não estejam protegidas como unidades de conservação.

A atuação governamental na proteção das fontes de abastecimento público (incluindo

legislação e execução de políticas públicas) necessita ser avaliada de forma conjugada às demais

políticas de planejamento urbano. Stela Goldenstein (Brasil 2001) analisa que os zoneamentos e

restrições ambientais nas áreas de expansão urbana costumam referir-se a um mundo formal, e nem

sempre o Poder Público possui meios de exigir o cumprimento dessas normas pela sociedade. Uma

eficácia maior na implementação de tais instrumentos depende de uma visão estratégica que inclua

também as relações de política, poder, conflitos e processos sociais (Brasil 2001).

Sob esse aspecto, tem sido interessante a busca de inserir os segmentos da sociedade nas fases

de elaboração, implementação e revisão da delimitação de áreas com restrição de uso, lançando mão

de conselhos deliberativos de participação popular, audiências públicas, e de outros meios de

democracia participativa direta e indireta. Em regiões de uso mais homogêneo do solo, como as áreas

de ocupação agropecuária, a coadunação de esforços frente a interesses comuns é mais simples, e

funciona como uma forte alavanca para valorização do capital social. Ao passo que, em áreas com

diversidade maior de representações sociais, o trabalho tornar-se-á mais complexo, devido aos

interesses mais fragmentados e difusos (Brasil 2001).

2.3.3 – Recursos Humanos

Apesar da consideração cada vez mais patente, por parte do meio técnico, da

imprescindibilidade da análise hidrogeológica nos contextos de gestão hídrica e ambiental, sua

aplicação raramente se concretiza. Dentre os óbices para incorporação dos processos hidrogeológicos,

encontram-se as limitações de recursos humanos capacitados, de recursos financeiros e de tempo

disponível. Constata-se, de modo geral, nos órgãos ambientais e de recursos hídricos, relatar a baixa

disponibilidade de geólogos em suas equipes, o que se apresenta como barreira limitante para

incorporação do conhecimento geológico na execução dos instrumentos de suas respectivas políticas.


46

A oferta insuficiente de profissionais das áreas de Geologia e Engenharia de Minas no

mercado de trabalho de mineração e de prospecção mineral (inclusive em um horizonte futuro de

médio prazo – conforme (Brasil 2011)), pode ser um dos motivos parciais para tal cenário. Além

disso, a falta de capacitação básica em hidrogeologia para os demais profissionais que atuam nas

equipes de estudos ambientais traz dificuldades mesmo para atitudes iniciais de diálogo nesse sentido.

No que toca aos estudos demandados pelas políticas estaduais de recursos hídricos

subterrâneos, a reserva profissional legal de certos trabalhos a profissionais de hidrogeologia (i.e.,

Geólogos e Engenheiros de Minas) merece certa atenção. Os trabalhos de outorga de uso da água para

poços são um exemplo, e a extensão de novas atribuições a esses profissionais apresenta-se como

potencial para assegurar um mínimo de qualidade a assuntos em que tais conhecimentos sejam

cruciais.

Todavia, em um contexto de valorização das abordagens interdisciplinares, restrições de

execução profissional podem inclusive obstar as possibilidades de diálogos e interpretações mais

ampliadas dos problemas ambientais envolvendo a recarga de descarga de aquíferos. O assunto das

competências profissionais torna-se ainda mais complexo com a crescente criação de novos cursos de

nível superior e de pós-graduação que possuem interface com recursos hídricos e geociências.

Uma alternativa viável pode ser a de empregar uma grade mínima de disciplinas (matriz de

conhecimentos) em vez de exigir uma formação específica de nível superior, conforme proposto pela

Resolução CONFEA no 1.010, de 2005, com início de vigor previsto para 2012. Todavia, em 25 de

maio de 2012, o plenário do CONFEA votou pela suspensão temporária da referida resolução, sob a

prerrogativa de que ainda seriam necessários novos estudos e detalhamentos sobre sua

operacionalização.

2.3.4 – Considerações Metodológicas sobre Técnicas de Estudo de Recarga de Aquíferos

Em que pesem as questões relativas à disponibilidade de profissionais capacitados para lidar

com os aspectos hidrogeológicos nas políticas públicas de meio ambiente e recursos hídricos, tais

observações não afastam a suposição de que as metodologias existentes para estudos hidrogeológicos

não se mostrem adequadas para execução nos contextos em que são demandadas para resolução das

questões ambientais e de uso da água. Tal inadequação pode se dar em diversos aspectos, tais como [1]

dados iniciais disponíveis, [2] escala(s) de extensão espacial e de detalhe, [3] profissionais disponíveis,

[4] tempo e recursos financeiros, [5] resposta demandada e [6] nível de certeza demandado.


47

Sem dúvida, o contexto de desenvolvimento e de aplicação em que foram formadas as

diversas abordagens e metodologias de estudo hidrogeológico existentes partem do meio acadêmico

ou de institutos de pesquisa, em que se apresentam projetos financiados, com equipe de bolsistas na

área de especialidade departamental e um histórico de anos de desenvolvimento. Não se deixa de

reconhecer as aplicações práticas da hidrogeologia e da hidrologia na construção de poços,

rebaixamento de lençóis em mineração e construção de reservatórios.

Contudo, tal separação entre desenvolvimento teórico e prático levaram Dooge (1988) a

reconhecer a vinculação, na área de Recursos Hídricos, entre uma Ciência Teórica (que procura

avançar academicamente sobre os conhecimentos); e uma Ciência Aplicada, a qual se volveria ao

emprego de certos conjuntos de técnicas já consolidadas para a resolução de problemas práticos. O

objetivo de pesquisas acadêmicas, embora constantemente foque problemas relevantes para a

sociedade, sempre volta esforços consideráveis para o avanço do conhecimento científico e para maior

adequação entre modelos e a realidade.

Com base nas considerações até aqui tecidas, depreende-se a necessidade do desenvolvimento

de metodologias de diagnóstico de recarga e descarga de aquíferos com aplicação viável no contexto

dos instrumentos das políticas públicas de meio ambiente e de recursos hídricos. Tais metodologias

podem trazer subsídios de informação para a tomada de decisão em instrumentos de atuação local

(autorizações de uso de recursos hídricos, licenciamento ambiental, alocação de reserva legal,

autorizações de desmate, entre outros) e de planejamento regional (planos diretores de recursos

hídricos, planos diretores municipais, zoneamentos ecológico-econômicos, entre outros).

Muitas das técnicas de diagnóstico e mapeamento atuais utilizadas nas políticas ambientais e

de meio ambiente apresentam visões compartimentadas e estáticas de um ambiente. A circulação

hídrica subterrânea, pela recarga e descarga de aquíferos, pode, pois, demonstrar relações topológicas

espaço-temporais entre os elementos do ambiente, integrando ecossistemas, geossistemas, bem como o

uso do solo e da água. Tais desenvolvimentos metodológicos devem ser bem fundamentados

epistemologicamente, sob um enfoque interdisciplinar e orientado para a gestão hídrica e ambiental.

2.3.5 – Estratégias para Incorporação da Informação Hidrogeológica nas Políticas

Públicas


48

De fato, a falta de um conhecimento detalhado prévio sobre o comportamento hidrogeológico

do território dificulta que sejam tomadas medidas de prevenção. Por esse motivo, os técnicos dos

órgãos de gestão de recursos hídricos têm insegurança ao avaliar o custo-benefício econômico e social

de medidas de restrição de uso da terra, uso da água e de fontes de poluição nas áreas de recarga

relevantes para o abastecimento humano. Somam-se a isso as limitações de pessoal e infraestrutura do

poder público para garantir a efetividade dessas restrições. Entretanto, é consensual que as

possibilidades técnicas de remediação de solos e aquíferos contaminados são muito mais onerosas do

que as medidas restritivas de prevenção (Souza 2010).

Outra estratégia, de gestão preventiva, consiste em identificar as áreas com maior potencial de

conflitos, bem como as áreas em que a população dependa mais exclusivamente do acesso às águas

subterrâneas. Nos Estados Unidos, o poder público realiza como política pública institucionalizada a

identificação prioritária de regiões onde a população tenha mais de 50% de dependência de acesso à

água subterrânea (USEPA 2005). Nessas regiões são executados procedimentos especiais de gestão,

incluindo estudos mais detalhados sobre as alternativas de acesso às fontes superficiais. No Estado do

Texas, as áreas identificadas pelas comunidades como aquíferos importantes passam a ser geridas por

conselhos de aquíferos (Flores 2008), semelhantes aos comitês de bacia hidrográfica da legislação

brasileira de recursos hídricos.

No Reino Unido, foram identificadas, em toda a extensão do território, a localização das

fontes atuais e potenciais de abastecimento para a população (United Kingdom Environmental

Protection Agency 2008). Para proteger esses perímetros, foram demarcadas áreas de proteção de

fontes. Além disso, para análises locais (caso-a-caso), utilizam planilhas de checagem ponderadas para

decisão quanto à necessidade de estudos mais detalhados para aplicação de instrumentos específicos

de gestão sobre áreas de recarga (United Kingdom Environmental Protection Agency 2008).

Com a gradual implantação de bancos de dados e sistemas de auxílio à decisão nos órgãos de

gestão de recursos hídricos, no Brasil, as informações relacionadas às outorgas de águas subterrâneas

passam a constituir um importante acervo de informações quanto aos aquíferos e seu uso. Um exemplo

é o Sistema SIAGAS (Sistema de Informações de Águas Subterrânea), o qual possui as informações

acerca dos perfis litológicos, dados hidrogeoquímicos e testes de bombeamento dos poços outorgados

em todo o Brasil (Nascimento et al. 2008).


49

Mesmo apesar do inegável potencial do SIAGAS para gestão do uso das águas subterrâneas,

ainda cabe a constatação de Gomes (2008) de que o uso desses dados é extremamente limitado para a

modelagem dos aquíferos em que se situam. Afinal, esses poços são locados para sua maior eficiência,

conforme o conhecimento do perfurador com base em informações de campo que escapam à escala de

detalhe regional dos mapeamentos cartográficos (logo, os poços não são aleatórios espacialmente).

Além disso, os poços não apresentam características homogêneas quanto à profundidade e outros

aspectos construtivos, dificultando comparações e interpolações espaciais.

Ainda no que se refere aos dados disponíveis, o aumento na malha de estações telemétricas de

informações sobre o ciclo hidrológico, por meio da implantação e manutenção de piezômetros,

lisímetros, estações fluviométricas e estações climatológicas, traria um conhecimento de base essencial

para entender o funcionamento da recarga dos aquíferos. Sem a densidade de estações suficientes,

estudos integrados entre essas modalidades de mensuração, tais como realizados nos EUA por Ruhl et

al. (2002) e Risser et al. (2005) tornam-se um sonho distante para os países em desenvolvimento.

Como demanda futura de aprimoramento da gestão ambiental, os textos normativos das

distintas esferas (federal, estadual e municipal) podem prever diferentes graus de proteção ou

conservação, a serem definidos na medida em que se aprimora o conhecimento sobre hidrogeologia de

um sítio de intervenção, demonstrando de modo cientificamente confiável as melhores alternativas

para o uso sustentável dos recursos naturais. De acordo com Johnson et al. (1999) e Dillon (2005) e

Martins Junior (2006), o objetivo final de uma política que integre o planejamento sustentável do uso do

solo e da água seria quantificar hidrogeológica e economicamente a viabilidade de aumentar a infiltração

em áreas de maior recarga potencial dos aquíferos, durante o período de chuvas, com fins de garantir uma

vazão mínima adequada para os períodos de estiagem, inclusive visando à melhora na qualidade das águas.

Nesse aspecto, os órgãos governamentais poderiam iniciar uma política de concessão de

reajustes nas outorgas de uso da água e na cobrança pelo uso da água para usuários cujos

investimentos em conservação do solo e da água contribuam para o aprimoramento da circulação

hídrica (subterrânea e superficial). Dessa forma, se estimulariam investimentos privados em ações que

trazem benefício a todos os usuários de um sistema hídrico (bacia hidrográfica/hidrogeológica). Tal

estratégia é potencializada na medida em que o usuário de recursos hídricos passa a também poder ser

visto como um potencial “produtor de água”, inclusive em contextos de pagamento de serviços

ambientais.


50

Em relação ao sistema de outorga de uso da água, desenvolvimentos que incorporem efeitos

integrados entre conservação e uso de águas superficiais e subterrâneas contribuiriam para uma gestão

mais adequada dos recursos hídricos. Atualmente, por exemplo, quando um usuário solicita uma

outorga de uso consumptivo que envolva a construção de um barramento para reservação e

regularização de vazão de cursos d’água, os efeitos benéficos à circulação hídrica em virtude da

infiltração subsuperficial e subterrânea abaixo do reservatório, bem como os efeitos da elevação do

nível freático local, não costumam ser modelados, gerando uma figura irreal para a decisão dos limites

de outorga de uso da água.

Uma proposta para gestão integrada da circulação hídrica deve, na medida do possível, incluir

a possibilidade de projetos com dupla fonte de captação de água (uso conjuntivo): superficial e

subterrânea. Durante a época das chuvas, é utilizada a captação das águas superficiais, mais

amplamente disponíveis. Ao passo que no período de estiagem, haja vista o tempo dilatado da

circulação das águas subterrâneas, o uso de poços distantes dos cursos de água permite que o impacto

da retirada seja sentido até meses depois do momento da retirada. Dessa forma, pode-se planejar um

sistema em que o impacto sobre os cursos de água superficiais só sejam sentidos depois de findado o

período de estiagem. Um estudo preliminar sobre a modelagem dos impactos do uso conjuntivo de

água em projetos de irrigação pode ser conferido em Hoque & Islam (2000, 2002) e Bejnaronda et al.

(2011).

Apesar de consistir em uma ideia eficiente para a garantia da circulação hídrica, o uso do

sistema de dupla fonte de captação torna-se um grande desafio para a gestão pelos órgãos públicos.

Um primeiro caminho seria estabelecer um sistema integrado de outorgas de uso da água superficial e

subterrânea, que considera regras diferenciadas sazonais (períodos de chuvas e de estiagem) (Oliveira

2011), bem como critérios diferenciados respeitando os ciclos temporais das contribuições

superficiais, subsuperficiais, subterrâneas locais e subterrâneas regionais. Além da maior flexibilidade

para projetos que prevejam o uso conjugado entre águas subterrâneas e superficiais, a disponibilidade

extra de vazão outorgável na época das chuvas traria a possibilidade de utilizar esse recurso hídrico em

estratégias de reservação de água e mesmo de recarga artificial de aquíferos, conforme experiências

desenvolvidas internacionalmente (Raju 1998, Bouwer 2002, Dillon 2005, Madan et al. 2009).

Entretanto, o grande obstáculo para a implantação de um sistema de outorgas variáveis sazonais

encontra-se na dificuldade de garantir e fiscalizar que o usuário estará realmente restringindo a

quantidade de água superficial captada no período de estiagem e, em contraposição, se está

restringindo o uso da água subterrânea no período das chuvas.


51

Outro instrumento que pode conduzir a um uso harmônico das retiradas subterrâneas e

superficiais é o estabelecimento de alíquotas diferenciadas para a cobrança do uso da água superficial

e subterrânea, com variações sazonais dos preços de modo a induzir ora uma, ora outra, sobre o

cômputo geral das retiradas. Especificamente no que condiz às águas subterrâneas, pode haver

diferenciações do custo da água em razão da profundidade do poço e da distância para cursos de água,

de modo a incorporar uma sensibilidade maior aos tempos distintos de circulação hídrica subterrânea.

Não obstante, as dificuldades de operacionalização, mensuração e fiscalização devem ser levadas em

consideração para avaliar a viabilidade de implantação dessas estratégias de gestão.

2.3 – SÍNTESE

As análises ambientais envolvendo recarga e descarga de aquíferos mostraram poder ser um

campo interdisciplinar bastante profícuo, tanto para o desenvolvimento científico quanto para a gestão

sustentável do uso da água e do solo. O diálogo interdisciplinar apresenta diversos desafios, mas traz a

promessa de maior compreensão e maturidade por parte das diversas comunidades acadêmicas

envolvidas. Neste capítulo procurou-se aclarar as relações entre os saberes disciplinares existentes e a

demonstrar a potencialidade de novos rumos para essas pesquisas interdisciplinares. Reconhece-se,

sem embargo, que ainda nos encontramos distantes de uma base teórica concisa e articulada que

abarque com efetividade as demandas do saber e do fazer em relação aos aquíferos subterrâneos.

A aplicação de modelagem computacional apresentada neste capítulo coloca-se como uma

propícia possibilidade para o desenvolvimento de modelos computacionais e de sistemas especialistas

de diagnóstico e de auxílio à decisão em gestão de aquíferos. Para estudos futuros, um caminho

promissor de modelagem envolve o detalhamento dos diagramas, visando à articulação de Sistemas de

Auxílio à Decisão com Sistemas de Informação Geográfica – SIG. Para tanto, podem ser úteis as

proposições teóricas sobre geo-ontologias (Fonseca et al. 2000, Fonseca et al. 2006, Wang et al. 2008,

entre outras obras), de forma a vincular-se aos debates já existentes sobre representação, estruturação,

tratamento e gestão sobre informações espacializadas em geociências. Complementarmente, estudos

futuros poderiam analisar, nos diagramas das figuras 2.3 e 2.4, quais classes e atributos merecem um

tratamento que vincule dinâmicas temporais e espaciais (Dias et al. 2005).

Evidenciou-se, neste capítulo, que a incorporação dos processos hidrogeológicos aos

instrumentos das Políticas Meio Ambiente e Recursos Hídricos demanda, antes de tudo, que essa área

do saber (Hidrogeologia) esteja apta a demonstrar que apresenta métodos úteis e práticos para resolver

os problemas ambientais demandados. Essa demonstração inclui tanto o desenvolvimento de

metodologias adaptadas aos contextos de aplicação, quanto também à capacidade de se transmitir e

ensinar seus saberes para os profissionais das outras áreas de conhecimento.


52

Ademais, como base propositiva, podemos concluir que a necessária, mas cauta, adaptação das

políticas públicas para lidar de forma eficaz com os fenômenos de recarga e descarga de aquíferos

exige um caminho de bom senso, que parta da disponibilidade de recursos humanos capacitados e que

concilie os recursos financeiros e a agilidade necessária para resolução dos problemas enfrentados.

Portanto, o desenvolvimento de metodologias factíveis aos instrumentos de gestão ambiental e de

recursos hídricos deve ter em conta essas limitações de tempo, recursos humanos, fontes de

informação e possibilidades legais inerentes a seus respectivos contexto de aplicação.


53

CAPÍTULO 3

CARACTERIZAÇÃO AMBIENTAL DA BACIA DO RIO PARACATU

Este capítulo empreende uma análise dos estudos existentes sobre a Bacia Hidrográfica do Rio

Paracatu. Avalia-se o conhecimento existente no tocante à Litoestratigrafia, Geologia Estrutural,

Geomorfologia, Pedologia, Clima e Cobertura Vegetal. São delineadas correlações e interações entre

as diversas caracterizações espaciais das temáticas apresentadas. Atenta-se em cada tema, sobretudo,

às características que podem ter papel significativo aos processos hidrogeológicos. Por fim, são

apresentadas considerações preliminares sobre os processos hidrogeológicos associados a cada sistema

de rochas portadoras de aquíferos da bacia.

3.1 – LITOESTRATIGRAFIA

A área da bacia do Paracatu é constituída por um conjunto de rochas pré-cambrianas e por

uma sequência de depósitos sedimentares de idade cretácea, além de sedimentos e coberturas detríticas

do Terciário-Quaternário (CETEC-MG 1981). Diversos autores propuseram classificações, colunas

estratigráficas e mapas litoestratigráfico para regiões dentro da Bacia do Paracatu, os quais foram

agrupados no Anexo A.1.

Na Figura 3.1, apresenta-se o mapa de litoestratigrafia, seguido da respectiva coluna

geológica, proposto pelo CETEC-MG (1981), consistido por Martins Junior (2006), na escala de

detalhe original em 1:250.000. Ressalta-se que Freitas-Silva e Dardenne (1991, 1992) e Comig (1994)

individualizam, na Bacia do Paracatu, as formações Paracatu e Vazante, na faixa proximal entre o

Grupo Canastra e o Grupo Bambuí. Essas formações não haviam sido individualizadas pelo CETEC-

MG (1981), no mapa disposto da Figura 3.1. Os metassedimentos do Grupo Vazante consistem em

uma sequência argilosa e argilo-dolomítica com estromatólitos de barreira recifal (Valeriano et al.

2004), formados por um alto paleogeográfico regional (Misi 2001, Figura A.15 do Anexo A.1). O

Grupo Canastra é constituído, ainda, por rochas metassedimentares siliciclásticas, compostas por

camadas de filitos carbonosos (Formação Paracatu), que cedem lugar a pacotes de quartzitos e filitos

cloríticos e sericíticos no topo (Fuck et al. 1994). O mapa litoestratigráfico da Figura 3.2, com escala

de detalhe original em 1:1.000.000, apresenta a delimitação das duas formações, enquanto o Quadro

3.1 relaciona o respectivo mapa aos tipos de rocha.


54

Figura 3.1 – Mapa litoestratigráfico da Bacia do Paracatu - escala de detalhe do levantamento em 1:250.000.

Fonte: Martins Junior (2006).


55

COLUNA ESTRATIGRÁFICA do MAPA LITOESTRATIGRÁFICO (Figura 3.1)

QUATERNÁRIO

Qa – Sedimentos Inconsolidados – Argilas, Cascalhos e Areia

TERCIÁRIO/QUATERNÁRIO

TQd – Sedimentos Detríticos Laterizados ou não ou

TQd – Sedimentos Detríticos Laterizados ou não mais antigos.

– Mais antigo

CRETÁCEO

Formação Urucuia

Ku – Arenitos avermelhados ou róseo claros, localmente silicificados, com horizontes argilosos.

Formação Areado

Ka – Arenitos finos médios, com intercalações de siltitos e argilitos fossilíferos, cores variegadas do

vermelho claro ao verde, localmente calcíferos, arenitos avermelhados com estratificação cruzada e

conglomerados.

Formação Mata da Corda

Kmc – Tufos, Tufitos, Conglomerados e Arenitos Cineríticos

EO-CAMBRIANO

Super Grupo São Francisco

Grupo Bambuí

Formação Três Marias

EoCtm – Arcósios e siltitos arcosianos, micáceos, cores verde a marrom arroxeado.

Formação Paraopeba

EoCp – margas, siltitos argilitos, calcários e ardósias.

EoCpd – margas, siltitos argilitos, calcários e ardósias com predominância de dolomitos.

EoCpc – margas, siltitos argilitos, calcários e ardósias com predominância de calcários e margas.

Formação Paranoá

EoCpa – Quartzitos, filitos e siltitos

PROTEROZÓICO

Grupo Canastra

PCc – quartzitos, filitos, calcários grafitosos e piríticos e xistos


56

Figura 3.2 – Mapa litoestratigráfico conforme as bases cartográficas da Companhia de Pesquisa de Recursos

Minerais (2003). Fonte: a pesquisa.


57

Quadro 3.1 – Litologia da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: Companhia Brasileira de Recursos Minerais (2003)

Sigla Nome da Unidade Litotipo Primário Litotipo Secundário Classe das Rochas

CPsf Santa Fé Arenito, Rocha pelítica, Diamictito Sedimentar clástica (ou Sedimentos)

ENdl Coberturas detrito-lateríticas com

concreções ferruginosas

Laterita, Depósitos de areia, Depósitos de argila,

Depósitos de cascalho

Sedimentar químico (ou Sedimentos inconsolidados)

K1a Areado Folhelho, Arenito, Conglomerado, Siltito Sedimentar clástico (ou Sedimentos)

K2mc Mata da Corda Arenito, Tufo lapíli Rocha vulcânica Sedimentar vulcanoclástica (ou Sedimentos)

K2u Urucuia Arenito conglomerático, Rocha pelítica, Arenito Conglomerado Sedimentar clástica (ou Sedimentos)

MPci Canastra Indiviso Filito, Xisto, Sericita xisto, Grafita xisto, Metarenito Metasiltito, Metargilito,

Ardósia

Metamórfica

MPp Paracatu Sericita filito carbonoso Metamórfica

MPpa Paranoá Metarenito arcoseano, Rocha metapelítica Calcário Metamórfica e sedimentar química

MPpa1 Paranoá 1 - Conglomerática Rítmica

Quartzítica inferior

Conglomerado oligomítico, Metarritmito Filito, Metassiltito Metamórfica, Sedimentar Clástica

MPpa3 Paranoá 3 - Rítmica Quartzítica

Intermediária

Siltito argiloso, Metassiltito Metargilito Metamórfica, Sedimentar Clástica

MPpa3qt Paranoá 3, quartzito Quartzito Metamórfica

MPpa4 Paranoá 4 - Rítmica Pelito-carbonatada Metargilito, Metassiltito Ardósia, Mármore Metamórfica

MPsl Serra do Landim Filito, Sericita filito carbonoso Metamórfica

MPva Vazante - Unidade A Ardósia, Foscorito Ígnea, Metamórfica

MPvb Vazante - Unidade B Calcário dolomito, Chert, Foscorito, Rocha

metapelítica

Ígnea, Metamórfica, Sedimentar química (ou

Sedimentos)

NP2bp Paraopeba Calcarenito, Arcóseo, Dolomito, Siltito, Folhelho,

Argilito, Ritmito, Marga

Sedimentar clasto-química (ou Sedimentos)

NP2bpa Paraopeba, arenito Arenito Siltito Sedimentar clástica (ou Sedimentos)

NP2bpc Paraopeba, calcário Calcarenito Dolomito, Marga, Siltito Sedimentar clasto-química (ou Sedimentos)

NP2bpqt Paraopeba, quartzito Quartztito Quartzito Metamórfica

NP2ljc Lagoa do Jacaré, calcário Calcário Marga, Siltito Sedimentar clasto-química (ou Sedimentos)

NP2sh Serra de Santa Helena Siltito Folhelho síltico Sedimentar clástica

NP2sl Sete Lagoas Metapelito Dolomito Metamórfica

NP2ss Serra da Saudade Arenito, Argilito, Siltito Pelito Sedimentar clástica

NP3tm Três Marias Arcóseo, Argilito, Siltito Sedimentar (ou Sedimentos) Clástica

NQdl Coberturas detrito-lateríticas ferruginosas Aglomerado, Laterita, Depósitos de areia, Depósitos de

argila

Depósitos de silte Ígnea vulcânica, Sedimentar química (ou Sedimentos

inconsolidados)

Q1a Depósitos aluvionares antigos Depósitos de argila, Depósitos de areia, Depósitos de

cascalho

Sedimentar (ou Sedimentos inconsolidados)

Q2a Depósitos aluvionares Depósitos de areia, Depósitos de cascalho Depósitos de silte, Depósitos

de argila

Sedimentar (ou Sedimentos inconsolidados)

Q2a Depósitos aluvionares Areia Argila, Cascalho, Silte Material superficial (Sedimentos inconsolidados)

Qdi Coberturas detríticas indiferenciadas Areia, Argila, Cascalho Material superficial (Sedimentos inconsolidados)


58

De acordo com Endo (2006), a correlação cronológica entre o Grupo Bambuí e as Formações

Vazante e Paracatu ainda não é assunto consensuado na literatura acadêmica. Todavia, as

litoestratigrafias completamente distintas, pelas suas litofácies e pela espessura dos sedimentos

observados, não deixam de ser critérios para sua separação (Dardenne 1978, Comig 1994).

3.2– GEOLOGIA ESTRUTURAL

Para Almeida (1977), no contexto geotectônico, a região de Paracatu se insere na faixa de

dobramentos Brasília e abrange uma pequena porção de uma unidade geotectônica maior, pré-

brasiliana, denominada Cráton São Francisco. O Cráton do São Francisco estabilizou-se no final do

ciclo Transamazônico e atuou como antepaís para as faixas orogênicas que o delimitam (Mulholland

2009).

A infraestrutura da Faixa Brasília é formada por terrenos do Maciço de Goiás (Província de

Tocantins), o qual representa um fragmento crustal arqueano retrabalhado pela orogênese Brasiliana,

desenvolvido no Neoproterozóico em eventos de colisão continental entre os Crátons Amazônico e

São Francisco (Mulholland 2009). Rochas supracrustais, meso e neoproterozóicas exibem deformação

e metamorfismo com polaridade dirigida para leste (Fuck et al. 1994). A parte meridional da Faixa

Brasília compreende, a nível regional, as unidades litoestratigráficas dos grupos Araxá, Canastra e

Vazante e das formações Ibiá e Paracatu (Mulholland 2009).

Os metassedimentos do Grupo Vazante devem-se à sedimentação de margem passiva

neoproterozóica na borda oeste do Cráton do São Francisco (Fuck 1994). A oeste, o Grupo Vazante é

cavalgado pelo grupo Canastra ou pela sequência de filitos e quartzitos da Formação Paracatu – e a

leste cavalga os sedimentos da porção superior do Grupo Bambuí (Souza 1997).

A Bacia do Paracatu caracteriza-se em sua porção central como parte da plataforma estável do

Cráton do São Francisco, limitada a leste pela Zona de Deformações Marginais (CETEC-MG 1981 –

Ver Figura A.19, Anexo A.1). A plataforma estável corresponde a uma área cratônica, onde as rochas

pré-cambrianas (Grupo Bambuí) apresentam-se, de um modo geral, sub-horizontais e com leves

evidências de metamorfismo (Andrade 2007). Em alguns locais dessa plataforma, tais rochas refletem

reativações de falhamentos do embasamento cristalino. As zonas de deformações marginais, por sua

vez apresentam dobras e falhas inversas, com direções (strike) aproximadamente paralelas aos limites

sul e oeste do Cráton do São Francisco.

A faixa proximal oeste do Subgrupo Paraopeba, pertencente ao Grupo Bambuí, coincide com

as zonas marginais de deformação que encerram características de um ambiente litorâneo e sub-

litorâneo (Mulholland 2009). Destarte, apresenta composição litológica formada por calcários silicosos

e dolomíticos com estromatólitos, calcários coolíticos e pisolíticos, turbiditos, siltitos e ardósias

calcíferas, típicos desse ambiente de deposição (Mulholland 2009).


59

As coberturas detríticas terciário-quaternárias depositam-se em discordância erosiva sobre as

demais coberturas estratigráficas (RURALMINAS 1996). São coberturas alóctones e autóctones

(RURALMINAS 1996) com diferentes graus de laterização (Barbosa 1970).

As coberturas detríticas mais antigas estão sobre os planaltos de 800 a 1000 metros de altitude,

nas cabeceiras da bacia. São resultantes de uma fase de aplainamento do cretáceo superior/terciário

inferior, desenvolvendo-se predominantemente sobre os Grupos Mata da Corda e Aerado e Formação

Urucuia (RURALMINAS 1996). As coberturas na depressão da bacia (400 a 600 metros de altitude),

por sua vez, são mais recentes, mas também originados de detritos de formações cretáceas de matriz

arenítica.

A análise das estruturas dúcteis e rúpteis da Bacia do Paracatu traz informações relevantes

sobre sua tectônica recente. Os mapas das Figuras 3.3 e 3.4 apresentam a distribuição de estruturas

rúpteis e dúcteis da bacia, respectivamente. A porção da bacia ao Norte de Brasilândia de Minas

(Paralelo 17ºS) apresenta feições estruturais dúcteis dirigidas no sentido NW-SE – equivalendo à

Bacia do Rio Preto e ao Norte da Bacia de Entre-Ribeiros. Ao passo que a porção sul da bacia

apresenta estruturas no sentido NE-SW, evidenciadas pelas linhas de drenagem.

A bacia também pode ser analisada de acordo com os atributos de sua metade leste e oeste,

divididas aproximadamente no meridiano 46º30’. Na metade oeste da Bacia do Paracatu (zona de

deformações marginais), os lineamentos rúpteis e dúcteis são bastante relacionados às estruturas de

relevo (cristas e vales). Ao passo que na metade leste da bacia (plataforma estável) os lineamentos,

embora controlem estruturalmente as redes de drenagem, em nada condizem com relevo arrasado e

aplainado, sem variações topográficas de expressão regional (RURALMINAS 1996).


60

Figura 3.3 – Estruturas rúpteis na Bacia do Paracatu. Fonte: a pesquisa.


61

Figura 3.4 – Estruturas dúcteis da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.


62

De acordo com Endo (2006), os dois principais eventos deformacionais que moldaram a Bacia

do Paracatu são de idade brasiliana (600 a 560 Ma). O evento E1, de forte natureza dúctil, necessita ser

contextualizado com a formação do Domo de Cristalina (identificável na Figura A.1 do Anexo A.1), o

qual se encontra na Bacia de São Marcos (vizinha oeste da Bacia do Paracatu), no Estado de Goiás. A

formação do domo se deve a um dobramento drapeado crustal (drape fold) que gerou um campo de

esforços compressivos de direção EW com vergência e transporte de massas dirigidas para leste,

formando dobras de descolamento (detachement folds) (Endo 2006). Na porção Norte (Bacia do Rio

Preto), a Serra de São Domingos serviu de anteparo aos vetores compressivos, gerando os

dobramentos mais expressivos: as Cristas de Unaí. Essas cristas apresentam uma sequência de falhas

inversas de direção N10ºW e alto grau de mergulho (Mourão 2001). As consequências do Evento E1,

associado ao Domo de Cristalina, sobre as expressões principais de forma da bacia do Paracatu e de

seus lineamentos estruturais podem ser observadas nas Figuras 3.5 e 3.6.

O evento E2, por sua vez, teve seu vetor compressivo orientado no vetor NS e teve

características dúctil-frágeis. Como resultados desse evento, observam-se dobras de tipo kink, dobras

com assimetria do eixo axial em S, reativação de falhas anteriores, movimentos transcorrentes e

estruturas em flor (Endo 2006).

Figura 3.5 – A – Relação de compressão do bloco do Domo de Cristalina e do bloco do embasamento a leste, e

desses sobre os metassedimentos da faixa de dobramentos na porção oeste da Bacia do Paracatu. O sistema de

dobramento da cobertura é delimitado na base por uma superfície de descolamento. B – Complementa a Figura

A indicando o modus operandi e os dobramentos como resultantes das compressões de oeste para leste do Domo

de Cristalina sobre os metassedimentos do Paracatu. As dobras são "dobras de descolamento" (detachement

folds). A Serra de São Domingos, com os mais expressivos anticlinais nucleados por calcários cinza-escuros,

parece ter sido uma área de maior resistência – daí oferecer um sistema mais plissado, portanto com expressão

mórfica de uma serra. Fonte: Endo (2006).


63

Figura 3.6 – O Domo de Cristalina foi objeto de um processo de compressão de direção oeste-leste sobre os

metassedimentos do Paracatu, pertencentes a faixa de dobramentos Brasília. Gerou na área-volume do atual vale

dos rios Paracatu e Preto um sistema de dobras isomófricas que, no domínio sul, têm a direção NE-SW e, no

domínio norte, NW-SE. As estruturas de primeira ordem desse sistema interceptam-se próximas a Brasilândia de

Minas. Fonte: Endo (2006).

Os resultados tridimensionais desses eventos deformacionais foram estudados por Rostirolla et

al. (2002), analisando a Formação Vazante. Foram propostos 5 eventos de deformação (Figura 3.7),

sendo que D1 e D2 correspondem, em termos gerais, ao evento E1 de Endo (2006), enquanto D3 a D5

correspondem ao evento E2. Rostirolla et al. (2002) também propõem que as falhas de empurrão do

evento D2, associadas ao descolamento dos acamamentos dobrados em D1, são as mais importantes em

termos de controle do fluxo hidrogeológico.


64

Figura 3.7 – Eventos deformacionais sobre a Formação Vazante, na Bacia do Rio Paracatu. D1: vergência das

dobras e cisalhamentos na direção E-SE. D2: Falhas de Empurrão. D3: Movimentação transcorrente e bandas de

tipo kink. D4: reativação e falhas distencionais, com abatimento de blocos para NW. D5: Falhas transcorrentes

dextrais EW e deformação distencional condicionada pelas falhas NW. Abaixo, à direita: feições planares que

controlam a percolação das águas subterrâneas. Adaptado de Rostirolla et al. (2002).

3.3 – GEOMORFOLOGIA

Ferreira et al. (2005) analisaram a evolução do perfil de equilíbrio topográfico da bacia do

Paracatu, avaliando sua correlação com índices de drenagem de Horton e Strahler. Os resultados

condizem com uma bacia de máxima estabilidade, o que coincide com os baixos resultados de

potencial erosivo determinados por RURALMINAS (1996) por meio da equação universal de perda de

solos.

A Bacia do Rio Paracatu pode ser compartimentada entre três unidades geomorfológicas:

Planaltos do São Francisco, Depressão São Franciscana e Cristas de Unaí (Figura 3.8).


65

Figura 3.8 – Unidades Geomorfológicas da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: IGAM (2006), a partir das bases

cartográficas de RURALMINAS (1996).

Os planaltos do São Francisco correspondem a capeamentos sedimentares amplos, com topos

de cotas de 800 a 1000 metros. O topo das chapadas é constituído por latossolos bem desenvolvidos e

permeáveis, com escoamento superficial pouco denso e bastante reduzido que converge para vales

rasos de fundo plano com surgências em veredas (Mulholland 2009). Os limites desses planaltos são

definidos pelos rebordos erosivos em escarpas. Litoestratigraficamente, remetem-se a coberturas

detrito-lateríticas terciário-quaternárias sobrepostas a formações do Proterozóico Médio.

O retrabalhamento erosivo remontante dessas superfícies tabulares, provocadas pelo

aprofundamento da drenagem da Bacia do Paracatu, deu origem a formas identificadas como

superfícies tabulares reelaboradas e superfícies tabulares onduladas, que ocorrem em geral em

altitudes intermediárias, entre as cotas de 600 a 800 metros (RURALMINAS 1996). Essas áreas

retrabalhadas evidenciam as estruturas dúcteis e rúpteis da zona de deformação ocidental da bacia.

A Depressão São Franciscana, por sua vez, é constituída por extensas áreas rebaixadas e

aplainadas ao longo do leito do Rio Paracatu, com cotas entre 400 e 600 metros, em que se remarca a

presença de lagoas e veredas. A evolução horizontal dessa depressão teve início a partir do momento

em que o progressivo entalhamento das drenagens principais, dissecando as formações cretáceas,

atingiu o substrato representado pelas rochas do Grupo Bambuí (IGAM 2006).


66

As cristas de Unaí estendem-se do Município de Vazante até o Vale do Rio Preto, com direção

NNW-SSE. São constituídas de formas erosivas desenvolvidas sobre sinclinais e anticlinais, entre as

quais se intercalam zonas rebaixadas e aplainadas (IGAM 2006). No trabalhamento erosivo das

estruturas dúcteis, afloram ardósias, siltitos, quartzitos e calcários dos Grupos Vazante, Paranoá e

Bambuí (Mulholland 2009). Os vales dos cursos de água principais cortam as estruturas

transversalmente, truncando os núcleos de anticlinais em gargantas e boqueirões, enquanto seus

afluentes desenvolvem-se seguindo os lineamentos de sinclinais escavadas (RURALMINAS 1996).

Suas áreas rebaixadas são geralmente cobertas por colúvios e constituem prolongamento da Depressão

Franciscana (Mulholland 2009). Há também formações cársticas, com presença de sumidouros, grutas,

cavernas e dolinas.

Os mapas de altimetria e de declividade estão nas Figuras 3.9 e 3.10, respectivamente. O mapa

geomorfológico detalhado da Bacia do Paracatu pode ser conferido na Figura 3.11, com um

agrupamento esquemático apresentado na Figura 3.12.


67

Figura 3.9 – Altimetria da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.


68

Figura 3.10 – Declividade da Bacia do Rio Paracatu. Gerada pelo método de cálculo do momento de derivação

sobre superfície quadrática obtida por meio de regressão polinomial a partir das bases de altimetria SRTM, no

software Envi 4.7. Fonte: a pesquisa.


69

Figura 3.11 – Mapa geomorfológico da Bacia do Paracatu escala disponível 1:250.000, baseado no Planoroeste

do CETEC (1981). Fonte: Martins Junior (2006).


70

LEGENDA do MAPA GEOMORFOLÓGICO (Figura 3.11)

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSOS de PEDIMENTAÇÃO

st - superfície tabular – superfície de aplainamento em área de planalto, com depósitos de cobertura arenosos e argilosos e

rede de drenagem pouco densa, constituída por veredas. Ocorrência de áreas de infiltração acentuada, sobre formações

arenosas.

str - superfície tabular reelaborada – superfície de aplainamento em área de planalto, com depósitos de cobertura

predominantemente arenosos; rede de drenagem constituída por veredas em densidade relativamente elevada.

sa - superfície tabular aplainada – superfície de aplainamento em área de depressão, com depósitos de cobertura de textura

variada, rede de drenagem constituída por veredas e vales pouco aprofundados.

pd - pedimentos – vertentes de declividade inferior a 8% elaboradas sobre rochas expostas ou cobertas por formações

superficiais que se integram com os depósitos colúvio-aluviais das superfícies de aplainamento. Áreas com escoamento

superficial difuso.

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSOS de DISSECAÇÃO FLUVIAL

r - vertentes ravinadas – vertentes dissecadas pelo escoamento fluvial concentrado, elaboradas predominantemente sobre

rochas de baixa permeabilidade.

rv - vertentes ravinadas e vales encaixados – vertentes íngremes dissecadas pelo escoamento fluvial, concentrado em

talvegues profundos.

ch - vertentes em chevron – vertentes litólicas ravinadas e/ou com vales encaixados, elaboradas sobre flancos de estruturas

dobradas. Áreas de escoamento superficial concentrado e difuso intenso.

c - colinas – formas côncavo-convexas elaboradas pelo escoamento superficial concentrado. Áreas com padrão de

drenagem predominantemente dendrítico.

k - cristas – formas erosivas e/ou estruturais, constituídas por alinhamento de topos com vertentes abruptas.

cr - colinas com vertentes ravinadas.

crv - colinas com vertentes ravinadas e vales encaixados.

carv - colinas de topo aplainado com vertentes ravinadas e vales encaixados.

cv - colinas com vales encaixados.

crvk - colinas com vertentes ravinadas, vales encaixados e cristas esparsas.

ckrv - colinas e cristas com vertentes ravinadas e vales encaixados.

ker - cristas estruturais com vertentes ravinadas - Cristas elaboradas sobre estruturas dobradas, truncadas e posteriormente

ressaltadas por processos erosivos. Área de escoamento superficial concentrado.

kr - cristas com vertentes ravinadas.

kv - cristas com vales encaixados.

krv - cristas com vertentes ravinadas e vales encaixados.

kerv - cristas estruturais com vertentes ravinadas e vales encaixados.

kcrv - cristas e colinas, com vertentes ravinadas e vales encaixados.

ckerv- colinas e cristas estruturais com vertentes ravinadas e vales encaixados.

rvk - vertentes ravinadas, vales encaixados e cristas esparsas.

rcd - vertentes ravinadas e cones de detritos.

pt - patamares rochosos – superfícies de aplainamento exumadas resultantes da atuação de processos de erosão diferencial

entre formações cretáceas e rochas do Grupo Bambuí. Áreas de escoamento superficial difuso intenso, com ocorrências de

cascalheiras remobilizadas.

gf2 - formas evoluídas por processo de dissecação fluvial.

FORMAS de ORIGEM MISTA, EVOLUÍDAS por PROCESSOS de PEDIMENTAÇÃO e de DISSECAÇÃO FLUVIAL

sto - superfície de aplainamento degradada em área de planalto, com depósitos superficiais pouco espessos. Predomínio de

escoamento superficial concentrado.

sor - superfície ondulada com vertentes ravinadas.

stot - superfície tabular ondulada com formas tabulares esparsas.

ptpd - patamares pedimentados – superfícies de aplainamento exumadas reelaboradas por processos de pedimentação; áreas

de escoamento superficial difuso.

pdr - pedimentos ravinados.

pdrv - pedimentos ravinados com vales encaixados.

ptpdr - patamares rochosos e pedimentos ravinados.

ptr - patamares rochosos com vertentes ravinadas.

ptrv - patamares rochosos com vertentes ravinadas e vales encaixados.

pto - patamares ondulados – superfícies exumadas em degradação pelo escoamento superficial concentrado.

ptkrv - patamares rochosos, cristas com vertentes ravinadas e vales encaixados.

it - interflúvios tabulares – grupamentos de formas tabulares resultantes da dissecação fluvial de superfícies de

aplainamento.

itrv - interflúvios tabulares com vertentes ravinadas e vales encaixados.

itk - interflúvios tabulares e cristas.

kt - cristas e formas tabulares.

kit - cristas e interflúvios tabulares.

krv - cristas com vertentes ravinadas e vales encaixados; formas tabulares esparsas.

krvit - cristas com vertentes ravinadas e vales encaixados; interflúvios tabulares esparsos.

rc - rampas de colúvio – vertentes recobertas por depósitos de origem coluvial, com predomínio de escoamento superficial

difuso.


71

crc - colinas e rampas de colúvio.

gf1 - formas de origem mista, evoluídas por processo de pedimentação e dissecação fluvial.

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSOS de EXSUDAÇÃO

ve - veredas – vales rasos com vertentes côncavas arenosas, de caimento pouco pronunciado; ocorrências de solos

hidromórficos.

d - depressões rasas de fundo plano – áreas de má drenagem com rebaixamento pouco pronunciado evoluídas sobre as

superfícies de aplainamento, com ocorrências de solos hidromórficos e concentração de lagoas temporárias.

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSO CÁRSTICOS

v - verruga – elevação em rocha calcária envolvida por áreas rebaixadas de origem cárstica.

kav - grupamento de formas cársticas com concentração de verrugas calcárias

kka - crista cárstica – crista elaborada em calcário, com desenvolvimento de formas cársticas.

soka - superfície onduladas com desenvolvimento de formas cársticas.

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSOS de DEPOSIÇÃO FLUVIAL

pf - planície fluvial – terraços e várzeas não diferenciados; ocorrência de áreas de permeabilidade acentuada (sobre

aluviões arenosas) e de lagoas (sobre aluviões argilosas).

pfve - planície fluvial e veredas degradadas.

pfc - planície fluvial em vale colmatado – Planície fluvial resultante de assoreamento das várzeas.

cd - cones de detritos – formas originadas do escoamento torrencial resultantes da deposição de detritos colúvio-aluviais

em confluências e/ou em sopés de escarpas.

pfcd - planície fluvial e cones de detritos não diferenciados.

tf1 - terraço baixo.

tf2 - terraço alto.

FORMAS EVOLUÍDAS por PROCESSOS de EROSÃO ACELERADA

A - erosão acelerada – grupamentos de formas de relevo, resultantes da atuação de processos erosivos intensificados pela

ação antrópica. Erosão laminar, ravinas e voçorocas.

Nota: a ordem das letras indica a predominância das formas de relevo.

Figura 3.12 – Mapa geomorfológico agrupado da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.


72

3.3.1 – Geomorfologia Fluvial

A análise sobre a disposição e os padrões de drenagem da hidrografia da Bacia do Paracatu,

quando interpretados de forma integrada aos seus aspectos geomorfológicos e geológicos, possibilitam

inferências sobre a heterogeneidade espacial dos processos hidrológicos e hidrogeológicos. Martins

Junior (2009) propõe, sobre esse tema, a identificação dos sistemas hídricos da Bacia do Rio Paracatu,

como subsídio para sua gestão ambiental.

Os mapas da Figura 3.13 apresentam as taxas de bifurcação e a densidade de drenagem das

sub-bacias para o Rio Paracatu. De uma maneira geral, as áreas com maior densidade de drenagem e

de taxa de bifurcação correspondem a áreas com maior declividade e rugosidade de relevo, facilitando

o transporte hídrico superficial, consequentemente com menor infiltração. Castany (1971) e Silva

(2009) apontam que a densidade de drenagem geralmente apresenta-se inversamente correlacionada à

permeabilidade dos solos, com influência direta na recarga dos aquíferos subsuperficiais e profundos.

As áreas com menor densidade de drenagem podem se enquadrar em duas situações: nas áreas de

topo, indicariam áreas preferenciais de recarga, enquanto nas áreas de baixadas, correspondem a áreas

de confluência fluvial.

Figura 3.13– Mapas de Taxa de Bifurcação (à esquerda) e Densidade de Drenagem (à direita) para a Bacia do

Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.


73

O mapa da Figura 3.14 apresenta isopadrões de tecituras. Por meio da análise dos padrões de

drenagem e dos mapas das Figuras 3.13 e 3.14, foram propostos os sistemas de drenagem do mapa da

Figura 3.15, com base na classificação de Lima (2002) e do IBGE (2009). Nos sedimentos terciários

quaternários e cretáceos que se apresentam sob a geoforma de superfícies tabulares sedimentares, a

hidrografia apresenta padrão dendrítico, com controle estrutural mais ameno. Nas regiões onde

afloram as rochas do pré-cambriano, especialmente na zona de deformação marginal, predomina o

padrão de treliça, com drenagem paralela bidirecional e maior controle estrutural.

Figura 3.14 – Áreas de isopadrões de rede de drenagem do Paracatu, incluindo densidade de drenagem,

direcionamento e controle estrutural. Fonte: Martins Junior (2009).


74

Figura 3.15 – Sistemas Hídricos diferenciados por Padrões de Drenagem na Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a

pesquisa.


75

Ainda no que se refere à geomorfologia fluvial, importa considerar o atrito do leito (ou

rugosidade), em seu efeito no amortecimento nas ondas de cheia. Lyra et al. (2010) estimaram que o

atrito do leito no médio Paracatu (entre as estações fluviométricas Santa Rosa – 17º17’S e 46º28’W –

e Caatinga – 17º10’S e 45º53’W) apresenta o maior coeficiente de rugosidade de Manning durante a

época seca. Nas cheias, o baixo Paracatu (a partir da estação Caatinga) apresenta maior rugosidade, em

virtude do papel mais acentuado das planícies de inundação no abatimento de vazão.

O mapa da Figura 3.16, abaixo, apresenta uma conjugação entre as áreas de maior densidade

de nascentes, maior densidade de corpos d’água (lagoas) e maior densidade de mesofraturas, para a

Bacia do Paracatu. No interior das áreas de maior densidade de nascentes, possivelmente o fluxo

freático apresenta distâncias mais curtas entre a área de recarga e a de descarga do aquífero. De

maneira análoga à densidade de drenagem, a densidade de nascentes pode estar correlacionada a uma

predominância do escoamento subsuperficial em detrimento da infiltração subterrânea profunda

(Castany 1971, Silva 2009). Além disso, as áreas de maior densidade de nascentes encontram-se

regionalmente a jusante das áreas de descarga por contato litológico, nos limites onde os aquíferos

porosos dão lugar às litologias fraturadas. Tal conjugação entre áreas mais fraturadas e áreas de

densidade de nascentes também podem ser avaliadas no mesmo mapa (Figura 3.16). Essas áreas de

maior fraturamento podem contribuir para uma relativamente maior infiltração das águas, quando

comparados com o restante da estratigrafia não porosa. Ademais, as áreas de maior fraturamento

também podem apresentar pontos de emersão de águas subterrâneas nos locais onde coincidam as

mesofraturas com os cursos de água. As áreas de maior densidade de lagoas correspondem às baixadas

da bacia hidrográfica, tanto como função das planícies de inundação, como também como afloramento

de lençóis freáticos dos aquíferos porosos das litologias porosas quaternárias.

As Figuras A.21 a A.23, no Anexo A.3, apresentam o mapeamento de diversas variáveis

morfométricas e hidromorfométricas para a Bacia do Rio Paracatu, cuja metodologia é explicada nos

Quadros A.3 a A.5 do Anexo A.4. A análise conjunta dessas variáveis evidencia os contrastes entre os

domínios geomorfológicos internos à bacia (Depressão São Franciscana, Cristas de Unaí e Planaltos

do São Francisco).


76

Figura 3.16 – Mapa de áreas máximas de densidade de nascentes e corpos de água (lagoas), pela hidrografia do

IBGE e de mesofraturas, pela interpretação de aerofotos. Fonte: Martins Junior et al. (2006).

3.4 – PEDOLOGIA

As grandes classes de solo presentes na bacia do Paracatu são os Latossolos, Cambissolos,

Neossolos Quartzarênicos, Solos Hidromórficos, Neossolos Flúvicos e solos com horizonte B textural.

A seguir, essas classes serão comentadas de acordo com a influência de seus atributos no ciclo

hidrogeológico, a partir dos dados primários do levantamento pedológico do CETEC (1981).

Os Neossolos Quartzarênicos ocorrem a sudeste e nordeste da bacia, especialmente do

intemperismo de rochas areníticas cretáceas. São os solos com melhor drenagem, em virtude da

textura arenosa e grande profundidade. Os teores de argila são abaixo de 15% e não apresentam

estrutura, predominando grãos simples. A porosidade é constituída predominantemente por

macroporos, que acentuam a capacidade de drenagem.


77

Os Latossolos se apresentam com elevada capacidade de drenagem. Os óxidos de ferro livres

contribuem para agregação das partículas de silte e argila, fazendo com que estes solos sejam bem

arejados e friáveis. Os agregados de solo apresentam alto grau de estabilidade, resultando em teores

inexistentes ou baixos de argila natural (argila dispersa em água) na maioria dos horizontes B.

Apresentam ampla distribuição na bacia, ocupando os planaltos, depressões e superfícies tabulares.

Os Cambissolos são bem drenados superficialmente, em virtude da declividade topográfica e

do gradiente hidráulico. Entretanto, em razão da pequena espessura, seu encharcamento em eventos

pluviais pode dificultar a drenagem subsuperficial e originar processos erosivos. A textura e demais

atributos dependem da rocha matriz, se mais argilosa ou arenosa. São espacialmente mais abundantes

na unidade geomorfológica das Cristas de Unaí. Frequentemente estão associados a Neossolos

Litólicos.

Os Neossolos Litólicos ocorrem em áreas dissecadas com relevo forte ondulado a

montanhoso. Seus perfis são rasos, resultando em baixa capacidade de armazenamento de água. Essa

característica leva a intenso déficit hídrico na estação seca, bem como a elevado escoamento

superficial nos fenômenos de precipitação pluvial.

Os solos com horizonte B textural têm ocorrência restrita, sobre as florestas caducifólias de

relevo forte ondulado do Município de João Pinheiro. A textura do horizonte B é argilosa, com

presença de cerosidade e estrutura moderada pequena e média granular. Na estrutura, predominam os

blocos sub-angulares e angulares, forte e moderadamente desenvolvidos de tamanho médio. A

porosidade total do horizonte B é relativamente menor do que a dos demais solos. Queiroz Neto

(2002) ressalta, quanto a esses solos, que a drástica redução da macroporosidade entre os horizontes A

e B acarreta forte restrição à circulação hídrica vertical.

Os Solos Hidromórficos apresentam encharcamento permanente ou sazonal. Ocorrem sobre as

partes planas e rebaixadas do relevo, onde o aquífero freático apresenta-se aflorante, próximo aos rios,

lagoas e veredas. Oferecem as condições de drenagem mais restritas. Incluem variedades argilo-

arenosas até areias quartzosas. No caso de solos aluviais (Neossolos Flúvicos), a camada hidromórfica

imperfeitamente drenada surge em subsuperfície, no contato de flutuação do aquífero freático.

O mapa detalhado de pedologia se apresenta na Figura 3.17, enquanto o mapa da Figura 3.18

apresenta as classes de solo agrupadas.


78

Figura 3.17– Mapa pedológico da Bacia do Paracatu. Bases cartográficas de Martins Junior (2006), disponível

na escala de 1:250.000, derivado e atualizado do Plano Noroeste (CETEC, 1981). Fonte: a pesquisa.


79

LEGENDA dos SOLOS - Atualização da nomenclatura do Planoroeste 2, para o Sistema Brasileiro de

Classificação de Solos (Embrapa 1999), por Marques, A.F.S.M. (2004)

LVAd1 – LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase

cerrado relevo plano e suave ondulado

LVAd2 – LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos plínticos argilosos A moderado álicos fase

campo cerrado relevo plano

LVAd3 – LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos textura média A moderado álicos fase

cerrado relevo plano e suave ondulado

LVAd4 – LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos +

LATOSSOLO VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase cerrado relevo plano e suave

ondulado

LVAd5 – LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos plínticos argilosos A moderado álicos +

NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos fase campo cerrado relevo plano

e suave ondulado


NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos fase cerrado relevo plano e

suave ondulado


LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos + LATOSSOLOS VERMELHO

AMARELOS Distróficos típicos textura média A moderado álicos fase cerrado relevo plano e suave ondulado.


LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase cerrado relevo plano e

suave ondulado + CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos argilosos e textura média A moderado álicos

fase campo cerrado relevo suave ondulado e ondulado

LVd1 – LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase cerrado relevo

plano e suave ondulado

LVd2 – LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase floresta

subperenifólia relevo plano e suave ondulado

LVd3 – LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos textura média A moderado álicos fase cerrado relevo


LVd4 – LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos + LATOSSOLOS

VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos fase cerrado relevo plano e suave

ondulado

LVe – LATOSSOLOS VERMELHOS Eutróficos típicos argilosos A moderado fase floresta subperenifólia

relevo plano e suave ondulado

PVAe – ARGISSOLOS VERMELHO AMARELOS Eutróficos típicos argilosos A moderado + NEOSSOLOS

LITÓLICOS Eutróficos textura indiscriminada A moderado fase floresta caducifólia relevo ondulado e forte

ondulado + AFLORAMENTOS DE ROCHAS

CXbd1 – CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos argilosos e textura média A moderado álicos fase

campo cerrado relevo e suave ondulado e ondulado

CXbd2 – CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos argilosos textura média A moderado álicos +

NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos fase campo cerrado

relevo ondulado

CXbd3 – CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos argilosos textura média A moderado álicos fase

campo cerrado + LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos argilosos A moderado álicos

fase cerrado fase relevo plano e suave ondulado

GXbd – GLEISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos textura indiscriminada A moderado álicos fase campo

de várzea + LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos plínticos argilosos A moderado álicos fase

campo cerrado fase relevo plano

GMd – GLEISSOLOS MELÂNICOS Distróficos típicos textura indiscriminada A proeminente álicos +

GLEISSOLOS INDISCRIMINADOS fase vereda relevo plano

RQg – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Hidromórficos típicos A fraco e moderado álicos fase campo

cerrado relevo plano

RQo1 – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos fase cerrado relevo


RQo2 – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado + NEOSSOLOS

QUARTZARÊNICOS Hidromórficos típicos A fraco e moderado álicos fase campo cerrado relevo plano


80

RQo3 – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos + LATOSSOLOS

VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos textura média A moderado álicos fase cerrado relevo plano e

suave ondulado

RQo4 – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos + LATOSSOLOS

VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos textura média A moderado álicos fase cerrado relevo plano e

suave ondulado.

RQo5 – NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS Órticos típicos A fraco e moderado álicos fase campo cerrado e

cerrado relevo suave ondulado + CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos argilosos e textura média

A moderado álicos fase campo cerrado e cerrado relevo ondulado + NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos

típicos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos fase campo cerrado relevo ondulado

RUbe1 – NEOSSOLOS FLÚVICOS Tb Eutróficos típicos textura indiscriminada A moderado +

PLANOSSOLOS HÁPLICOS INDISCRIMINADOS fase caatinga hipoxerófila formação de vazante relevo

plano + GLEISSOLOS INDISCRIMINADOS fase campo de várzea relevo plano

RUbe2 – NEOSSOLOS FLÚVICOS Tb Eutróficos típicos textura indiscriminada A moderado fase floresta

subcaducifólia e perenifólia de várzea relevo plano + GLEISSOLOS INDISCRIMINADOS fase campo de

várzea relevo plano

RLd1 – NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos típicos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos fase

campo cerrado relevo forte ondulado

RLd2 – NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos típicos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos +

CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Distróficos típicos argiloso e textura média A moderado álicos fase campo

cerrado relevo ondulado e forte ondulado

RLd3 – NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos típicos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos fase

campo cerrado relevo forte ondulado + LATOSSOLOS VERMELHO AMARELOS Distróficos típicos argilosos

A moderado álicos + LATOSSOLOS VERMELHOS Distróficos típicos A moderado argilosos álicos fase

cerrado relevo suave ondulado

RLd4 – NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos típicos textura indiscriminada muito cascalhenta A fraco álicos

+ NEOSSOLOS LITÓLICOS Distróficos típicos textura indiscriminada A fraco e moderado álicos fase campo

cerrado relevo ondulado a escarpado

RLq – NEOSSOLOS LITÓLICOS Psamíticos típicos A fraco álicos + NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS

Órticos lépticos e típicos A fraco e moderado álicos fase campo cerrado relevo ondulado a escarpado

RLe1 – NEOSSOLOS LITÓLICOS Eutróficos chernossólicos + NEOSSOLOS LITÓLICOS EUTRÓFICOS

típicos A moderado ambos textura indiscriminada fase floresta caducifólia relevo montanhoso + NEOSSOLOS

LITÓLICOS Distróficos típicos A moderado, textura indiscriminada fase campo cerrado relevo montanhoso +

AFLORAMENTOS DE ROCHAS

RLe2 - NEOSSOLOS LITÓLICOS Eutróficos chernossólicos + NEOSSOLOS LITÓLICOS EUTRÓFICOS

típicos A moderado ambos textura indiscriminada + CAMBISSOLOS HÁPLICOS Tb Eutróficos lépticos e

típicos argilosos A moderado fase floresta caducifólia relevo ondulado e forte ondulado


81

Figura 3.18 – Mapa de classes de solo agrupadas da Bacia do Rio Paracatu. Fonte: a pesquisa.

3.5 – INTEGRAÇÃO PARCIAL DAS BASES DE ATRIBUTOS FÍSICOS

Agregando os dados espaciais de litoestratigrafia, geomorfologia e pedologia, e partindo das

correlações conceituais propostas pelo CETEC (1981) e de correlações estatísticas em Martins Junior

(2006), apresenta-se o Quadro 3.2. Com base nesse quadro, torna-se possível inferir os processos e

produtos que se correlacionam às formações de solo e relevo a partir dos efeitos eluviais, coluviais e

aluviais de intemperismo, transporte e deposição que agem sobre as litologias de origem.


82

Quadro 3.2 – Relações principais entre solos, geoformas, rochas e materiais de origem na Bacia do Paracatu.

Classes de Solos Superfícies

Geomórficas

Geologia Materiais de Origem

LVA, textura

argilosa

st TQda

Ku

Kmc

Depósitos de cobertura do Cretáceo Superior / Terciário Inferior

sto TQda

Eop

sa TQd

Eotm

Sedimentos detríticos pleistocênicos

pd

LVA plíntico

textura argilosa

d, st TQda

Ku


d TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos

LVA, textura

média

str Ka, Ku

Eop

Sedimentos detríticos provenientes da alteração de arenitos

cretáceos sto

sa TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos

LVd, textura

argilosa

st TQda

Ku

Kmc


sto TQda

Eop

sa TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos, com provável influência de

sedimentos, provenientes da alteração de rochas da F. Paraopeba soka Eop

LVd, textura

média

st Kmc Depósitos de cobertura do Cretáceo Superior / Terciário Inferior

sa Eotm

TQd


vx, pt, rv Eop Sedimentos detríticos provenientes da alteração de arenitos

cretáceos, com provável influência de sedimentos, provenientes

da alteração de rochas calcíferas da F. Paraopeba

LVe, textura

argilosa *

dissecação/

mistas

sa

Eop Sedimentos detríticos pleistocênicos provenientes da alteração de

rochas calcíferas da F. Paraopeba

TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos, com provável influência de

sedimentos, provenientes da alteração de rochas calcíferas da F.

Paraopeba soka Eop

LVe, textura

média

vx, pt, rv Eop Sedimentos detríticos provenientes da alteração de arenitos

cretáceos, com provável influência de sedimentos, provenientes

da alteração de rochas calcíferas da F. Paraopeba

soka TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos provenientes da alteração de


LVdf* st, rc, crv Kmc Sedimentos provenientes da alteração de rochas básicas da F.

Mata da Corda

PVAe, textura

média

soka TQd

Eop

Sedimentos detríticos pleistocênicos provenientes da alteração de


PVAe, textura

argilosa

dissecação/

mistas

Eop Sedimentos provenientes da alteração de rochas calcíferas

soka, sa

PVAe, textura

média/argilosa

soka TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos, provenientes da alteração de

rochas da F. Paraopeba

NV similar * dissecação/

mistas

Eop Sedimentos provenientes da alteração de rochas calcíferas da F.

Paraopeba

PLe vértico,

textura

siltosa/argilosa *

teka TKd Sedimentos detríticos pleistocênicos

PLd plíntico,

textura

siltosa/argilosa *

teka TKd Sedimentos detríticos pleistocênicos


83

Quadro 3.2 – Continuação

Classes de Solos Superfícies

Geomórficas

Geologia Materiais de Origem

CXbd, textura

argilosa e média

sto TQda

Eop, tm

Eomb

Rochas essencialmente ardosianas dos Grupos Bambuí

sa Eop, tm

dissecação/

mistas

CXe, textura

argilosa *

sa – soka Eop Sedimentos detríticos pleistocênicos, provenientes da alteração de

rochas calcíferas da F. Paraopeba Te TQd

tf, te Qa Sedimentos detríticos pleistocênicos e recentes, provenientes da

alteração de rochas calcíferas da F. Paraopeba

dissecação/

mistas

Eop Rochas ardosianas e calcárias da F. Paraopeba

RLd dissecação/

mistas

Eop

Eotm

pc

Ka, mc

Rochas essencialmente ardosianas, mas também quartzíticas e

areníticas do Pré-cambriano, Eo-cambriano e Cretáceo

(formações Aerado e Mata da Corda).

RLd,

concrecionário

dissecação/

mistas

Eop, tm

Pec

Rochas essencialmente ardosianas, provenientes do grupo

Bambuí, com influência dos materiais lateríticos, provenientes do

desmonte de níveis de acumulação

RLd arenoso dissecação/

mistas

Ka, Ku Arenitos Cretáceos

RLe* dissecação/

mistas

Eop Rochas ardosianas e calcárias da F. Paraopeba

GMd ve Qa Sedimentos recentes colúvio-aluviais

GXbd, textura

argilosa

d TQda

Ku

TQd


RQg d TQd

Eotm


sa

RUbe pt, tf Qa Sedimentos aluviais recentes

RQo d TQd Sedimentos detríticos pleistocênicos

sa

sto Eop, tm Sedimentos provenientes da alteração de arenitos cretáceos

str Ka, Ku

dissecação

V* tf, pf, sa TQd, Qa Sedimentos pleistocênicos e recentes, detríticos e aluviais,

provenientes da alteração de rochas calcíferas da F. Paraopeba

NV* st, rc, crv Kmc Sedimentos provenientes de rochas básicas da F. Mata da Corda

LVef* st, rc, crv Kmc Sedimentos provenientes de rochas básicas da F. Mata da Corda

*Classes de solo com representatividade em nível de inclusão – sem representação cartográfica para a escala do

mapa da Figura 3.17. Para esses solos: NV= nitossolos vermelhos; PL= planossolos; V = vertissolos; f= atributo

férrico (teores de teores de 180g/kg a < 360g/kg de solo).


84

As variáveis morfométricas de drenagem (densidade de drenagem, taxa de bifurcação, índice

de compacidade gravelius, altitude média e variação de altitude) e as coberturas de litoestratigrafia,

geomorfologia e pedologia foram calculadas por sub-bacias e interpretadas por técnicas estatísticas de

análise de agrupamento (cluster), cujo produto cartográfico encontra-se na Figura 3.19. O trabalho foi

realizado junto à equipe de pesquisa do CETEC-MG, UFOP e IGA. Por meio desse mapa, é possível

inferir uma diferenciação preliminar dos sistemas geoambientais dispostos ao longo da bacia. A

análise conjunta de pedologia e morfometria mostra contraste significativo entre o Leste da bacia, o

Oeste da bacia e o extremo Noroeste. Também é possível notar, no mapa de integração geral, como as

características das cabeceiras da bacia diferenciam-se das baixadas nas entre-bacias de 2ª e 3ª ordem.


85

Figura 3.19 – Análise de agrupamento das Sub-Bacias do Rio Paracatu, com as variáveis de morfometria,

litoestratigrafia, geomorfologia e pedologia. Fonte: a pesquisa.


86

3.6 – CLIMA

A bacia hidrográfica do Rio Paracatu apresenta clima megatérmico chuvoso do tipo Aw

(IGAM 2006). Trata-se de um clima tropical chuvoso típico, com temperaturas elevadas, e

precipitação de oscilação unimodal concentrada no período de outubro a abril, quando chove em

média 93% do total anual (Mulholland 2009).

A influência do anticiclone semifixo do Atlântico Sul e a massa de ar tropical continental são

responsáveis pela estabilidade do tempo na região, com predomínio de dias ensolarados

(RURALMINAS 1996). Todavia, esses sistemas influenciam pouco no regime pluviométrico, em

virtude efeito da continentalidade sobre os teores de umidade oriundos das frentes oceânicas, bem

como pela barreira orográfica do Espinhaço (RURALMINAS 1996).

As correntes perturbadas de sul atingem a Bacia na estação do inverno, causando abaixamento

temporário da temperatura (RURALMINAS 1996). Todavia, não provocam alteração da pluviosidade,

pois seu trajeto continental extenso já lhe retirou o excesso de umidade.

A pluviosidade é praticamente comandada pelas correntes perturbadas de oeste, advindas por

linhas de instabilidade tropical (RURALMINAS 1996). As linhas de instabilidade se formam por

depressões barométricas induzidas de dorsais de altas (Gamache & Houze Junior 1982, Dias 1987),

habitualmente sobre os estados de Mato Grosso e Goiás, deslocando-se em rajadas para o oeste de

Minas Gerais. Tais dados condizem com os ventos predominantes na direção E e NE para a bacia

(RURALMINAS 1996).

Com base nos dados das estações pluviométricas e climatológicas apresentados por

RURALMINAS (1996) e por Nunes & Nascimento (2004), em acordância com os aspectos de gênese

climática, é possível deduzir uma forte correlação espacial entre os atributos climáticos. Dessa forma,

percebe-se que, partindo dos limites das cabeceiras a noroeste, oeste e sudoeste, seguindo na direção

das bacias de leste e da foz a nordeste, constatam-se as seguintes tendências:

- os totais precipitados normais do período chuvoso são decrescentes de 1350mm para 900mm;

- a temperatura média anual aumenta em apenas 2ºC (de 22°C a 24°C), obedecendo a controle

topográfico, sem variações latitudinais significativas;

- a umidade relativa do ar média anual aumenta, de 69% para 79,4%;

- a insolação média anual é crescente, com 2.106,8 horas em Paracatu e com 2.596,1 horas em

João Pinheiro.

- a nebulosidade é decrescente; com média de 5,7 décimos de céu descoberto em Paracatu e 5,2

décimos em João Pinheiro e Bonfinópolis.

- as taxas de evapotranspiração potencial são crescentes, de 1000mm para 1350mm;

- as taxas de evapotranspiração real são crescentes, com 823,9mm em Cabeceiras e com

1.036,2mm em Cachoeira Paredão;


87

- o excesso hídrico diminui (na estação úmida), com 738,3mm em Guarda-Mor e com 143,5mm

em Porto Alegre;

- o déficit hídrico aumenta (na estação seca), com 132,1mm em Guarda-Mor e com 498,5mm em

Porto Alegre;

- aumento na frequência de veranicos de 5 e de 10 dias.

Em virtude do número de estações pluviométricas ser mais bem distribuído que o de estações

climatológicas, essa variação espacial dos atributos climáticos pode ser observada de forma integrada

pelo mapa de pluviosidade (Figura 3.20).


88

Figura 3.20 – Mapa de pluviosidade normal anual na Bacia do Paracatu, com base nos dados de Nunes &

Nascimento (2004). Fonte: a pesquisa.


89

3.7 – COBERTURA VEGETAL E USO DO SOLO

A Bacia do Rio Paracatu encontra-se sobre o Bioma Cerrado. Os tipos de vegetação existente

são: veredas, cerradão, campo cerrado, parque de cerrado. Também estão presentes na sub-bacia,

ecossistemas de mata fluvial ciliar e mata seca (CETEC 1989), bem como sistemas hidromórficos

como lagoas marginais e campos hidromórficos (RURALMINAS 1996).

Até 1975, como evidenciado por análise de imagens de satélite Landsat 1 (Vasconcelos 2010),

predominava na maior parte do Paracatu, uma região ainda conhecida como Sertões, ou seja, vastas

áreas utilizadas para pecuária extensiva de baixa tecnologia, em pastagens naturais (CETEC 1981).

Os processos de conversão de uso do solo na região foram iniciados pelo reflorestamento de

Pinus e Eucaliptus, respaldado pela Lei Federal nº 5.106, de 1966, que concedia incentivos fiscais a

essas atividades (Gonçalves 2006, Vasconcelos 2009). O relativamente irrisório preço das terras foi

um dos motivos determinantes na ocupação dos cerrados (Silva 2000). Com os programas e incentivos

de ocupação do Noroeste de Minas Gerais, a partir da década de 1970, houve uma aceleração brusca

da expansão agropecuária na região.

As condições planas do relevo permitiram o uso de mecanização agrícola, modificando-se

rapidamente a paisagem através da retirada expressiva da cobertura vegetal natural (Silva 2000).

Apesar de a ocupação maciça ter se passado nas décadas de 1970 e de 1980, ainda hoje existe um

movimento de expansão da área cultivada e intensificação do uso de recursos naturais, buscando

atingir níveis produção mais elevados (Vasconcelos 2009).

Em um primeiro momento, predominou a agricultura de sequeiro, nos vales de maior aptidão

agrícola (Andrade 2007), enquanto a associação pecuária/carvoejamento avançava por frente ao

Cerrado, rumo às cabeceiras das bacias hidrográficas. A partir da década de 1980, a Companhia de

Produção Agrícola (Campo) empregou a uma estratégia de arregimentar agricultores de outras regiões

do país (especialmente a Região Sul), fornecendo assistência técnica e trabalhando com

cooperativismo rural, tornando possível o estabelecimento de projetos agrícolas de irrigação mais

modernos (Moreira 2006).

Na década 1990, as margens de lucro para o agronegócio tornaram-se cada vez mais estreitas,

não sendo difícil observar o resultado desse cenário econômico sobre a viabilidade da agricultura de

sequeiro tradicional. Como resultado, observa-se na Bacia do Paracatu o abandono de extensas áreas

de agricultura de sequeiro (Andrade 2007). Torna-se um cenário de ocupação do solo contrastante, em

que a agricultura irrigada procura avançar sobre as áreas aptas, em busca de ganhos de escala,

ganhando espaço sobre as outras formas tradicionais de ocupação do solo, que se tornaram

praticamente inviáveis. Nas áreas onde não se consegue instalar a agricultura irrigada, observa-se o

impasse quanto a qual deve ser o seu uso adequado – e na falta de outra atividade, retorna-se algumas

vezes ao uso para pecuária (Andrade 2007).


90

Segundo dados de 1998 (Dino 2001), a porção Oeste da bacia do Paracatu, onde se encontram

as sub-bacias de Entre-Ribeiros e do Rio Preto, era mais desenvolvida e mais ocupada do que a porção

Leste, por possuir clima e solos mais aptos à produção agropecuária. Justamente nessa região estão

concentradas as maiores cidades do Noroeste de Minas.

A partir do ano de 2001, o cenário econômico nacional e internacional tornou-se ainda mais

favorável à expansão da frente agrícola irrigada do Noroeste de Minas Gerais. A securitização e

renegociação de dívidas agrárias também contribuíram para esse novo pulso de desenvolvimento

(Andrade 2007). Na região Noroeste de Minas, de acordo com a pesquisa agrícola do IBGE, a área

plantada por agricultura temporária ocupava em 1996 a extensão próxima de 350.000ha, chegando a

mais de 600.000ha em 2005. Isso equivale a um crescimento de 250.000ha em menos de uma década,

ou seja, um aumento de área equivalente acima de 70%. Schmidt et al. (2004) confirmam que, no ano

de 2002, o Noroeste de Minas Gerais possuía a maior concentração de pivôs de irrigação circulares do

Sudeste brasileiro.

Martins Junior (2006), Andrade (2007), Vasconcelos (2009), Vasconcelos (2010) e Alvarenga

(2010) conduziram estudos detalhados sobre os impactos ambientais ocasionados pela expansão das

atividades agropecuárias na Bacia de Entre-Ribeiros. Os principais vetores de impacto identificados

foram o desmatamento extensivo das áreas de cerrado com redução de 69,99% de 1975 a 2007

(Vasconcelos 2010), levando à sua consequente fragmentação; bem como também o uso intensivo de

água para irrigação. Outros impactos relevantes, em áreas determinadas, foram a erosão laminar e a

intervenção de drenagem e/ou barramentos em veredas e lagoas marginais.

Nos anos de 2005 a 2007, a conversão para uso do solo agropecuário continuou acelerada no

Município de Paracatu. De acordo com os dados de Carvalho & Scolforo (2008), o Município de

Paracatu, neste período está entre os quatro municípios mineiros que mais apresentaram incremento de

área utilizada para agricultura e, ainda, está entre os sete municípios que mais converteram seu uso do

solo para a pecuária.

Os mapas de vegetação e uso do solo da Bacia do Rio Paracatu, para os anos de 1999 e 2007,

são apresentados nas Figuras 3.21 e 3.22. Apesar das metodologias de classificação supervisionadas

não tornarem as classes de cobertura vegetal estritamente comparáveis, é possível perceber o avanço

da ocupação antrópica sobre as áreas de cerrado.

Vasconcelos (2010) sintetiza os seguintes processos e tendências para a região, entre os

períodos de 1975 a 2008:

1) Ecossistemas Nativos:

a. Regeneração de florestas em terrenos de ravinas relativos a pastagens abandonadas,

especialmente em áreas declivosas, por se mostrarem inadequadas para essa atividade econômica

(Latuf 2007).


91

b. Relativa conservação de algumas áreas de preservação permanente de matas ciliares e

terrenos de inclinação elevada, além de algumas áreas de reserva legal.

2) Agropecuária de baixa e média tecnologia.

a. Avanço das áreas de cultivo de sequeiro sobre as áreas de cerrado, no período dentre 1985

a 2000 (Latuf 2007).

b. Abandono recente das áreas de cultivo de sequeiro com baixo potencial de conversão para

áreas irrigadas (Andrade 2007).

3) Assentamentos de Reforma Agrária (a partir da década de 1990)

a. Mosaico heterogêneo de paisagem nas áreas loteadas, com grande variação temporal de

uso, devido à constante troca e venda de lotes.

b. Soltio generalizado de gado nas Reservas Legais e Áreas de Preservação Permanente

relativas a cerrados degradados em diferentes estágios de regeneração (Universidade Federal de

Viçosa/Funarbe 2004, 2005a, 2005b, 2005c, 2006).

c. Ciclos de desmate vinculados a autorizações de desmate e financiamento rural autorizados

pelo Incra.

4) Agricultura Irrigada de Alta Tecnologia.

a. Expansão das áreas de pivôs centrais, vinculada historicamente a ciclos de financiamento

rural e a renegociações de dívidas.

b. Aumento na quantidade de barragens de pequeno porte para irrigação (Latuf 2007),

inclusive em áreas de veredas (Andrade 2007) e lagoas marginais (Andrade 2007).

c. Os únicos remanescentes preservados, em meio à área de maior predominância de projetos

de irrigação, correspondiam às delimitações de reservas legais (Assad et al. 1991 e 1992). Em

muitos casos nem mesmo foram respeitadas as áreas de proteção permanente das margens dos

cursos d’água (Assad et al. 1991, 1992).

5) Áreas Alagadas.

a. Diminuição das áreas alagadas, pela drenagem para agricultura tradicional e irrigada,

especialmente nas áreas de baixada da bacia.


92

Figura 3.21 – Mapa de vegetação e uso do solo para o ano de 1999, na Bacia do Rio Paracatu. Obtido por meio

de classificação supervisionada de imagens Landsat. Fonte: Silva (2004)


93

Figura 3.22 – Mapa de vegetação e uso do solo da porção mineira da Bacia do Rio Paracatu, para o ano de 2007.

Obtido por meio de classificação supervisionada de imagens Landsat 5. Fonte: a pesquisa.


94

3.7.1 – Uso de Recursos Hídricos

Com a expansão da frente agrícola irrigada, a utilização dos recursos hídricos em

determinadas áreas da Bacia do Rio Paracatu chegou a um nível crítico, especialmente nas sub-bacias

de Entre-Ribeiros e Rio Preto (RURALMINAS 1996, Dino 2001). Em períodos de maior estiagem,

chegou-se inclusive a conflitos entre os agricultores pelos recursos hídricos escassos (Pruski et al.

2007). Nessas ocasiões em que não há recurso hídrico o suficiente para atender à demanda, quando os

agricultores disputam a água entre si, pode-se perceber um custo produtivo ocasionado pela escassez

de recursos hídricos. Afinal, por não haver água para todos produzirem, alguns terão que deixar de

utilizar do privilégio produtivo da irrigação, ao menos na escala em que precisariam. Sem contar os

prejuízos ambientais drásticos causados pela redução da vazão dos rios, muito abaixo da vazão

ecológica necessária para a manutenção dos ecossistemas aquáticos e terrestres associados.

Os maiores conflitos por uso de água, bem como os maiores impactos ambientais, tendem a

ocorrer nos anos em que há grandes estiagens (com a consequente baixa na vazão dos rios), como nos

períodos de 1987-89, de 1996 e de 1998, conforme informam as estações fluviométricas localizadas na

Bacia do Rio Paracatu (Carvalho et al. 2004, Latuf 2007). Além desses dois períodos, como atestado

pela ANA (2003), no ano de 2003, houve notícia de períodos em que o leito do Ribeirão Entre-

Ribeiros secou. Relatos da população do Município de Paracatu colhidos em Martins Junior (2006)

também confirmam essa informação.

3.8 – HIDROGEOLOGIA

O funcionamento geral dos sistemas hidrogeológicos e das principais áreas de recarga na

Bacia do São Francisco e do Noroeste de Minas Gerais são apresentados nos estudos do Planoroeste II

(CETEC 1981) e em Ramos & Paixão (2004). Os estudos mais regionalizados das zonas de recarga da

bacia do Paracatu foram realizados por RURALMINAS (1996) e Martins Junior (2009). Esses estudos

foram importantes por indicar quais unidades geoambientais (conjugando litoestratigrafia,

geomorfologia, pedologia e pluviometria) seriam mais importantes para recarga dos aquíferos da

Bacia do Rio Paracatu. Os sistemas aquíferos, propostos por RURALMINAS (1996) são apresentados

no Quadro 3.3 e no mapa da Figura 2.23. O funcionamento hidrológico e hidrogeológico dos sistemas

hídricos agrupado preliminarmente por áreas homogêneas encontra-se na Figura 2.24.


95

Quadro 3.3 – Tipologia de rochas portadoras de sistemas aquíferos da Bacia do Paracatu. Fonte:

RURALMINAS (1996)

Tipologia de rochas

portadoras de sistemas

aquíferos

Ocorrência

na Bacia

Litologia Predominante e Unidades Geológicas Associadas

GRANULAR 41,3%

Aquíferos

quaternários

(5,4%) Depósitos aluviais (Qal) – areias, siltes, argilas e cascalhos

Aquíferos

Terciário-

Quaternários

(25,9%) Coluviões e coberturas detríticas – areias finas a médias com

argilas, às vezes lateritizadas, e cascalheiras (TQC)

Aquíferos

Cretáceos

(10%) Fm. Mata da Corda, Fm. Urucuia e Fm. Areado – arenitos

predominantemente finos; secundariamente conglomerados;

argilitos e siltitos intercalados e tufitos (K)

CÁRSTICO 6,7% Fm. Vazante e Fm. Paraopeba do Gp. Bambuí – fácies

carbonatada calcários e dolomitos, com intercalações

argilosas (CaPeB)

CÁRSTICO-FISSURADO 33,6% Fm. Paraopeba do Gp. Bambuí – fácies argilo-carbonatada a

pelítica (ardósias, meta-argilitos, meta-siltitos e margas, com

intercalações de rochas carbonáticas) (PeB)

FISSURADO 18,4% Rochas do Gp. Canastra e Fm. Paracatu – quartzitos e filitos

Fm. Paranoá (filitos e quartzitos grosseiros

interestratificados)

Fm. Três Marias (arcósios predominantemente) (PeC)

Com base nas análises físico-químicas coletadas nos leitos da Bacia do Paracatu no período de

águas baixas pelo CETEC (1981), cotejada com a litologia das sub-bacias, é possível inferir a

influência dos principais aquíferos contribuintes na assinatura geoquímica dos cursos de água. Os

parâmetros analisados foram pH, condutividade elétrica (relacionada a sólidos dissolvidos), conteúdo

de sódio, dureza, razão cálcio/magnésio, concentração de cloretos e sulfatos. Essa correlação pode ser

sintetizada no Quadro 3.4.

Por meio do Método Gráfico de Barnes (1939), a RURALMINAS (1996) estimou que, para a

bacia do Rio Paracatu há uma contribuição de 55% dos aquíferos para a manutenção da vazão dos

cursos d’água. Essa contribuição aumenta na medida em que o curso d’água apresenta mais áreas de

recarga de arenitos cretáceos e de sedimentos de cobertura terciário-quaternária nos planaltos de

altitude (CETEC 1981) – observação que fundamenta a escolha dessas áreas para a delimitação das

zonas preferenciais de recarga dessa bacia hidrográfica (RURALMINAS 1996). Ramos e Paixão

(2004) e Mourão (2001) também destacam a importância dos aquíferos areníticos para a perenização

dos rios da Bacia do São Francisco. O CETEC (1981), ao executar o Método Gráfico de Barnes

(1939) para separação do escoamento subterrâneo, considerou que a infiltração e contribuição

proveniente das formações fraturadas e cársticas do aquífero Bambuí seria muito reduzida ou

praticamente nula, quando comparada aos aquíferos granulares.


96

Figura 3.23 – Litologia superficial portadora de sistemas aquíferos da Bacia do Paracatu. Adaptado de RURALMINAS (1996).


97

Figura 3.24 – Delimitação das regiões homogêneas dos sistemas hídricos na bacia do Paracatu. Fonte: Euclydes et

al. 2004, apud Novaes 2005.

Quadro 3.4 – Litologia dos aquíferos preponderantes sobre a assinatura hidrogeoquímica dos cursos de água na

Bacia do Paracatu.

Sub-Bacia (De montante para jusante, conforme

confluem para a foz do Rio Paracatu)

Litologia de aquífero preponderante sobre a

Assinatura Hidrogeoquímica

Santa Catarina Calcário e Dolomito

Alto Paracatu Dolomito

Escuro e Escurinho Coberturas detríticas

Paracatu (Estação da Ponte da BR-040) Diluição mista entre calcário, dolomito e coberturas

detríticas

Prata Formação Aerado

Riacho dos Poções Sedimentos TQD

Preto Calcário e Dolomito

Entre-Ribeiros Calcário e Dolomito

Médio Paracatu Diluição entre calcário, dolomito e coberturas

detríticas

Sono Formações Aerado e Urucuia

Sub-bacias da margem esquerda do Baixo Paracatu Formações arenosas cretáceas ou terciário-

quaternárias

Baixo Paracatu Arenitos Cretáceos e sedimentos TQD


98

As unidades geológicas da Formação Areado (Período Cretáceo) caracterizam-se por aquíferos

livres que fornecem significativa quantidade de água por meio de fontes de encosta (CETEC 1981). São

formadas por arenitos espessos (até 140 metros) e repousam diretamente sobre substrato relativamente

menos permeável do grupo Bambuí (Período Eo-Cambriano) (CETEC 1981). Entretanto, as mesofraturas

subjacentes identificadas na formação Bambuí podem aumentar a complexidade desses aquíferos através

da combinação de aquíferos granulares com aquíferos fraturados sotopostos (Martins Junior et al. 2006).

A Formação Mata da Corda, com até 100 metros de espessura, também forma aquífero poroso, sobreposto

à Formação Aerado (RURALMINAS 1996).

Morfologicamente, os aquíferos porosos de cobertura terciário-quaternária mais antigos jazem sob

parte dos Planaltos Residuais do São Francisco, formando superfícies tabulares em cotas acima de 900m

(Andrade 2007). No caso da Bacia do Paracatu, trata-se de superfícies tabulares pouco retrabalhadas, com

praticamente ausência de drenagem, o que caracteriza uma espessa camada sedimentar com elevada

capacidade de infiltração potencial (CETEC 1981). As áreas de descarga principais situam-se ao sopé das

elevações, ao longo do flanco ou rebordo das chapadas, no contato do aquífero com o substrato

impermeável. Esses aquíferos possuem espessura média de 10m, embora excepcionalmente alcancem 30

metros (RURALMINAS 1996), havendo registro de até 80 metros (Mourão 2001).

Os aquíferos sedimentares terciário-quaternários mais recentes, que se localizam em regiões nas

planícies de baixada da Bacia do Rio Paracatu, recobrem os pelitos de baixa permeabilidade do Grupo

Bambuí; é observada frequentemente a exsudação na área de contato entre essas duas litologias (CETEC

1981, Mourão 2001). Pela geomorfologia predominante de superfícies de aplainamento para essa litologia

(Andrade 2007), pode-se hipotetizar a existência de fluxos de base locais e regionais, quando se verifica

uma conexão hidráulica entre esses aquíferos e os rios – dessa forma, os aquíferos funcionam como

reguladores das vazões desses cursos d’água (CETEC 1981). Seu potencial de armazenamento de água é

menor que nos demais aquíferos porosos da bacia, em virtude da pouca espessura – em média de 5 metros

(RURALMINAS 1996), salvo em depressões (até 100 metros) (Mourão 2001).


99

Em determinadas zonas planas de latossolo presentes sobre o aquífero sedimentar terciário-

quaternário, bem como sobre toda a planície de inundação do médio-baixo Paracatu, há zonas com alta

densidade de lagoas marginais e áreas alagadas temporárias. De acordo com RURALMINAS (1996),

alguns desses corpos hídricos se devem a afloramentos do aquífero freático, e outros se devem ao aporte

de inundação em abaciamentos e depressões rasas sobre formações argilosas relativamente impermeáveis.

Apesar da forte perda de água por evaporação - o que indica o caráter intermitente desses corpos d’água

(CETEC 1981), essas áreas alagadas contribuem lentamente para os fluxos subsuperficiais. Nos casos em

que há conexão direta com o aquífero freático, todavia, essas áreas alagáveis podem evidenciar zonas de

descarga de aquíferos.

Os aquíferos fissurados correspondem especialmente aos Grupos Bambuí e Canastra; e pelas

Formações Paracatu, Paranoá e Três Marias. Caracterizam-se por apresentar permeabilidade de fissuras e

diáclases. A potencialidade destas rochas para armazenamento e circulação hídrica depende da extensão,

continuidade e interligação dos fraturamentos, bem como da abertura ou volume de vazios no interior

dessas estruturas. As possibilidades de infiltração direta de água nestas rochas-reservatórios a partir das

águas pluviais são reduzidas, dado que as descontinuidades de fraturas constituem feições relativamente

localizadas (Mourão 2001). A recarga se dá pela infiltração vertical descendente através do freático

superior ou de infiltração mais profunda do capeamento sedimentar cretáceo e terciário-quaternário, bem

como pelos pontos de coincidência fratura-drenagem, ou seja, através dos leitos dos cursos d’água

controlados por direções de fratura (RURALMINAS 1996).

Os árcósios da Formação Três Marias, por sua matriz arenosa, apresentam potencial de

armazenamento relativamente maior do que os demais sistemas de aquíferos fissurados da bacia. Todavia,

a cimentação feldspática e argilosa entremeante à matriz arenosa limita bastante o potencial aquífero,

quando comparado aos aquíferos porosos das formações Areado, Urucuia e Mata da Corda. A

RURALMINAS (1996) ressalta que a análise do coeficiente de recessão na área de contribuição da

Formação Três Marias evidencia o potencial limitado dessa litologia como portadora de aquíferos.


100

Os aquíferos cársticos da Bacia do Paracatu correspondem predominantemente a áreas

geomorfológicas de cristas e vertentes encaixadas (Andrade 2007) de declividade acentuada. Como se

distribuem pela Zona de Deformação, submetida a forte tectonismo (falhamentos de empurrão, falhas

transcorrentes e estruturas de dobramentos), pressupõe-se um alto grau de fraturamento. Ademais, a

presença de dolinas, cavernas e sumidouros indica um desenvolvimento endocárstico. Em vista disso,

pressupõe-se que tais aquíferos possam permitir um fluxo hidrogeológico significativo. Todavia, em

função da expressividade do escoamento em dutos inerentes às formas cársticas evoluídas, seus aquíferos

apresentariam recessão mais acentuada, esgotando-se mais rapidamente e provendo, pois, menos água às

nascentes durante o ápice do período de estiagem.

A Formação Paraopeba representa uma complexa estratigrafia que combina fácies fissurais

pelíticas com fácies cársticas. Na parte ocidental, há um predomínio maior de fácies carbonatadas

(RURALMINAS 1996). As características hidrogeológicas, por conseguinte, apresentam atributos ora

cársticos, ora fissurais, ora de caráter misto. Mourão (2001) aponta poços que atingiram reservas

expressivas de aquíferos cársticos sotopostos a acamamentos impermeáveis fraturados do Grupo Bambuí,

na Bacia do Paracatu, ressaltando a importância da comunicação entre os dois meios fraturados.

Os aquíferos de depostos aluviais do quaternário são encontrados de forma generalizada ao longo

da rede de drenagem, nas planícies de inundação e terraços. Constituem zonas ativas de troca de água,

recebendo recarga dos rios nos períodos de águas altas, com restituição nos períodos de estiagem (Mourão

2001).

Realizadas as observações sobre cada sistema de rochas portadoras de aquífero, ainda remanesce o

interesse em estimar o porte das reservas aquíferas da Bacia do Rio Paracatu. RURALMINAS (1996)

estimou as reservas permanentes (ou acumuladas) dos aquíferos por meio da seguinte equação:

Rp = A x Ho x

onde:

A = área de ocorrência do aquífero em m2

Ho = Espessura saturada estimada em metros

= Porosidade efetiva estimada

As estimativas dos valores de A, HO e encontram-se na Tabela 3.1.


101

Tabela 3.1 – Estimativa de área, espessura saturada em metros e porosidade efetiva estimada para os sistemas de

rochas portadoras de aquíferos na Bacia do Rio Paracatu

Sistema Aquífero Área (em km2) Ho (em metros)

Aluvial – Qal 2.463, 7 E + 6 5 0,1

Cobertura Terciário-

Quaternária – TQd

11.816, 8 E + 6 3 0,05

Creácicos – K 4.562,5 E + 6 60 0,07

Cársticos 3.056 E + 6 60 0,001

Fissurados 38.006 E + 6 60 0,001

Dessa forma, as reservas permanentes ou acumuladas seriam iguais a:

Qal = 1,23 E+9 m3

TQc = 1,77 E+9 m3

K = 19,1 E+9 m3

CaPB = 0,18 E+9 m3

PB+PBC = 2,28 E+9 m3

___________

Total 24,5 x E+9m3

Com base nas estimativas de escoamento de fluxo de base (Método Gráfico de Barnes (1939)) a

RURALMINAS (1996) estimou as reservas reguladoras como 8.022 E + 6 m3 anuais. A estimativa foi

comparada à capacidade de armazenamento pela análise de recessão do aquífero (Método de Maillet

(1905)), a qual chegou a um resultado mais conservador, na ordem de 5.764 E + 6 m3 por ano. Ambas às

estimativas referem-se aos resultados da Estação Porto Alegre (mais a jusante na bacia), com área de

drenagem de 42.367 km2.

3.9 – SÍNTESE

A Estratigrafia da Bacia do Rio Paracatu condiciona distintos sistemas de rochas portadoras de

aquíferos. Os acamamentos sedimentares profundos (cretáceos, e coberturas detríticas terciário-

quaternárias nos planaltos de cabeceira) apresentam-se como principais áreas potenciais para recarga e

armazenamento das águas subterrâneas. As coberturas detríticas terciário-quaternárias rasas de baixada,

assim como as coberturas aluviais, possivelmente possuem um papel secundário, mais voltado à regulação

de vazões.


102

Os sistemas aquíferos ligados a acamamentos cársticos e metamórficos dependem bastante da

heterogeneidade espacial proveniente da história geológica estrutural ligada à formação da Bacia do Rio

Paracatu. Nesse contexto, as estruturas rúpteis e dúcteis demandam uma atenção particular.

A configuração espacial dos atributos climáticos e de geomorfologia fluvial (variáveis

morfométricas) apresenta uma gradual transição das características e processos geoambientais no percurso

das cabeceiras para a foz da Bacia do Rio Paracatu, demonstrando inclusive a gradação de processos

locais e regionais hidrogeológicos. A distribuição cartográfica de Geomorfologia e Solos correlaciona-se

espacialmente, por um viés, com as bases litoestratigráficas (relativo aos processos de edafização e de

formação do relevo), embora também apresente uma forte correlação com a transição geoambiental da

cabeceira para foz.


103

CAPÍTULO 4

ESTADO DA ARTE

Neste capítulo apresenta-se a fundamentação teórica referente às metodologias utilizadas nesta

tese.

4.1 – DIAGNÓSTICO AMBIENTAL EXPEDITO

Relevantes à segurança da recarga de aquíferos são os instrumentos da Política Nacional de Meio

Ambiente que envolvem atuação local por parte dos agentes dos órgãos ambientais ou do técnico

responsável pelo relatório técnico. Entre esses instrumentos, estão a fiscalização, as autorizações de

desmate, a averbação de reservas legais, os relatórios técnicos para outorga de uso da água, entre outros. A

característica básica desses instrumentos é seu caráter expedito (poucos dias), realizado usualmente por

apenas um profissional, com uma fase preparatória de escritório, uma visita de campo e, por fim, a

apresentação de um relatório com as conclusões.

Os protocolos de diagnóstico expedito são parte dos métodos de Avaliação de Impacto Ambiental

(AIA), um dos instrumentos da Política Nacional de Meio Ambiente. Dentre os métodos de diagnósticos

expeditos aceitos na AIA, o método proposto nesta seção enfoca o de planilhas de verificação ponderada

(Lohani et al. 1997). As planilhas de verificação (checklist) são uma listagem de características ambientais

e possíveis impactos e riscos, a serem observados pelo profissional de campo e descritos em uma tabela

padronizada. Nessa tabela, cada característica observada remeterá a um peso numérico específico,

estabelecido em um gabarito anexo. Completado o preenchimento das planilhas de verificação, um cálculo

matemático simples sobre os pesos numéricos enquadra a localidade em determinado grau de qualidade ou

risco ambiental.

As planilhas de verificação ponderadas são de fácil aprendizagem e aplicação em campo. Elas têm

como principal objetivo orientar a atuação dos profissionais em campo, de forma a não olvidarem os

aspectos essenciais necessários de análise. Adicionalmente, o fato de produzir informações padronizadas

possibilita futuros estudos comparativos, por meio de programas de estatística, banco de dados e Sistemas

de Informação Geográfica – SIG. Além da aplicação em casos concretos, técnicas de diagnóstico

ambiental expedito têm bom potencial de utilização como instrumento de aprendizado para introduzir

profissionais e estudantes a contextos específicos de avaliação ambiental (Callisto et al. 2002, Abreu et al.

2006).


104

No Reino Unido, planilhas ponderadas de verificação têm sido usadas sistematicamente como

instrumentos de avaliação para segurança de recarga de aquíferos. Seu uso permite uma avaliação

preliminar a baixo custo, permitindo triar quais serão os casos que merecem uma atenção especial para

atuação do poder público ou quanto à necessidade ou não de estudos mais detalhados. A United Kingdom

Environmental Protection Agency (2008) utiliza planilhas de verificação sistematizadas para autorização

de uso de água subterrânea, avaliação de contaminação hidrogeológica por aterros sanitários e, ainda,

remediação de aquíferos contaminados.

Em uma avaliação ambiental expedita de campo, torna-se essencial a delimitação de áreas

prováveis de maior potencial de recarga. Em uma abordagem voltada a contextos de recarga locais, a

possibilidade técnica de inferências sobre piezometria, recarga e descarga dos aquíferos freáticos por meio

do controle altimétrico de nascentes foi elucidada por Rennó & Soares (2003). Souza & Fernandes (2000),

em outra abordagem consonante, propõem a delimitação de áreas de recarga, transmissividade

(transiência) e descarga por critérios de declividade e topologia altimétrica. As proposições de Rennó &

Soares (2003) e de Souza & Fernandes (2000) ancoram-se no princípio de que, em bacias de rios perenes,

a movimentação da água nos sistemas aquíferos existentes obedece a um acentuado controle topográfico,

com linhas de fluxo convergentes em direção aos drenos principais, indicando que os cursos d’água

principais têm caráter efluente, ou seja, recebem contribuições das águas subterrâneas (CETEC 1981).

O enfoque nas áreas de recarga altimetricamente acima das surgências privilegia a gestão de

aquíferos rasos, em meso e micro escalas, apresentando grande potencial para a resolução de conflitos.

Lima (2010) atenta que grande parte dos conflitos por uso da água no Brasil encontram-se em sistemas

hídricos de microbacias, por serem mais sensíveis ao efeito das práticas de uso da água e do solo sobre as

reservas hídricas limitadas, contrastando comumente com os leitos e aquíferos aluviais dos grandes rios a

jusante ainda apresentando vazões disponíveis para novos usos. Shah (2010), na mesma linha de

raciocínio mostra que, na Índia, os programas de gestão de infiltração e gerenciamento comunitário de

águas subterrâneas para irrigação alcançaram muito mais êxito em aquíferos rasos localizados, do que nas

áreas de extensos aquíferos porosos. Nos aquíferos de microescala, os usuários e a população observam

mais facilmente os efeitos do incremento das recargas na vazão das surgências e na vazão disponível para

os poços (Shah 2010; Lima 2010).


105

4.2 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE RECARGA

DE AQUÍFEROS

Entre as técnicas mais amplamente utilizadas para análise de recarga de aquíferos, encontram-se os

métodos de campo (com uso de piezômetros, lisímetros, traçadores, entre outros) e os métodos por

inferência indireta (como balanço hídrico e avaliação de hidrógrafas). O emprego de métodos de campo

para grandes bacias, além de envolver custos elevados quanto à rede de amostragem necessária, ainda gera

incertezas em virtude da heterogeneidade espacial dos processos hidrogeológicos. Ao passo que os

métodos indiretos, apesar de úteis para uma avaliação da recarga em bacias hidrográficas, ainda

apresentam a lacuna de não avaliar as diferenciações dos atributos ambientais (solo, geomorfologia e

litoestratigrafia) intrabacia e interbacias.

Como uma etapa anterior ao emprego dos métodos diretos e indiretos de estimativa de recarga,

Scanlon et al. (2002) sugerem que seja elaborada uma modelagem conceitual de recarga em relação aos

atributos fisiográficos das bacias hidrogeológicas. Além de permitir uma compreensão preliminar dos

processos hidrogeológicos em curso, essa modelagem também ajuda na escolha e no planejamento de

estudos subsequentes mais aprofundados de inferência indireta e/ou direta. Todavia, em países em

desenvolvimento, com poucas bases de dados sistematizados e com poucos recursos financeiros para

campanhas de medições de campo, essa modelagem conceitual pode frequentemente ser a única

metodologia viável para trazer um mínimo de compreensão dos processos hidrogeológicos de uma região.

Para a modelagem conceitual, Scanlon et al. (2002) referendam a classificação de unidades

hidrogeomórficas, propostas por Tóth (1963) e implementadas em vários estudos aplicados, tais como

Salama et al. (1994). Uma abordagem análoga, de unidades de paisagens hidrológicas, foi proposta por

Winter (2001) e implementada em Wolock et al. (2004). Tague & Grant (2004) relacionaram diversos

padrões de recarga e descarga de aquíferos com as características geológicas e geomorfológicas.

Lanni et al. (2011) ressaltam a necessidade de que a modelagem fisiográfica da infiltração da água da

chuva inclua a avaliação da conectividade hidráulica subsuperficial de forma interescalar (encosta/bacia),

considerando a flutuação do nível freático, umidade pré-chuva do solo e a descarga hídrica nas surgências

e cursos de água. Gharari et al. (2011) e Nobre et al. (2011) exploram esse conceito em relação a critérios

geomorfométricos de altitude em relação às drenagens, obtendo resultados hidrológicos consistentes.


106

No decorrer da modelagem conceitual preliminar, uma questão essencial é a delimitação de áreas

prováveis de maior potencial de recarga. Não se pretende ignorar que, para um aquífero livre, toda a

superfície de terreno apresenta, em maior ou menor grau, potencial de infiltração e percolação. Todavia,

em bacias de rios perenes, as áreas topograficamente mais elevadas em relação às nascentes geralmente

apresentam funções hidrogeológicas distintas daquelas à jusante, em especial no que diz respeito à

predominância da função de recarga de aquíferos. Crave & Gascuel-Odoux (1997), recorrendo a modelos

integrados de fluxo superficial/subterrâneo e a validações de campo, demonstraram que as áreas

altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes usualmente apresentam maior infiltração e menor

escoamento superficial, pois, em decorrência do movimento da água subterrânea/subsuperficial

direcionado pelo potencial hidráulico-gravitacional, constituem-se áreas com menor umidade superficial

do solo no momento pré-chuva e com maior profundidade da zona saturada. Dessa forma, o mapeamento

focado nessas áreas torna-se um instrumento de gestão, orientando a ação conservacionista dos diversos

usuários do solo e da água, planejadores públicos, comitês de bacia, entre outros atores.

4.3 – QUANTIFICAÇÃO DE COMPONENTES DE VAZÃO POR MEIO DE FILTROS

RECURSIVOS

4.3.1 – Contexto de Aplicação

A separação da hidrógrafa entre componentes de escoamento superficial e fluxo de base é

importante para a gestão de recursos hídricos, especialmente no que se refere a condições de seca e

enchentes (Tularam & Ilahee 2008), navegação e manutenção de reservatórios (McMahon & Mein 1986),

vazão ecológica, manejo de salinidade, manejo de algas (Santhi et al. 2008), descarga de nutrientes no

corpo hídrico (Reay et al. 1992) – inclusive contaminações (Dolezal & Kvítek 2004, Schilling & Zhang

2004). Os componentes da separação da hidrógrafa também podem servir como dados de entrada em

modelos mais complexos, como os de balanço hídrico e de previsão hidrológica (Corzo & Solomatine

2007). Com a análise da contribuição subterrânea de cada sub-bacia para o fluxo dos cursos d'água, torna-

se possível definir mais adequadamente o quanto cada área efetivamente contribui no ciclo de recarga e

descarga dos aquíferos.


107

O mapeamento da descarga específica subterrânea, por separação de componentes da hidrógrafa,

em bacias aninhadas, pode ser utilizado como instrumento diagnóstico útil para articulação entre a política

ambiental e a de recursos hídricos, com o objetivo de conduzir a um planejamento territorial sustentável.

Em um contexto de gestão geoambiental em que o poder público procura implantar gradualmente políticas

de gestão como a cobrança pelo uso da água e pagamento por serviços ambientais, o mapeamento da

descarga subterrânea específica apresenta-se como um subsídio valioso de gestão. Por meio desse

mapeamento é possível reconhecer a importância relativa de cada sub-região na bacia quanto ao

fornecimento de água subterrânea aos rios. Dessa forma, pode-se valorizar mais as ações que possibilitem

um melhor manejo de conservação da água e do solo nas áreas mais críticas. Esse reconhecimento pode

permitir, por exemplo, que quem contribua mais para a manutenção da recarga dos aquíferos possa pagar

menos pelo uso da água ou, em contrapartida, receber maior pagamento pelo serviço ambiental prestado.

Tendo em vista que os conflitos por uso de recursos hídricos normalmente ocorrem durante os períodos de

estiagem, em que os rios se constituem praticamente pelo escoamento subterrâneo, o fluxo de base (e seu

respectivo mapeamento) quantifica a característica mais crítica a ser levada em consideração. Ao passo

que o mapa de fluxo rápido pode apontar as áreas mais interessantes para o emprego de técnicas de

reservação e regularização do fluxo de água, de forma a reter a fluxo no momento das chuvas e utilizar

para usos múltiplos ou para liberação no período de estiagem.

4.3.2 – Preenchimento de Falhas na Sequência Dados Hidrológicos

A avaliação da estacionariedade de dados hidrológicos justifica-se pelo fato da mesma ser um

pressuposto necessário para modelos estatísticos hidrológicos e hidrogeológicos (Tucci 2009, Souza et al.

2009), inclusive para o preenchimento de falhas na sequência de dados de vazão. Destaca-se, todavia, a

atitude metodológica proposta por Müller et al. (1998), de que o estudo da estacionariedade deve ser

empregado como um instrumento de agregação de informações e de análise comparativa, mais do que

simplesmente um teste de rejeição de hipóteses.

Como etapa preparatória ao preenchimento de lacunas nos dados de estações fluviométricas, a

Agência Nacional de Águas – ANA – (Souza et al. 2009) preconiza a abordagem de agrupamento de

estações fluviométricas de apoio. Esse método consiste em selecionar as estações topologicamente mais

próximas a jusante e a montante da estação de preenchimento de falhas, podendo-se também incluir

estações em bacias próximas com características fisiográficas homogêneas. As estações que apresentarem

maior coeficiente de correlação são utilizadas para o preenchimento. Rodriguez (2004), Novaes (2005),

Moreira (2006), Latuf (2007) e Souza (2009) utilizaram a abordagem das estações de apoio para estudos

hidrológicos na Bacia do Rio Paracatu.


108

Schafer & Graham (2002), Allison (2002) e Enders (2010) classificam a Maximização da

Expectância (Expectation Maximization – EM) (Hartley 1958, Dempster et al. 1977) e a Imputação

Múltipla (Multiple Imputation – MI) como os métodos mais robustos disponíveis para análise de falhas em

bases de dados estatísticos. Os algoritmos de ambos os métodos estão presentes no módulo Missing

Values do software SPSS. Presti et al. (2010) indicam que o uso de técnicas multivariadas (tais como EM

e MI) aumenta a segurança estatística do preenchimento de falhas em dados hidrológicos, permitindo

inclusive trabalhar com maiores percentagens de falha ou com séries temporais mais curtas. Além disso,

como a estimativa acurada do fluxo de base hidrogeológico demanda trabalhar com dados diários de

vazão, os cuidados estatísticos de validação dos dados de entrada necessitam serem ainda mais confiáveis

do que quando se trabalha com séries de médias mensais.

Um caso típico de melhoria na estimação da vazão, por preenchimento com técnicas estatísticas

multivariadas, ocorre nos casos de que uma estação receba contribuições provenientes de duas ou mais

estações de apoio afluentes com comportamento de vazões significativamente diferentes. Outro caso,

análogo, mas em contexto mais complexo, refere-se à heterogeneidade espaço-temporal da ocorrência de

eventos de precipitação pluvial em relação às estações fluviométricas próximas e da estação com

preenchimento de falhas.

Amisigo & Giesen (2005), em estudos aplicados, demonstram que a técnica de EM Multivariada

permite uma estimação mais precisa das falhas de dados fluviométricos, quando comparados às técnicas

clássicas de regressão. Enders (2010) expõe matematicamente como a estimação por EM é mais robusta

em relação às pressuposições de distribuição dos dados, quando comparada às técnicas convencionais de

regressão. A imputação por EM Multivariada apresenta, ainda, vantagem sobre a regressão multivariada,

ao maximizar seu poder estatístico por meio da informação obtida da curva de distribuição dos casos

incompletos, e por estimar o nível de variância original da série temporal (Enders 2010).

A Imputação Múltipla (MI) adiciona um resíduo aleatório às regressões múltiplas selecionadas

(analogamente a uma regressão múltipla estocástica), de modo a manter a variância original das

observações completas. Contudo, esse resíduo aleatório, apesar de manter a variância, distancia “na

mesma medida” o valor imputado em relação a seu valor de máxima probabilidade, reduzindo a segurança

dos dados estimados. Cano & Andreu (2010) alertam que, em séries com correlação temporal

significativa, tais como os dados hidrológicos, a soma do resíduo aleatório pelos algoritmos convencionais

de MI pode conduzir a resultados menos compatíveis com o comportamento natural dos dados reais.


109

Além disso, Enders (2010) ressalta que as opções metodológicas dos algoritmos de MI não se

encontram amadurecidas, consolidadas metodologicamente e testadas tanto quanto as de EM. Em

contraposição, a existência do estudo abrangente de Amisigo e Giesen (2005) para EM, aplicado ao

preenchimento de falhas em dados hidrológicos, trouxe uma segurança maior para utilização desse

método.

Presti et al. (2010) sugerem que, em climas de oscilação unimodal (contraste entre um período

seco e outro chuvoso, como é o caso da Bacia do Rio Paracatu), o preenchimento de falhas seja aplicado

separadamente para dois períodos do ano: o período chuvoso e o período de estiagem. Dessa forma, a

dinâmica hídrica distinta de cada um dos dois períodos será captada com mais segurança na correlação

entre as estações. No período sem chuvas, espera-se que o coeficiente da curva de recessão de cada bacia

seja uma das características definidoras de sua correlação. No período chuvoso, por sua vez, apresentar-se-

á maior influência das características de fluxo referentes à separação entre escoamento superficial,

subsuperficial e subterrâneo.

4.3.3 – Estimativa de Fluxo de Base

No contexto das técnicas que procuram especificar o fluxo de base por inferência indireta,

convencionalmente são empregados o balanço hídrico, a separação dos componentes da hidrógrafa, o

cálculo do fluxo de recessão (Equações de Rorabaugh (1964)) e a comparação sistemática entre eventos de

precipitação por análise de pulsos hidrológicos (Su 1995).

Entretanto, os métodos de separação da hidrógrafa, por enfocarem apenas o fluxo de base dos

cursos de água, não incorporam o quantitativo de perda referente à evapotranspiração ripária e também à

percolação profunda que passe por baixo da seção onde se encontra a estação fluviométrica (Risser et al.

2005). Esses dois fatores são importantes para a análise da recarga de aquíferos, por interferirem no

balanço hídrico da bacia hidrogeológica.


110

A separação do fluxo de base por meio de cálculo computacional afasta a imprecisão e a

subjetividade inerente de métodos gráficos tradicionais como o de Barnes (1939). Entretanto, Risser et al.

(2005) alertam que os métodos convencionais de separação de hidrógrafa por métodos numéricos (PART,

mínimos locais, intervalos fixos, intervalos flutuantes) possuem dificuldades para comparar as estimativas

de fluxo de base de bacias de tamanho diferentes (inclusive quando estão aninhadas). O aumento da área

da bacia implica em: (1) maior tempo do escoamento superficial, (2) amortecimento de cheias, (3) atrito

do leito sobre a vazão, (4) contribuições parcialmente simultâneas de vazões dos tributários e (5) fluxos

hidrogeológicos regionais, entre outros fatores, que dificilmente são calibráveis automaticamente pelos

algoritmos disponíveis. A Figura 4.1 evidencia como esses métodos podem gerar distorções na separação

do fluxo de base.

Figura 4.1 – Efeito da separação de fluxo de base com base na mudança de intervalo de 3 para 5 dias, pelo método

dos intervalos fixos (programa Hysep), sobre a vazão das bacias WE-38 (2,8 milhas quadradas) e East Mahantango

Creek – Klingestown (45 milhas quadradas), de abril a maio de 1996 (Adaptado de Risser et al. 2005). Risser et al.

(2005) notam como a mudança de intervalo é arbitrária e não consegue identificar adequadamente pontos de inflexão

da curva de nenhuma das hidrógrafas.

Os métodos de cálculo de recarga por análise da curva de recessão, em tese, não partilham dessa

limitação. Pois, em vez de partir do reconhecimento dos pontos de inflexão (como fazem os métodos de

separação de hidrógrafa), os métodos de análise de recessão começam pela identificação dos picos de

vazão, para depois calcular o comportamento de recessão do fluxo (Rutledge 1993, 1998, 2000). Para

análise do fluxo de recessão é necessário calibrar o tempo crítico (tc) para que cesse a influência do

escoamento superficial, para o qual Rutledge (1993) e Welderufael e Woyessa (2010) referendam a

fórmula empírica de Lynsley et al. (1975):


111

N = 0,827 A0,2

onde:

N é o tempo, em dias, após um pico na hidrógrafa, para que cesse a participação do escoamento

superficial;

A é a área da bacia hidrográfica, em km2.

Ressalva-se que essa fórmula supõe um evento de precipitação pluviométrica que atinja toda bacia

– critério este que se torna menos seguro com o aumento da área da bacia.

Para a maior confiabilidade da análise da curva de recessão, é necessário que sejam identificados

períodos relativamente longos e contínuos de recessão (sem picos de vazão intercorrentes) (Halford &

Mayer 2000), com o cuidado de não apresentar períodos anormais de vazão baixa (low flow) que não

sejam representativos do funcionamento padrão do sistema hídrico (Rutledge 2003). Halford & Mayer

(2000) e Larocque et al. (2010) demonstram que os métodos manuais e automáticos de separação de

hidrógrafa, quando aplicados com base em análise de recessão sobre períodos com picos de chuva

intercorrentes próximos, acabam por perder seus critérios de referência e, assim, diminuem a

confiabilidade da separação dos componentes – e mais ainda, tendem a superestimar o valor do fluxo de

base, ao tomarem por base o fluxo de recessão ainda afetado pelos escoamentos superficiais e sub-

superficiais de eventos pluviométricos próximos (Figura 4.2).

De forma a incorporar as vantagens da análise de recessão em um critério de separação de

hidrógrafa que não se fie em variáveis intervalares temporais, apresenta-se ainda a alternativa da utilização

de filtros recursivos digitais. Com o uso desses filtros, parte-se do pressuposto de que as ondulações de

baixa frequência da hidrógrafa informariam o fluxo de base, enquanto as ondulações de alta frequência

associar-se-iam ao escoamento superficial (Lim et al. 2005). A soma das duas ondulações corresponderia

à vazão total da hidrógrafa.

Peter e Van Lanen (2005) e Brodie & Hostetler (2005), porém, ressaltam que a desvantagem

inerente dos filtros recursivos é a de que se fiam apenas na forma da hidrógrafa, sem base de sustentação

em parâmetros físicos. De forma a contornar esse problema, Ghanbarpour et al. (2008), Asmeron (2008),

Tularam & Ilahee (2008) e Lim et al. (2007, 2010) propõem a possibilidade de calibração dos parâmetros

dos filtros recursivos com base na análise das curvas de recessão da hidrógrafa.


112

Figura 4.2 – Exemplo demonstrando a sobre-estimação do fluxo de base pelo método dos mínimos locais,

na hidrógrafa da Bacia de Little Eagle Creek, Speedway, Indiana, USA. A sobre-estimação, neste método,

é frequente quando há dois picos de vazão próximos, mascarando o ponto de inflexão referente ao

primeiro pico. Adaptado de Lim et al. (2005).

4.4 – MODELAGEM ESPACIAL DE SISTEMAS HÍDRICOS POR MEIO DE MÍNIMOS

QUADRADOS PARCIAIS

4.4.1 – Modelagem da Circulação Hídrica em Sistemas Ambientais – o desafio da

multicolinearidade

Holtschlag (1997), Brandão & Gomes (2003), Flynn & Tasker (2004), Latuf (2007) e Gomes

(2008) empregaram análises multivariadas integrando informações cartográficas e hidrogeológicas

(primárias ou inferidas a partir da vazão de superfície) de modo a constituir modelos hidrológicos que

explicitem processos de balanço hídrico climático e hidrogeológico. Ressalta-se que os cinco autores

admitem que os modelos atingidos apresentam severas limitações. As principais limitações referem-se a

variáveis cartográficas que teoricamente seriam de importância extrema e foram descartadas do modelo

por não apresentarem relação estatística significativa com a variável dependente. Os autores citados

ressaltam, como proposições de estudos futuros, que o aporte de novas variáveis, bem como o emprego de

novas ferramentas estatísticas, seriam caminhos necessários para o avanço nessa área de fronteira do

conhecimento científico. Trata-se de um caminho aberto sobre o qual pretende avançar esta tese.


113

No que tange às variáveis empregadas como variáveis independentes em estudos ambientais,

parte-se do pressuposto da existência de uma multicolinearidade intrínseca aos dados analisados, devido

ao fato de atributos de diferentes camadas de informação ambiental apresentarem distribuição espacial

semelhante. Por exemplo, um arenito tende a formar solos mais arenosos e menos férteis; que sob um

ambiente geomorfotectônico estável tende a levar a neossolos quartzarênicos profundos em um relevo

plano a ondulado; que no caso de um clima unimodal (ano subdividido em estação seca e chuvosa) suporta

vegetação mais rasa, como savana e campo (Kheoruenromne et al. 1998, Retallack 2008). Essa

multicolinearidade entre as variáveis independentes impossibilita a separação entre os efeitos destas sobre

a variável dependente, eleva os desvios padrões da regressão, afeta o normal funcionamento dos testes de

significância e obtém estimadores instáveis (Hair Junior et al. 2009).

Nos modelos regionalizados hidrológicos convencionais, orientados prioritariamente para

previsão de vazões, usualmente a busca por parcimônia de inclusão de variáveis acaba por levar à seleção

das variáveis relacionadas estritamente a atributos espaciais (altitude, área de contribuição, entre outros).

Tais variáveis espaciais incorporam, em um índice, o máximo de explicação sobre as variações

hidrogeológicas no sistema da bacia – e, consequentemente, um nível elevado de colinearidade para com

estas (Silva Junior et al. 2002).

Entretanto, o uso dessas variáveis estritamente espaciais diminui o poder de explicação sobre a

diferenciação do papel de cada atributo ambiental, bem como mascara a heterogeneidade dos processos

hidrogeológicos inter e intra subbacias de referência. Quando avaliada a incorporação das demais

variáveis ambientais, em um processo típico de regressão múltipla stepwise, o poder de explicação já foi

todo tomado pela(s) variável(is) espacial(is), de maior correlação, legando às demais coeficientes de

determinação parcial espúrios. Em suma, tem-se escolhido pela simplicidade de predição, deixando-se de

lado a complexidade da explicação dos processos hidrológicos. Portanto, torna-se necessário buscar

técnicas estatísticas que possam incorporar com maior eficiência a relação de multicolinearidade entre as

variáveis independentes a serem empregadas nos modelos hidrológicos e hidrogeológicos.

Outro desafio para a modelagem dos processos hidrogeológicos refere-se à incorporação do escoamento

por fluxos regionais subterrâneos, uma vez que estes poderiam passar por baixo da estação fluviométrica e

aflorar nos rios muito mais a jusante. Além disso, esses fluxos podem inclusive não respeitar os divisores

de drenagem, caso em que os limites da bacia hidrográfica não coincidem com os limites da bacia

hidrogeológica. Usualmente, se pressupõe que o fluxo regional subterrâneo remeta-se especialmente ao

fluxo de base, na medida em que corresponderia ao escoamento no aquífero profundo. Todavia, devido à

existência de dutos cársticos, sistemas rio/fratura, compartilhamento da vazão do rio com aquíferos

aluviais e, inclusive, devido ao efeito pistão hidrogeológico, parte do fluxo rápido e do interfluxo podem

também ser oriundos do fluxo regional subterrâneo. O efeito pistão hidrogeológico, estudado por Kirchner

(2003) e de Gonzales et al. (2009) com base em traçadores geoquímicos e datação por isótopos, mostra

que o fluxo subterrâneo regional geralmente responde às chuvas tão rapidamente quanto o fluxo

superficial, em virtude da precipitação nas áreas de recarga da bacia, o que causa ondas de pressão sobre


114

os aquíferos, tal qual em um sistema de vasos comunicantes; ao passo que as terras argilosas da baixada

fazem com que o fluxo subsuperficial seja retardado e diluído em um período de tempo mais amplo.


115

4.4.2 – Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (Partial Least Squares – PLS)

Um modelo de regressão apropriado para tratar a multicolinearidade é a regressão por mínimos

quadrados parciais – PLS. A base estatístico-matemática da PLS é um algoritmo não linear que, a cada

iteração, busca maximizar a variância das variáveis dependentes explicada pelas variáveis independentes.

Uma explicação mais detalhada do algoritmo pode ser encontrada em Haelein & Kaplan (2004). A PLS,

ao fim da execução do algoritmo, rotaciona o sistema de referência do espaço de atributos, alinhando os

eixos com os vetores de explicação máxima sobre a variável dependente (Hair Junior et al. 2011). Dessa

maneira, reduzem-se as variáveis independentes a um mínimo de vetores otimizados à realização da

regressão, redistribuindo posteriormente os pesos às variáveis originais. Os novos vetores apresentam o

mínimo de multicolinearidade entre si, contornando essa característica dos dados ambientais originais.

A título de comparação, a principal diferença entre uma regressão a partir dos componentes de

uma Análise de Componentes Principais – ACP – e a PLS é que a ACP seleciona os vetores de melhor

explicação sobre a variância dos atributos independentes, ao passo que a PLS seleciona os vetores que

possuem melhor explicação sobre o comportamento do atributo dependente (Garson 2010). Dessa forma, a

PLS evita situações limite comuns na ACP, tais qual um vetor com baixa explicação da variância dos

dados independentes, mas que exerça forte explicação sobre a variável dependente (Hadi & Ling 1998,

Hwang & Nettleton 2003).

A PLS foi desenvolvida por Wold (1981, 1985), originalmente para aplicações de econometria.

Recentemente, a PLS passou a ser utilizada em estudos ambientais, nas áreas de sensoriamento remoto

(Kooistra et al. 2001, Schmidtlein & Sassin 2004, Nobre 2006) e hidrologia (Gebrehiwot et al. 2011).

A PLS, como técnica de modelagem macia (soft modeling), apresenta, teoricamente, menor

dependência de pressuposições de distribuição, tal como a normalidade multivariada e a ausência de

multicolinearidade (Hair Junior et al. 2009, Garson 2010). O método de regressão linear convencional

assenta suas bases teóricas na distribuição normal da variável dependente (Garson 2010). Todavia, as

variáveis fluviométricas em geral seguem uma distribuição Gama (Naghettini & Pinto 2007),

especialmente a distribuição log-Pearson de tipo III (Interagency Advisory Committee on Water Data

1982). Tal distribuição é teoricamente esperada, por tratar-se de variáveis não negativas, com assimetria

positiva e cauda direita alongada. Nesse contexto, propõe-se nesta tese que técnicas estatísticas não-

paramétricas de modelagem macia trariam resultados mais confiáveis à modelagem hidrológica.


116

A aplicação da PLS, com finalidades exploratórias, é admitida mesmo para pequenas populações

amostrais (ex: 20 amostras) (Tobias 1997, Vilares et al. 2010, Henseler et al. 2009, Garson 2010), apesar

de sua confiabilidade de predição aumentar à medida que se amplia o universo amostral (Hui & Wold

1982, Chin & Newsted 1999, Marcoulides & Saunders 2006).

A PLS, tal qual um modelo de equações estruturais (Structural Equation Model – SEM), também

possibilita modelagem complexa, com construtos latentes (variáveis compostas) formativos e reflexivos

dentro do mesmo modelo (Andreev et al. 2009). Nos construtos reflexivos, supõem-se variáveis com

comportamento semelhante (ou seja, multicolinearidade) que serão unificadas em um ou mais

componentes principais (analogamente a uma análise fatorial ou análise de componentes principais). Nos

construtos formativos, por sua vez, supõem-se variáveis com comportamento distinto (ausência de

multicolinearidade), às quais serão atribuídos coeficientes diferenciados, conforme a proporção de seu

efeito na variável dependente (similarmente a uma regressão múltipla convencional). Na PLS, cada

componente funciona como um construto latente reflexivo das variáveis independentes, ao passo que a

soma dos componentes exerce natureza formativa em relação à variável dependente.

Em referência à variável dependente de vazão (rápida, intermediária e de base), cumpre ressaltar

que é contingenciada pelo número limitado de estações fluviométricas em cada área de estudo. Nesse

contexto, em decorrência do amplo leque de atributos ambientais (variáveis independentes) e dos métodos

multivariados de modelagem complexa, está presente sempre o risco de incorrer-se em sobreajustamento

(overfitting) – ou seja, uma modelagem complexa com elevado coeficiente de determinação que, porém,

se ajusta em grande parte à deriva preditiva (ruído – erros aleatórios) em vez de ajustar-se aos processos

ambientais propriamente ditos (Babyak 2004, Hawkins 2004). Hipoteticamente, um modelo com

sobreajustamento teria dificuldade em demonstrar sua validade caso fosse testado com estações

fluviométricas adicionais sobre a bacia hidrográfica e, ainda mais, caso fosse tentar extrapolá-lo para

outras bacias hidrográficas. Como forma de avaliar o sobreajustamento, é recomendado a utilização de

índices obtidos por reamostragem (como validação cruzada – cross-validation – e jack-knifing)

(Refaeilzadeh et al. 2009, Arlot & Celisse 2010), em que o modelo de regressão é repetido n vezes

retirando alguns dos casos de observação, de modo a avaliar a estabilidade do conjunto amostral.

A PLS, por tratar-se de um método essencialmente não paramétrico, sem pressupostos de

distribuição, impossibilita a realização dos testes de razão de variâncias (teste f) e demais índices de

adequabilidade (goodness of fit) convencionais (Henseler et al. 2009, Chin 2010). Para avaliação do

modelo, são utilizados índices de adequação construídos por técnicas de reamostragem (Umetrics 2008,

Garson 2010), o que traz a vantagem de também avaliar o sobreajustamento do modelo.


117

CAPÍTULO 5

METODOLOGIA

Este capítulo descreve os cinco métodos desenvolvidos nos estudos de caso para a Bacia do Rio

Paracatu. Inicia-se da escala de maior aproximação local, ampliando-se progressivamente.

5.1 – HIPÓTESES

As proposições metodológicas aqui propostas partem das seguintes hipóteses de pesquisa:

1: Os atributos ambientais (solo, rocha, vegetação, relevo, pluviosidade etc.) influenciam de modo

diferenciado a formação dos componentes de vazão (subterrâneo, subsuperficial e superficial) dos rios;

2: O padrão espacial de surgência (nascente) de um rio e o comportamento da vazão em seu curso

podem indicar quantitativa e qualitativamente a relação entre a recarga dos aquíferos e os fluxos

subterrâneo, subsuperficial e superficial;

3: A comparação entre os fenômenos referentes às Hipóteses 1 e 2 permite mapear as áreas com

maior favorabilidade para a recarga de aquíferos.

5.2 – DIAGNÓSTICO EXPEDITO DE RECARGA DE AQUÍFEROS EM CONTEXTOS

LOCAIS

A metodologia desenvolvida nesta primeira seção procurou ser factível ao contexto de tempo,

recursos técnicos e habilitações técnicas existentes na aplicação dos instrumentos de atuação local da

PNMA e da PNRH. Portanto, partiu-se da pressuposição de que, para analisar um determinado sítio,

haveria apenas um profissional disponível por três dias: um dia de escritório para preparação do material

de campo, um dia de campo para observações, e mais um dia para preparação do relatório conclusivo. A

etapa de escritório consistiu em identificar o domínio geológico, delimitar as altitudes das surgências e

identificar as áreas planas que teriam maior potencial de contribuição para a recarga dessas surgências. A

etapa de campo envolveu a validação e detalhamento dos produtos de escritório, seguidos de um

diagnóstico hidrogeológico e ambiental expedito a partir de uma planilha de ponderação desenvolvida

especialmente para esse fim.


118

Incluiu-se como pressuposto adicional que o método deva ser útil tanto para o profissional com

experiência em Geologia e Hidrogeologia tanto como ferramenta de aprendizado para os demais

profissionais de ciências ambientais, mesmo que não possuam conhecimentos de geoprocessamento.

Dentro dessas possibilidades, desenvolveu-se um método adequado para a produção de diagnóstico

ambiental expedito de recarga de aquíferos em contextos locais. Um fluxograma das etapas propostas

dentro dessa metodologia encontra-se na Figura 5.1.

Partiu-se da premissa epistemológica de que, na metodologia desenvolvida, em virtude das

limitações inerentes de aprofundamento das análises hidrogeológicas, os maiores cuidados estarão

associados à possibilidade de aprendizado e aplicação da metodologia por parte dos profissionais de meio

ambiente. Para tanto, foram tomados cuidados didáticos e epistemológicos, para que a assimilação dos

raciocínios de escala espacial e temporal da análise de campo (Compiani 2007), bem como da semiótica

dos produtos cartográficos a serem elaborados (Carvalho & Moura 2008), sejam factíveis com as

habilidades, conhecimentos e limitações dos usuários. Uma metodologia de difícil compreensão não

atenderia aos objetivos e ao contexto dos instrumentos da PNMA, correndo o risco de não ser aceita pelos

agentes executores.


119

Figura 5.1 – Fluxograma da Metodologia de Avaliação de Recarga no contexto de Instrumentos de Atuação Local.

Fonte: a pesquisa.


120

5.2.1 – Atividades de Escritório

A primeira atividade de escritório consistiu em identificar qual o domínio das rochas portadoras

de aquíferos na área de estudo, a partir de um mapa litoestratigráfico na escala disponível, ou de uma

indicação textual a partir de algum estudo ambiental de referência. O objetivo foi que se conseguisse

diferenciar, no mínimo, os contextos referentes a quatro tipologias básicas hidrogeológicas: aquíferos

sedimentares, fraturados, basálticos e cársticos. Cada um desses contextos direciona a avaliações

diferenciadas no que diz respeito ao reconhecimento de geoformas superficiais significativas, das

pressuposições quanto aos processos hidrológicos subterrâneos e da avaliação dos impactos ambientais.

Caso houvesse disponibilidade, acrescentaram-se também referências ao solo e à geomorfologia, por meio

das fontes bibliográficas disponíveis.

Ainda na etapa de escritório, foi demandada como insumo de informações a base cartográfica de

topografia e hidrografia. Em um contexto de aplicação hipotético, o meio de informação poderá ser tanto a

carta impressa, como a do IBGE, bem como poderão ser utilizados dados em um SIG, caso o profissional

possua habilidade em seu manuseio.

A delimitação, em escritório, da área de maior favorabilidade de recarga teve início com a

interpretação da área topograficamente superior às surgências, indicando as áreas com maior potencial de

contribuição para a recarga dos respectivos aquíferos. A localização das surgências teve como referência

inicial a hidrografia do IBGE, podendo ser refinada por análise de imagens de satélite e, posteriormente,

pela checagem de campo. No caso de cursos de água intermitentes, optou-se por considerar o ponto

sazonal mais alto de surgência, com o objetivo de diferenciar a área com maior favorabilidade de recarga

da área de flutuação do contato freático. O objetivo desse mapeamento foi indicar áreas com maior

gradiente hidráulico e menor umidade do solo no momento pré-chuva, contribuindo para a infiltração e

percolação das águas.

Em seguida, a delimitação da área preferencial de recarga foi refinada pela interpretação dos

limites de ruptura entre as áreas planas e encostas declivosas, haja vista que as áreas aplainadas

apresentam, usualmente, uma maior favorabilidade preliminar na infiltração. Por exemplo, em um relevo

de tipo mesa ou chapada, os limites da borda superior coincidiriam com a delimitação da área preferencial

de recarga. A delimitação sobre a base de hidrografia e sobre a base de sensoriamento remoto (se

disponível) tornaram-se importantes materiais para localização, orientação e análise na vistoria de campo.


121

5.2.2 – Atividades de Campo

Na etapa de campo, a primeira ação a ser tomada foi a avaliação e possível correção das

informações anteriormente auferidas em escritório. Algumas observações visuais básicas permitiram a

verificação preliminar quanto à veracidade da tipologia aquífera indicada. Também foi preciso observar se

os dados cartográficos de hidrografia e curvas de nível correspondiam à realidade de campo, visto que

nem sempre se dispõe de cartas com escala de detalhe para o nível de ação desejado – além de não se

excluir a possibilidade de erros na elaboração dos produtos cartográficos disponíveis. O momento de

campo também trouxe a oportunidade de verificar o tipo de solo, a cobertura vegetal e o uso do solo das

áreas de maior interesse de recarga, bem como potenciais fontes de poluição do aquífero. De posse do

mapeamento das áreas mais relevantes para a recarga, a última atividade de campo foi um diagnóstico

expedito do impacto e risco ambiental sobre as áreas de recarga.

Os critérios observados para a avaliação de impacto e risco ambiental das áreas de recarga

tomaram por base as listas de verificação existentes para o tema, propostas por Ousley (2003) e Wilkerson

(2007). A estruturação das tabelas e o cálculo ponderado tomaram como ponto de partida o modelo

convencional de diagnóstico expedito para ecologia de bentos (Barbour et al. 1999, Callisto et al. 2002,

Rodrigues 2008). Os itens de listagem e o cálculo ponderado tiveram como objetivo caracterizar e

relacionar os aspectos de quantidade e qualidade da água em recarga, os impactos ambientais presentes e

os riscos para os usos locais existentes ou pretendidos.

O critério de ponderação para qualidade da água subterrânea seguiu o apresentado por métodos de

amplo uso, como DRASTIC (Aller et al. 1987), POSH (Foster et al. 2003), SEEPAGE (Moore 1988),

RAVE (DeLuca & Johnson 1990) e RZWQM (Ma et al. 2000), bem como métodos ponderados

desenvolvidos para regiões específicas (Cates & Madison 1990, Hearne et al. 1992, Lemme et al. 1989,

Wisconsin 1987). Os demais itens de verificação seguiram as orientações de avaliação ambiental de

aquíferos propostos por United States Environmental Protection Agency – USEPA (1986, 1993, 1998,

2008) e European Communities (2003).


122

As classes de solos foram ponderadas em função de sua drenagem, em consonância com a

tipologia proposta pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (Santos et al. 2005). Para os tipos de solo,

a referência balizadora foi o sistema Hydrology of Soil Types – HOST – (Boorman et al. 1995), adotado no

Reino Unido, conjugando estimativas quantitativas aos critérios de drenagem de solos, profundidade

permanente ou sazonal dos aquíferos freáticos e presença de camada impermeável ou semipermeável. Para

uso no Brasil, realizou-se a correspondência entre a tipologia HOST e o Sistema Brasileiro de

Classificação de Solos (EMBRAPA 1999), levando em conta as estimativas de taxas de escoamento

superficial (Carvalho 2009) e taxas de infiltração (Rawls et al. 1982, Rocha & Daltrozo 2008, Mendonça

et al. 2009). Quanto à influência do potencial do aquífero (domínios litoestratigráficos), foram

consideradas, preliminarmente, as correlações estatísticas entre litoestratigrafia e fluxo de base de

Bloomfield et al. (2009), complementadas pelas estimativas de vazão de poços em diversos sistemas de

rochas portadoras de aquíferos (Rebouças 2008, Mente 2008).

A influência do uso e cobertura do solo na recarga se baseou nas classificações teóricas de Valente

& Gomes (2005) e Gomes (2008) e na sistematização de experimentos aplicados por Bruijinzeel (2004),

Wickel (2009) e Wickel & Bruijinzeel (2009). Tais estudos relacionam os processos de interceptação,

infiltração e evapotranspiração de diversos tipos de vegetação, de acordo com sua influência para o ciclo

hidrogeológico. A ponderação quantitativa também levou em conta a mesma base bibliográfica referente

às taxas de escoamento superficial e taxas de infiltração utilizadas para avaliação do potencial de recarga

pelas classes de solo.

Para os critérios do diagnóstico expedito, tomou-se como referência um pequeno leque de

modelos visuais geomorfológicos esquemáticos das situações clássicas de recarga e descarga de aquíferos

com foco em surgências (Custódio & Llamas 1976, Valente & Gomes 2005, Junqueira Junior 2006,

Donovan et al. 2007, Dahl & Hinsby 2008, Martins Junior 2009). Os modelos relacionados para análise de

fluxo hídrico foram: (A) ressurgências cársticas, (B) veredas, (C) contatos litopedológicos, (D) surgências

de fratura. Todavia, em caso de intermitência da surgência, atribui-se um peso menor, independente da

tipologia. Para as questões de qualidade da água, selecionaram-se (F) Tabuleiros, (G) Topos de Elevações,

(H) Encostas, (I) Fundos de Vale e (G) Várzeas. A identificação desses modelos conceituais permite ao

profissional inferir uma compreensão geral dos processos de recarga e surgência, não se restringindo à

ponderação das planilhas.


123

Uma ressalva deve ser feita de que muitos dos métodos de avaliação quanto à vulnerabilidade de

aquíferos à poluição (USEPA 1993, Aller et al. 1987; entre outros constantes nos Quadros 5.1A 5.1B)

remetem-se a contextos para perfuração de poços. Nesses casos, a existência de camadas impermeáveis ou

restritivas ao fluxo é vista como benéfica por isolar os aquíferos profundos da percolação do poluente. No

caso do presente método, o enfoque encontra-se mais voltado para aquíferos menos profundos (em geral

livres), em comunicação direta com as surgências. Nesse novo contexto, as camadas impermeáveis ou

restritivas ao fluxo poderiam aumentar o escoamento superficial direto do efluente para os cursos de água,

além de dificultar o importante processo de autodepuração do poluente.

Os totais parciais e final obtidos na lista de ponderação, embora sejam a ponderações quantitativas

de interpretações qualitativas de campo, não possuem correspondência direta a valores de vazão ou de

parâmetros físico-químicos das águas. Tal comparação iria além das possibilidades de detalhamento de

um método simplificado (expedito). Pretendeu-se apenas dar ao aplicador do método uma noção da

importância da área de recarga do aquífero, em relação às áreas adjacentes do terreno. Por esse mesmo

motivo, optou-se por não incluir dados climatológicos, visto que os dados da rede de estações

climatológicas não possuem escala de detalhe suficiente para captar as variações nesses contextos locais,

além de que tornariam os métodos bastante mais complexos.

Não se deixa de considerar, para aprimoramentos futuros, que a inclusão de parâmetros de

precipitação e evapotranspiração poderia aproximar a correspondência direta aos parâmetros de vazão nas

surgências. Todavia, para o contexto de aplicação proposto, deve-se sopesar que justamente nos locais de

clima mais seco é que a recarga de aquíferos, por menor que seja, pode apresentar uma utilidade crucial

para seus fins de uso humano e para a manutenção dos atributos ecológicos. Em diversos casos, portanto,

o excesso de precipitação seria, em termo práticos, inversamente proporcional à importância da recarga

para o uso humano local.

Os atributos utilizados no diagnóstico expedito, a partir de listas de fatores ambientais e

classificações teóricas, bem como critérios de ponderação conceituais ou empíricos, foram extraídos, da

bibliografia apontada nos Quadros 5.1A e 5.1B. Para a maioria dos atributos (exemplos: declividade,

drenagem de solos, vegetação, etc.), a ponderação interna apresentou uma confiabilidade relativamente

satisfatória, visto ser estabelecida a partir de estudos especialistas, empíricos ou conceituais. Contudo, a

ponderação inter-atributos (i.e., quais devem influenciar mais no índice total parcial e final) ainda carece

da existência de estudos científicos consistentes. A maior parte dos métodos de multiponderação, de forma

a evitar tal comprometimento, atribui o mesmo peso relativo a cada um dos atributos (por exemplo, de 0 a

10). Todavia, procurou-se alicerçar mais nos estudos que procuraram critérios diferenciais, ainda que com

todas as ressalvas quanto às inseguranças e às lacunas de conhecimento científico consensual.


124

Para a avaliação quantitativa de recarga, foi dada maior ponderação para o tipo de solo e o

potencial do aquífero, visto serem considerados pela literatura consultada como os fatores mais

importantes (além da precipitação, a qual não foi incluída nesta metodologia). Ao passo que, para a

avaliação da qualidade da água, foi atribuído peso maior à autodepuração realizada pelos solos, visto que

os estudos especializados mostram que a zona vadosa (ou de aeração) apresenta maior potencial de

eliminação de patógenos (FUNASA 2006, USEPA 2008), de quebra de cadeias químicas de insumos

agrícolas (DeLuca & Johnson 1990, Ma et al. 2000) e de depuração da poluição em geral (USEPA 1993)4.

A profundidade relativa do nível freático pôde ser estimada indiretamente por critérios geomorfológico-

topográficos (National Park Service 2008, Rennó & Soares 2003). O aquífero, por sua vez, foi avaliado

pela velocidade de transmissão. Os aquíferos cársticos apresentaram classificações diferenciadas em

função da presença de sumidouros e ressurgências, não só pelo significativo efeito na circulação hídrica

subterrânea, mas principalmente como indicadores gerais do grau de evolução da condutividade cárstica

(Doerfliger et al. 1999, White 2003). Foi atribuído menor peso escalar aos processos de erosão e

sedimentação, por acarretarem menores riscos à saúde humana e à dos demais seres vivos.

O critério de cálculo de totais parciais se deu-se por multiplicação dos índices de cada atributo. A

modelagem multiatributo por multiplicação seguiu as recomendações de Clarke (2009), Tucci (2009) e

Naghettini & Pinto (2007) para a análise do efeito de variáveis em estudos hidrogeológicos e hidrológicos.

Partiu-se do pressuposto teórico de que se modela um fluxo contínuo de água (da precipitação à

surgência), que será potencializado ou restringido quantitativa e qualitativamente pelas características

ambientais, incluindo efeitos iterativos (USEPA 1986).

O modelo multiplicativo possui ainda a vantagem de tornar possível a retirada e o acréscimo de

variáveis, aumentando a flexibilidade de uso. Propôs-se que a média geral de um atributo fosse 1 (na

medida do conhecimento científico disponível). Portanto, caso não seja possível auferir um dos atributos

ou, mesmo, caso esse atributo não se aplique a um contexto específico, basta colocar o índice 1 na coluna

da direita, asseverando assim que não se enviese o resultado. Por exemplo, a ponderação para qualidade da

recarga, em um local onde não há fontes de poluição, pode ser adaptada para refletir a sensibilidade do

aquífero a futuras ocupações, bastando retirar as variáveis não utilizadas (igualar a peso 1).

A proposta de diagnóstico estruturado é apresentada nos Quadros 5.2 e 5.3.

4 Nesse contexto, a profundidade da zona vadosa e a capacidade de absorção de componentes pelas estruturas de

argila apresentam-se como as variáveis mais relevantes.


125

Quadro 5.1A – Atributos para avaliação ambiental expedita de áreas de recarga de aquíferos

Atributo Estudos de Referência (ver fontes na legenda)

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

PO

TE

NC

IAL

IDA

DE

DE

RE

CA

RG

A (

Quan

tidad

e)

Vegetação na área de

recarga (infiltração

menos

evapotranspiração)

x x x x x x x x

Declividade

(infiltração) x x x x x x x x x x x x

Solos (drenagem) x x x x x x x x x x x x x

Domínio

litoestratigráfico

(potencial hídrico do

aquífero)

x x x x x x x x

Tipologia de Recarga e

Surgência x x

Uso do Solo

(compactação e

impermeabilização)

x x x x x x x x x

Técnicas de

conservação do solo e

da água

x x x x

RIS

CO

SO

BR

E A

RE

CA

RG

A (

Qual

idad

e da

água)

Fontes de poluição x x x x x x x

Distância da fonte de

poluição à surgência

(autodepuração

superficial e

subterrânea)

x x x x

Transmissão no solo

(autodepuração

subsuperficial)

x x x x x x x x

Posição topográfica da

fonte de poluição em

relação à surgência

(profundidade do nível

freático)

x x

Transmissão do

aquífero (autodepuração

subterrânea)

x x x x

Processos Erosivos x x x x

Assoreamento x x x

Vegetação no entorno

da surgência (função

tampão e filtragem

biológica)

x x x

Técnicas de


da água

x x x

Fontes: A: Valente & Gomes (2005); B: Gomes (2008); C: Wickel (2009); D: Wickel & Bruijinzeel (2009); E:

Carvalho (2009); F: USDA (1972); G: Tucci (2009) H: Ottoni Filho (2003) I: Borges et al. (2005); J: Gomes et al.

(2002); K: CETESB (1986); L: Foster et al. (2003) M: Aller et al. (1987) N: FUNASA (2006); O: Rawls et al.

(1982); P: Tucci (2002); Q: Custódio & Llamas (1976); R: Mendonça et al. (2009); S: Azooz & Arshad (1996); T:

Rebouças (2008); U: Mente (2008); V: Silva (2002); W: USEPA (1993) X: Hearne et al. (1992). Y: Berg et al.

(1984) Z: Moore (1988).


126

Quadro 5.1B – Continuação.

Atributo Estudos de Referência (ver fontes na legenda)

A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 H1 I1 J1 K1 L1 M1 N1 O1 P1 Q1 R1

PO

TE

NC

IAL

IDA

DE

DE

RE

CA

RG

A (

Qu

anti

dad

e)

Vegetação na área de

recarga (infiltração

menos

evapotranspiração)

x x x

Declividade

(infiltração) x x x x x x x

Solos (drenagem) x x x x x x x x

Domínio

litoestratigráfico

(potencial hídrico do

aquífero)

x x x x x x

Tipologia de Recarga e

Surgência x x x

Uso do Solo

(compactação e

impermeabilização)

x x

Técnicas de


da água

x

RIS

CO

SO

BR

E A

RE

CA

RG

A (

Qu

alid

ade

da

águ

a)

Fontes de poluição x x x x x x x x

Distância da fonte de

poluição à surgência

(autodepuração

superficial e

subterrânea)

x x x x x

Transmissão no solo

(autodepuração

subsuperficial)

x x x x x x x x x x

Posição topográfica da

fonte de poluição em

relação à surgência

(profundidade do nível

freático)

x x x x x x x

Transmissão do

aquífero (autodepuração

subterrânea)

x x x x x x

Processos Erosivos x

Assoreamento x x

Vegetação no entorno

da surgência (função

tampão e filtragem

biológica)

x x x

Técnicas de


da água

x x x

Fontes: A1: Cates & Madison (1990); B1: Lemme et al. (1989); C1: Wisconsin (1987); D1: DeLuca & Johnson (1990); E1: Ma et al. (2000); F1: Latuf (2007); G1: Callisto et al. (2002); H1: Blanchard (2002); I1: USEPA (1986); J1: USEPA (2008); K1: Paris (2007); L1: Evans & Myers (1990); M1: Donovan et al. (2007); N1: National Park Service (2008); O1: Dahl & Hinsby (2008); P1: Bruijinzeel (2004); Q1: Farquharson et al. (1978); R1: Boorman et al. (1995).


127

Quadro 5.2 – Ficha de Diagnóstico Ambiental Expedito para Recarga de Aquíferos (Quantidade)

Atributo Índice P

OT

EN

CIA

LID

AD

E D

E R

EC

AR

GA

(Q

UA

NT

IDA

DE

DE

ÁG

UA

)

Vegetação na área de recarga (infiltração menos evapotranspiração)

Campo;

Cerrado

Cerradão;

Floresta;

Decídua;

Caatinga arbórea

Cultura permanente;

Cultura temporária

Área desmatada;

Floresta

semidecídua;

Caatinga

Mata ciliar;

Vegetação

higrófita ou

hidrófila;

Floresta

ombrófila

1,3 1,1 0,9 0,8 0,7

Declividade (infiltração)

Plano

0-3%

Suave-Ondulado

3-8%

Ondulado

8-20%

Forte-Ondulado

20-45%

Escarpado

> 45%

2,5 1,5 1 0,5 0,25

Solos (drenagem)

Neossolos

quartzarênicos

(solos arenosos

profundos)

Latossolos

(solos profundos

não arenosos)

Cambissolos (solos

rasos);

Solos de horizonte B

textural (solos com

camada argilosa) ou

plíntico (enrijecida)

Neossolos

litólicos

(solos muito

rasos, com

afloramentos

rochosos)

Solos

hidromórficos e

aluviais

6 2,5 1 0,6 0,3

Rochas (potencial hídrico do aquífero)

Arenito

(porosos

profundos)

Acamamento

detrito-laterítico

(porosos rasos)

Carste Basáltico Fissurado

3 2,2 1,4 0,9 0,7

Tipologia de Recarga e Surgência

Sumidouros e

ressurgência

cárstica

Vereda;

Dolinas

Nascente de contato

litológico ou

artesiana

Nascente de

fratura

Nascente

intermitente

(independente do

tipo)

1,5 1,3 1,2 0,8 0,4

Uso do Solo (compactação e impermeabilização)

Vegetação nativa Cultura

permanente

Cultura

temporária

Pastagem Solo exposto Urbano;

Industrial

1,5 0,8 0,5 0,3 0,1

Técnicas de conservação do solo e da água

Barragens de

captação de água

da chuva

Terraceamento

Camalhões em

curvas de nível

Plantio direto

Sem técnicas

3 1,5 1,4 1,2 1

TOTAL


128

Quadro 5.3 – Ficha de Diagnóstico Ambiental Expedito para Recarga de Aquíferos (Qualidade)

Atributo Índice

PR

OT

EÇ

ÃO

SO

BR

E A

RE

CA

RG

A (

QU

AL

IDA

DE

DA

ÁG

UA

)

Fontes de poluição

Esgoto não tratado

Esgoto tratado;

Fossa negra;

Lixão;

Mineração

(metais)

Fossa séptica;

Aterro sanitário

Pocilga;

Curral;

Granja;

Mineração (não-

metais)

Pastagem;

Plantação

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9

Distância da fonte de poluição à surgência (autodepuração subsuperficial e subterrânea)

Despejo direto 1-5 metros 6-25 metros 26-50 metros ou

Poluição Difusa

> 50 metros

0,1 0,2 0,5 0,8 1

Posição topográfica da fonte de poluição em relação à surgência (Profundidade do nível freático)

Várzea

Fundo de vale

(executada a

várzea)

Encosta Topo de elevação Tabuleiro em

altitude

0,2 0,4 1 4 10

Transmissão no solo (autodepuração subsuperficial)

Solos hidromórficos e

aluviais

Neossolos

litólicos

(solos muito

rasos, com

afloramentos

rochosos)

Neossolos

quartzarênicos

(solos arenosos

profundos)

Cambissolos (solos

rasos);

Solos de horizonte

B textural (solos

com camada

argilosa) ou

plíntico

(enrijecida)

Latossolos

(solos profundos

não arenosos)

0,1 0,3 0,5 1 3

Transmissão do aquífero (autodepuração subterrânea)

Cárstico (sumidouros e

ressurgências)

Cárstico (dutos)

Basáltico

Aluvial Fraturado Poroso

0,3 0,5 0,6 1 3

Processos Erosivos

Voçorocas Ravinas Sulcos Laminar Sem erosão

0,8 0,85 0,9 0,95 1

Assoreamento

Sedimentos não

permitem a água

aflorar

Mais de 50% da

largura do leito

com sedimentos

aflorantes

Bancos de

sedimento

aflorando no leito

Sedimentos no

fundo do leito

Sem

assoreamento

(menos de 5% do

fundo do leito)

0,6 0,75 0,9 1 1,2

Vegetação no entorno da surgência (função tampão e filtragem biológica)

Sem vegetação, com

solo impermeabilizado

ou compactado

Sem vegetação,

com solo

permeável

Campo;

Até 5 metros de

floresta;

Até 10 metros de

cerrado

5-30 metros de

florestas;

> 10 metros de

cerrado

> 30 metros de

floresta

0,25 0,5 0,75 1 1,5

Técnicas de conservação do solo e da água

Sem técnicas Plantio direto Camalhões em

curvas de nível

Terraceamento Barragens de

captação de água

da chuva

1 1,3 1,7 2 3

TOTAL


129

Consolidando os dados de campo, realizou-se uma breve descrição textual da situação

encontrada, complementada por produtos cartográficos, na forma de uma apresentação integrada de

três mapas: (A) altimetria e hidrografia; (B) imagem de sensoriamento remoto; e (C) mapeamento da

cobertura vegetal e uso do solo. Em todos os mapas, delimitou-se a área de maior favorabilidade de

recarga, como referência para a análise espacial. Acompanhando o mapa, também foi apresentada uma

fotografia representativa da paisagem da área de estudo.

A metodologia aplicada nos estudos de caso desta tese teve como foco a delimitação e a

caracterização de uma área com maior favorabilidade de recarga dos aquíferos, a ser priorizada para

uma melhor conservação do solo e da água por meio dos instrumentos das políticas de meio ambiente

e de recursos hídricos. Foi essa área de maior favorabilidade o foco dos mapeamentos, da avaliação da

planilha de ponderação e do relatório textual em cada um dos estudos de caso.

Alternativamente, o método proposto de diagnóstico expedito, tanto no quesito quantidade

quanto qualidade, pôde ser utilizado em mapeamentos mais extensivos e detalhados, caracterizando

áreas internas e externas à delimitação de maior favorabilidade de recarga. Assim, puderam-se

diferenciar cartograficamente os diferentes geotopos (subsistemas englobando rocha, solo, relevo e

vegetação) de toda uma microbacia hidrográfica, em diferentes classes de potencial de recarga e de

vulnerabilidade à contaminação, obtendo mapas com classes calculadas por meio das planilhas de

ponderação, complementados pelas interpretações textuais e fotográficas de campo correspondentes.

Essa possibilidade de mapeamento integral para uma bacia foi executada para uma das áreas

de estudo, a título de exemplo. Como critério de diferenciação, os resultados de potencial de recarga

(quantidade de água) para os geotopos externos à área delimitada de maior favorabilidade de recarga

foram diminuídos em uma ordem de grandeza (divisão por dez), tomando como referência em estudos

extensivos realizados em encostas, referentes a padrões de condutividade hidráulica (Lewis et al.

2011), umidade superficial pré-chuva (Crave & Gascuel-Odoux 1997, Famiglietti et al. 1998, Brocca

et al. 2007) e profundidade do nível freático (Nobre et al. 2011). A planilha de ponderação para

segurança de recarga (qualidade da água) já leva em consideração a posição topográfica relativa do

geotopo.


130

5.2.3 – Estudo de Caso

Foram selecionadas 9 áreas de estudo para a Bacia do Rio Paracatu (Figura 5.2), procurando

abarcar as diversas tipologias de recarga de aquífero, bem como diferentes cenários de uso do solo e

da água, associados a distintos potenciais de impactos ambientais. Dessa maneira, selecionaram-se

áreas com diferentes combinações de: litoestratigrafia fraturada (metamórfica), cárstica e sedimentar

terrígena; latossolos, neossolos quartzarênicos, cambissolos, litossolos e solos hidromórficos; áreas

planas, onduladas e declivosas; chapadas, vales e veredas; cobertura vegetal de floresta, cerrado,

campo nativo, pastagens, silvicultura e agricultura mecanizada; áreas de uso da água para irrigação,

dessedentação animal e e abastecimento humano; contaminação potencial por insumos agropecuários e

esgotamento sanitário urbano. Os trabalhos de campo foram realizados em um total de nove dias (um

dia para cada área de estudo) distribuídos entre os meses de julho a outubro de 2011.

Figura 5.2 – Localização das áreas de estudo. 1 – Vale do Córrego da Areia; 2 – Serrinha; 3 – Chapada da Serra

do Boqueirão; 4 – Serra do Sabão; 5 – Serra das Araras; 6 – Lagoas do Rio da Prata; 7 – Captação do Córrego da

Bica; 8 – Captação do Ribeirão dos Órfãos; 9 – Chapadão do Pau Terra. Fonte: a pesquisa.

Contribuições às Ciências da Terra Série , vol. , p.

131

Um dos sítios de estudo (Serrinha) recebeu abordagem cartográfica alternativa, de modo a

avaliar a possibilidade de aplicação desta metodologia por usuários sem capacitação para utilização de

sistemas de informação geográfica – SIG. Nesse caso, utilizou-se a carta topográfica padrão do IBGE

como mapa de altimetria, por sobre onde foi desenhada a delimitação da área de maior favorabilidade

de recarga. Para a carta de sensoriamento remoto, foi utilizada a imagem do satélite Quickbird, de

2008, obtida pelo programa Google Earth. O mapa de cobertura vegetal e uso do solo foi desenhado

por meio da sobreposição de papel vegetal semitransparente por sobre a imagem de satélite, auxiliada

pelo reconhecimento de campo, o qual demonstrou não ter havido alterações significativas de 2008 até

2011.

O Vale do Córrego da Areia foi escolhido para receber o mapeamento extensivo para a área de

estudo, abarcado toda a sub-bacia e não só a área de maior favorabilidade de recarga. Para essa sub-

bacia, foram elaborados e avaliados mapas com as classes das categorias de quantidade e qualidade de

recarga, para cada geotopo.

5.3 – CARACTERIZAÇÃO ESPAÇO TEMPORAL DA DINÂMICA DE OCUPAÇÃO

DO SOLO EM ÁREAS DE MAIOR FAVORABILIDADE DE RECARGA

A segunda ferramenta metodológica lançou mão de cartografia temática (litoestratigrafia,

geomorfologia, solos) e de mapeamentos de uso do solo em diferentes anos, recorrendo ao

sensoriamento remoto. Foi tomado como caso de estudo a Sub-bacia de Entre-Ribeiros, na Bacia do

Paracatu (Figuras 5.3A e B). Essa bacia foi escolhida em virtude dos conflitos por uso de recursos

hídricos que ocorreram em virtude da implantação de extensos projetos de irrigação desde a década de

1980 (Vasconcelos, 2010).

Baseando-se no conhecimento existente sobre os aquíferos subterrâneos os superficiais da

Bacia de Entre-Ribeiros, a aplicação deste método pretendeu:

- Estudar a variabilidade espacial da recarga na bacia;

- Elaborar um mapa de áreas de maior favorabilidade de recarga de Entre-Ribeiros;

- Analisar a variação de uso do solo e cobertura vegetal nas áreas de recarga;

- Analisar os impactos ambientais da ocupação da bacia hidrográfica e hidrogeológica em

estudo.


132

Figuras 5.3A e 5.3B – Localização e Hidrografia Simplificadada Sub-Bacia de Entre-Ribeiros na Bacia do Rio

Paracatu. Fonte: a pesquisa.

Por meio da hidrografia de corpos lóticos e da cartografia de solos, foi possível identificar o

limite no perfil da bacia em que os processos de exsudação passam a dominar sobre a recarga, gerando

solos hidromórficos e lagoas temporárias. Na área mais elevada da bacia, a montante do ambiente

hidromórfico, foram delimitadas as áreas de maior favorabilidade para recarga de aquíferos, inferidas

pela cartografia temática disponível para a região em escala de 1:250.000 (Martins Junior 2006), com

a seguinte tipologia:

- Litoestratigrafia: litossomas porosos portadores de aquíferos.

- Geomorfologia: áreas tabulares em altitude formadas por processos de pedimentação.

A delimitação das áreas de recarga correspondentes às unidades geo-ambientais de superfícies

tabulares de altitude – abrangendo os arenitos cretácicos – foram tomadas a partir das bases digitais de

Andrade (2007), em escala de detalhe de 1:250.000.

A indicação das áreas de recarga correspondentes aos aquíferos granulares terciário-

quaternário foi delimitada por RURALMINAS (1996), em escala de detalhe de 1:500.000. Contudo,

com a digitalização da litoestatigrafia e geomorfologia da região por Martins Junior (2006), a partir

das bases do Planoroeste II (CETEC 1981), tornou-se possível uma nova delimitação da área de

recarga com mais precisão na Bacia de Entre-Ribeiros, ajustada à escala de detalhe de 1:250.000.


133

Os mapeamentos de uso do solo e cobertura vegetal de 1975, 1989 e 2008 tomaram por

referência basilar o inventário florestal de CETEC (1989). Adicionalmente, também foram tomados

como referência os mapas de vegetação e uso do solo realizados por Assad et al. (1992), Universidade

Federal de Viçosa/FUNARBE (2004, 2005a, 2005b, 2005c, e 2006), Andrade (2007), Latuf (2007) e

Latuf et al. (2007). Esses mapeamentos foram contrastados com as modificações de ocupação pelo

desenvolvimento dos sistemas agropecuários observadas nas imagens de satélite Landsat 1 e 5 de cada

época, tratados pelos métodos de condensação espectral multivariada de Tasseled Cap e Análise de

Componentes Principais, no software ArcGis 10.1. As modificações de uso do solo foram comparadas

estatisticamente entre a bacia como um todo e apenas as áreas de recarga, possibilitando uma

interpretação das tendências de impacto sobre a circulação hídrica subterrânea.

O processo pode ser observado na Figura 5.4.

Figura 5.4 – Diagrama de atividades explicitando os passos metodológicos seguidos em relação delimitação e

análise de ocupação das áreas de recarga de aquíferos da Bacia de Entre-Ribeiros. Também são apresentadas as

principais bases de informação para a realização das atividades. Fonte: a pesquisa.


134

5.4 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE


O objetivo deste método foi expor, cartograficamente, as áreas mais favoráveis para a recarga

de aquíferos. O método proposto compreende três etapas principais. Na primeira etapa, foram

delimitadas as áreas altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes. Em seguida, essas áreas

foram caracterizadas em relação aos atributos fisiográficos que conferem favorabilidade aos processos

de recarga de aquíferos. Por fim, foram utilizadas ponderações sobre os parâmetros fisiográficos, para

elaborar o mapeamento de um índice qualitativo da favorabilidade geral de recarga.

Dessa forma, três produtos de mapeamento da favorabilidade da recarga foram elaborados:

[A] por classes qualitativas, [B] por unidades hidrológicas de paisagem e [C] pela multiplicação de

fatores ponderados formando um índice de favorabilidade de recarga. Nos mapas [A] e [C], foram

destacadas as áreas altimetricamente mais elevadas em relação ao nível das nascentes, como recurso

de visualização de áreas com predominância de recarga.

Partiu-se da informação altimétrica dos pontos de surgência, de modo a demarcar a linha de

transição entre o predomínio dos processos de recarga e os de descarga de aquíferos. Os pontos de

localização das surgências foram locados a partir da base de cartográfica do IBGE (1971), em escala

de 1:100.000, sendo um total de 5.413 surgências (8,34 por km2). A altimetria de cada ponto foi obtida

pela interpolação das curvas de nível e pontos altimétricos de um Modelo de Elevação

Hidrologicamente Consistente - MEDHC. O MEDHC foi elaborado com base no tratamento da

topografia SRTM (Jarvis et al. 2008) e da hidrografia da carta de 1:100.000 do IBGE (1971),

recondicionados com a extensão Hydrotools para ArcGis 10 e com os algoritmos de pré-

processamento do software Saga 2.0.8.

A altimetria de cada nascente serviu de base para a elaboração de um plano tridimensional

com a interpolação geoestatística por krigagem ordinária gaussiana com 2 a 5 vizinhos por quadrante

(45o). O método de krigagem, bem como seus parâmetros, foram escolhidos e otimizados

interativamente pelo algoritmo da extensão Geostatistical Analyst, do programa ArcGis 10.1. Esse

plano krigado foi subtraído do modelo de elevação digital por álgebra de mapas, tendo como produto

as áreas altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes.


135

O funcionamento geral dos sistemas hidrogeológicos e das principais áreas de recarga

ocorrentes no vale do São Francisco e do noroeste de Minas Gerais são apresentados nos estudos do

Planoroeste II (CETEC 1981) e em Ramos & Paixão (2004). O estudo mais regionalizado das zonas

de recarga da bacia do Paracatu foi realizado por RURALMINAS (1996) e Martins Junior (2009).

Esses estudos foram importantes por indicar quais unidades geoambientais (conjugando

litoestratigrafia, geomorfologia, pedologia e pluviometria) serão mais importantes para recarga dos

aquíferos da bacia do Paracatu. Como base nos estudos supracitados, adotou-se a seguinte tipologia

que caracterizaria a maior favorabilidade à recarga de aquíferos localizados em áreas altimetricamente

mais elevadas em relação às nascentes dessa bacia:

- Litoestratigrafia: aquíferos porosos.

- Geomorfologia: áreas tabulares aplainadas formadas por processos de pedimentação.

- Pedologia: neossolos quartzarênicos.

Com o cruzamento (overlay) entre as bases cartográficas de litoestratigrafia, geomorfologia e

pedologia, é possível mapear todas as formas de combinações (sobreposições) entre essas diferentes

características favoráveis à recarga. Dessa forma, os locais em que ocorreu a favorabilidade

concomitante entre as três bases cartográficas seriam as áreas de maior potencial para a recarga dos

aquíferos. Por conseguinte, as áreas com sobreposição de favorabilidade de duas bases cartográficas

(dentre as três utilizadas) teriam um potencial de recarga maior do que as áreas com favorabilidade em

apenas uma das bases cartográficas. Por fim, as áreas situadas altimetricamente mais elevadas em

relação às nascentes, e que não apresentaram nenhum dos atributos favoráveis anteriormente citados,

seriam as de menor potencial para a recarga dos aquíferos.

Com a digitalização da litoestratigrafia, geomorfologia e pedologia da região por Martins

Junior (2006), a partir das bases do Planoroeste II (CETEC 1981), tornou-se possível a caracterização

cartográfica das áreas de recarga em escala de detalhe de 1:250.000. Os produtos cartográficos foram

cotejados aos dados das estações climatológicas e pluviométricas, presentes em RURALMINAS

(1996) e Nunes & Nascimento (2004). A cartografia de pluviometria foi obtida por meio da soma das

bases de pluviosidade do semestre seco e do semestre chuvoso, de Nunes & Nascimento (2004),

interpoladas pelo método do vizinho natural.


136

Foi utilizada a abordagem de unidades hidrológicas de paisagem para interpretar a diferença

altimétrica em relação às nascentes e aos cursos d’água, com base nos critérios altimétricos utilizados

por Rennó et al. (2008) e Gharari et al. (2011), classificadas nos termos de recarga, transiência e

descarga (Souza & Fernandes 2000). Foi utilizado o software Saga 2.0.8 para o cálculo da diferença

altimétrica em relação ao curso d’água à jusante, aplicando-se o algoritmo descrito em Rennó et al.

(2008). As ponderações (Tabela 5.1) tomaram por base estudos extensivos realizados em encostas,

referentes a padrões de condutividade hidráulica (Lewis et al. 2011), umidade superficial pré-chuva

(Brocca et al. 2007, Crave & Gascuel-Odoux 1997, Famiglietti et al. 1998) e profundidade do nível

freático (Nobre et al. 2011). A multiplicação dos atributos na Tabela 5.1 permitiu o mapeamento de

um indicador topográfico unificado dos processos de recarga e descarga que incorporasse as

informações dos dois critérios de diferença altimétrica relativa.

Tabela 5.1 – Ponderação dos atributos das Unidades Hidrológicas de Paisagem

Altura em relação ao nível de nascentes

Abaixo de -5 metros

Descarga

De -5 a 5 metros

Flutuação do contato freático

De 5 a 20 metros

Transiência

Acima de 20 metros

Recarga

0,7 0,85 1,6 2,25

Altura em relação ao curso d’água de jusante

Abaixo de 10 metros

Descarga

De 10 a 20 metros

Flutuação do contato freático

De 20 a 40 metros

Transiência

Acima de 40 metros

Recarga

0,7 0,85 1,6 2,25

A partir das bases cartográficas disponíveis, elaborou-se um índice ponderado de favorabilidade

de recarga dos aquíferos. O método escolhido foi o da modelagem baseada em conhecimento,

consistindo no acesso a especialistas e à bibliografia consolidada. Desse modo, a ponderação mesclou

um ordenamento qualitativo a um quantitativo. Foram tomados como base os mapeamentos de

litoestratigrafia e pedologia (Martins Junior 2006), pluviosidade (Nunes & Nascimento 2004),

declividade, da altimetria obtida por radar do projeto SRTM (Jarvis et al. 2008) e a ponderação

referente às Unidades Hidrológicas de Paisagem constante na Tabela 5.11. O critério de cálculo de

totais parciais se deu por multiplicação dos índices de cada atributo.

Para as variáveis de solo, declividade e litoestratigrafia, utilizaram-se os mesmos valores de

ponderação da planilha de diagnóstico expedito desenvolvida no primeiro método (Quadros 5.2 e 5.3),

sintetizadas na Tabela 5.2. Desse modo, a ordenação de drenagem dos solos para a bacia do Paracatu,

do mais bem drenado para o menos drenável, foi: neossolos quartzarênicos, latossolos, cambissolos,

solos de horizonte B textural, neossolos litólicos, gleissolos. As classes litoestratigráficas, por sua vez

foram agrupadas em aquíferos sedimentares profundos, aquíferos sedimentares rasos, cársticos,

cársticos-fraturados e fraturados, assim ordenadas da mais relevante para a menos relevante, em

relação à capacidade teórica de recarga do fluxo subterrâneo.

1 Embora não realizado nesta tese, aplicações futuras desta metodologia na bacia do Paracatu ou em outras

bacias também podem empregar mapeamentos de vegetação e uso do solo para estimar a influência da recarga de

aquíferos, utilizando as pondereações do método de diagnóstico expedito (Quadros 5.2 e 5.3) e incluindo na

multiplicação para o índice final de favorabilidade de recarga.


137

Para a pluviosidade, a ponderação se deu diretamente na estimativa da precipitação (em

metros/ano) interpolada para cada quadrícula raster.

Tabela 5.2 – Ponderação dos atributos utilizados para avaliar a Drenagem de Solos, o Potencial de Recarga de

Aquíferos, a Declividade e a Pluviosidade Solos (drenagem)

Neossolos

Quartzarênicos

Latossolos

Cambissolos

Solos de horizonte B textural

ou plíntico

Neossolos

litólicos

Solos hidromórficos e

aluviais

6 2,5 1 0,6 0,3

Litoestratigrafia (recarga do aquífero)

Aquíferos porosos

profundos

Aquíferos porosos

rasos

Carste Cárstico/fissurado

Fissurado

3 2,2 1,4 1,1 0,7

Declividade (infiltração)

Plano

0-3%

Suave-Ondulado

3-8%

Ondulado

8-20%

Forte-Ondulado

20-45%

Escarpado

> 45%

2,5 1,5 1 0,5 0,25

Pluviosidade

Metros de chuva / ano.

5.5 – MAPEAMENTO DA CONTRIBUIÇÃO DE VAZÃO ESPECÍFICA DE

COMPONENTES DE FLUXO

Este método teve como objetivo geral estudar a contribuição de componentes de fluxo nas

sub-bacias do Rio Paracatu, fornecendo subsídios para a melhor gestão de seus recursos hídricos. Para

tanto, compreendeu as seguintes etapas:

Análise de estacionariedade da média e da variância das vazões na Bacia do Rio Paracatu.

Preenchimento de lacunas de dados de vazão com o uso de técnicas multivariadas –

Maximização da Expectativa (EM) ou Imputação Múltipla (MI).

Calibração dos filtros com parâmetros duplos, [1] pela influência do escoamento superficial

e [2] pela inflexão na curva de recessão.

Incorporação de um restritor lógico na estimação do fluxo de base dos filtros recursivos,

impedindo a sobre-estimação do fluxo de base sobre a vazão total a cada iteração do

algoritmo.

Análise espacial da estimação de fluxo de base frente às bases de dados geográficas de

climatologia e hidrogeologia.

Ressalta-se, ainda, que os estudos pré-existentes utilizando filtros recursivos ainda não

apresentam uma pesquisa focada na comparação de resultados em bacias de diversos tamanhos. O

estudo aqui proposto, por abarcar a concatenação entre as estações fluviométricas internas à Bacia do

Paracatu, apresentou a possibilidade de comparar a estimação do fluxo de base em um sistema de sub-

bacias aninhadas (nested basins), trazendo novos dados à literatura científica.


138

5.5.1 – Estimativa para Componentes de Fluxo nas Bacias das Estações Fluviométricas

A fonte de dados para as análises deste método foram os dados de vazão das estações

fluviométricas, disponíveis na Internet para todas as regiões do Brasil, por meio do Sistema de

Informações Hidrológicas (Hidroweb) da Agência Nacional de Águas (ANA).

Rodriguez (2004), Novaes (2005), Moreira (2006) e Souza (2009), ao optarem pelo período de

1970 a 2000 (30 anos), selecionaram e avaliaram como consistentes o uso de 19 a 21 estações

fluviométricas na Bacia do Rio Paracatu. Todavia, uma análise conjuntural dos períodos de operação

das estações mostra que a maior parte delas iniciou sua operação a partir dos anos de 1975 a 1976.

Conseguinte, escolhendo como bloco principal as estações do período de 1976 – 2000, foi possível

selecionar um bloco básico de 23 estações, minimizando a incerteza de preenchimento de falhas ou

extensão de séries. O período limite de julho de 2001 corresponde ao início das intervenções para a

construção da Usina Hidroelétrica de Queimado, na sub-bacia do Rio Preto, que poderia, a partir de

então, influenciar o comportamento dos dados hidrológicos.

Também foram selecionadas duas estações com períodos inferiores ao do bloco básico:

426450000 (1974-1984) e 42350000 (1973-1981). Essas estações receberam tratamento diferenciado

detalhado adiante nesta seção.

A localização das estações fluviométricas utilizadas nesta tese, com suas respectivas sub-

bacias, é apresentada no mapa da Figura 5.5. A delimitação das bacias de drenagem referentes às

estações fluviométricas foi elaborada com base no modelo de elevação digital hidrologicamente

consistente com os corpos de água lênticos e com a rede de drenagem.

A análise de estacionariedade foi realizada por meio de testes combinados de igualdade de

variância de Fisher e de igualdade de médias de Student, conforme recomendado por Tucci (2002) e

pela Agência Nacional de Águas (Souza et al. 2009). Sobre os dados das estações fluviométricas,

foram realizados os testes de estacionariedade média, máxima e mínima a 1% e 5% de significância

para análise de médias e de variância mensais, com testes sucessivos de agrupamento mínimo de 5

anos em combinações contínuas para todas as possibilidades de agrupamento na série, no período dos

anos hidrológicos de 1976 a 2000. Também foram realizados testes de estacionariedade análogos para

o período de 1957 a 2000 nas quatro estações fluviométricas mais antigas da bacia. Os testes foram

realizado no programa SisCAH 1.0, o qual é disponibilizado gratuitamente pela Agência Nacional de

Águas.

Como metodologia para o preenchimento de falhas, utilizou-se a combinação metodológica de

(a) seleção de estações de apoio; (b) separação entre os dados de período chuvoso e período seco; e (c)

estimação dos valores pelo algoritmo de Máxima Expectativa (Expectation Maximization – EM) e

Imputação Múltipla (Multiple Imputation – MI), com objetivo de comparar a consistência dos

resultados de cada um desses dois métodos.


139

Figura 5.5 – Estações Fluviométricas e suas respectivas bacias. Fonte: a pesquisa.

O agrupamento preliminar das estações de apoio levou em conta as áreas homogêneas de

sistemas hídricos de Euclides (2004), as Áreas de Isopadrões de Drenagem (Martins Junior 2009), as

variações espaciais das bases cartográficas (geologia, geomorfologia, pedologia, declividade e altitude

– Martins Junior (2006)), a conexão topológica à rede de drenagem, os testes de estacionariedade e o

coeficiente de correlação entre as séries temporais de vazão. Ademais, foram tidas em conta as áreas

com precipitação anual homogênea, haja vista também serem correlacionadas espacialmente aos

demais parâmetros climáticos da bacia.


140

Para o preenchimento de falhas usando EM e MI, utilizou-se como fonte de informação,

quando disponíveis, os dados anteriores a 1976, de modo a ampliar a possibilidade de comparação da

distribuição estatística das vazões diárias da estação de referência para com as estações de apoio

selecionadas. Para as estações fluviométricas que não são afetadas pela Usina Hidrelétrica de

Queimado, também foram utilizados os dados de vazão posteriores a 2001.

Haja vista os conflitos existentes em relação ao sobre-uso da água na Bacia do Paracatu por

irrigantes (Pruski et al. 2007) poder-se-ia questionar se o uso consuntivo da água para irrigação não

influenciaria a consistência das análises de vazão das estações fluviométricas. Porém, sob esse

aspecto, as pesquisas realizadas por Rodriguez (2008) demonstraram que o uso consuntivo de água

para irrigação apresentou menos de 10% de efeito sobre as vazões mínimas (Q7,10) e de permanência

(Q95) da Bacia do Paracatu. Vasconcelos (2010), ao analisar o estudo de Rodriguez (2008), sob uma

perspectiva de comparação da localização das estações fluviométricas em relação às frentes de

irrigação, observou que as estações fluviométricas existentes estão nos leitos principais, tão à jusante

dos afluentes captados para irrigação, de modo que as vazões mensuradas na estação fluviométrica já

incorporam afluentes várias vezes mais caudalosos. Dessa forma, o impacto local da irrigação é

mascarado. Esse mascaramento, embora dificulte a mensuração do impacto ecológico local da

irrigação, apresenta o benefício de atenuar a vieses em análises hidrológicas regionais.

5.5.2 – Separação da Hidrógrafa

Nathan e McMahon (1990) e Albuquerque (2009) ressaltam que os métodos de separação da

hidrógrafa disponíveis não apresentam um critério que permita delimitar com confiabilidade o fluxo

subsuperficial, o qual se encontra na região da hidrógrafa entre o fluxo de base e o escoamento

superficial. Como maneira de aprimorar essa distinção, neste estudo foi proposta a utilização

combinada de dois resultados de filtros recursivos: [1] calibrado em referência à curva exponencial de

recessão da estação seca, o qual corresponderia mais fielmente ao fluxo de base; e [2] calibrado em

referência ao ponto de influência do escoamento superficial, por meio da fórmula empírica de Lynsley

et al. (1975), correspondendo à soma do fluxo de base e do fluxo subsuperficial. Ambos os parâmetros

foram calibrados de forma a atender com a maior aproximação possível os modelos gráficos

convencionais de projeção da curva de recessão (Barnes 1939) e superposição ondulatória de unidades

de resposta hidrológica (Su 1995). Para a calibração ao ponto de influência do escoamento superficial,

foram selecionados picos de chuva isolados e sem falhas de dados, de forma a manter a confiabilidade

da referida fórmula empírica de Lynsley et al. (1975). O modelo conceitual para o hidrograma tipo é

apresentado na Figura 5.6.


141

Outro problema encontrado em filtros recursivos é a possibilidade matemática de que estimem

um fluxo de base superior aos dados de vazão total do rio, em alguns períodos da hidrógrafa. Para

contornar esse problema, Gregor (2010) propõe que seja realizado um corte dessa vazão sobre-

estimada, ao fim da aplicação do filtro. Ao passo que Chapman (1999) sugere (embora não

implemente explicitamente) que o uso de uma restrição (constraint) interna a cada passo do algoritmo

traria uma consistência maior para os filtros de um parâmetro. Adotando a recomendação de Chapman

(1999), foi implementado o seguinte restritor lógico:

Se fluxo de base vazão total

Então: mantêm-se os valores de fluxo de base

Senão: fluxo de base passa a ser igual à vazão total.

Figura 5.6 – Hidrograma conceitual para particionamento do escoamento superficial. Fonte: a pesquisa.

Foram testados os filtros indicados na no Quadro 5.4. Optou-se pelos filtros de calibração de

um único parâmetro, por possibilitarem uma calibração mais objetiva (Chapman 1999).

Quadro 5.4 – Filtros Recursivos Avaliados nesta Tese.

Filtro Recursivo Autor

Chapman (1991)

Chapman & Maxwell (1996)

Lyne & Hollick (1979) – “Bflow”

Tularam & Ilahee (2008) – “EWMA filter”

α = Parâmetro do filtro; q = Fluxo total; qf = fluxo rápido; qb = fluxo de base.


142

Os procedimentos estatísticos para espacialização dos dados hidrogeológicos em bacias

hidrográficas aninhadas basearam-se na sua concatenação e sobreposição, conforme metodologia

empregada em Holtschlag (1997). Isso permitiu a elaboração de bases de informação geográficas

digitais sobre a contribuição dos componentes de fluxo nos trechos das sub-bacias hidrográficas do

Rio Paracatu.

5.6 – MODELAGEM ESPACIAL DA INFLUÊNCIA DOS ATRIBUTOS

AMBIENTAIS NOS COMPONENTES DE FLUXO

Como extensão do quarto método, o quinto método tornou possível investigar, por técnicas

estatísticas multivariadas, as relações espaciais entre os atributos ambientais das sub-bacias,

comparando ao seu fluxo total, fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido.

5.6.1 – Modelagem Estatística por Mínimos Quadrados Parciais

Foi empregado o modelo de regressão por projeção de mínimos quadrados parciais a

estruturas latentes (PLS) utilizando-se o programa SIMCA-P+ 13. Para os fins deste método, o termo

‘modelo’ refere-se ao modelo numérico gerado utilizando-se a PLS; portanto, não se refere aos

algoritmos ou procedimentos para cálculo prévio das variáveis independentes ou dependentes.

Seguindo a orientação de Barclay et al. (1995) para a PLS, utilizou-se um máximo de um

componente preditor para cada 10 casos da população amostral, limitando-se então a 2 componentes

extraídos das variáveis independentes para cada regressão à variável dependente. Conforme

recomendado por Marcoulides & Saunders (2006) e por Rouse & Corbitt (2008), o sobreajustamento

(overfitting) do modelo preditivo foi avaliado por técnicas reativas de reamostragem.

Os procedimentos estatísticos tomaram por base as seguintes recomendações de Chin (2010)

para o método PLS: análise se intercorrelação entre as variáveis e análise dos pesos e indicadores de

ajustamento existentes. A regressão foi analisada com base no coeficiente de determinação (R2),

cotejado ao desvio padrão dos resíduos e ao Q2 (variância que pode ser predita pelos componentes, de

forma acumulada), conforme recomendado por Umetrics (2008). NA PLS, o desvio padrão e o Q2

são

calculados por reamostragem (jack-knife e cross-validation, respectivamente) sobre as variáveis

dependentes e independente reescaladas para padronização (Z), tornando possível a comparação entre

diferentes modelos a serem testados. Quanto maior o R2 e o Q

2 e quanto menor o desvio padrão

residual, mais adequado é o modelo. O Q2 é calculado por:


143

Q2(cum) = (1.0 - Π(PRESS/SS)a) (Equação 1)

Onde,

[a = 1, ... A];

Π(PRESS/SS)a = produto do índice PRESS/SS para cada componente individual;

PRESS = soma dos quadrados dos resíduos da predição;

SS = soma dos quadrados das observações;

A = número total de componentes.

Preliminarmente, realizou-se uma análise de agrupamento (clusters) hierárquica quanto à

distância quadrática euclidiana entre as variáveis padronizadas (Z) para cada seção das bacias

aninhadas, de forma a visualizar sua correlação por meio de um dendograma. Conseguinte, ao longo

da modelagem de regressão, a incorporação de cada variável teve em mente a avaliação sobre o ganho

de previsão (coeficiente de determinação), sobreajustamento (Q2 e desvio padrão), mas também a

possibilidade de ganhos teóricos de explicação hidrogeológica, bem como de aumento e detalhamento

da informação cartográfica nos produtos finais. No modelo de regressão, as variáveis foram analisadas

pelo seu valor de influência na projeção (VIP – Equação 2), pelos seus coeficientes padronizados

(tornando possível a comparação entre eles) e pelos seus desvios-padrões residuais dos respectivos

VIP e coeficiente (obtidos por técnica de reamostragem sobre as variáveis dependentes e independente

reescaladas para padronização [Z]), conforme as orientações de Umetrics (2008). O VIP possibilita

visualizar a influência de cada variável independente no modelo, caso não houvesse outras variáveis

correlacionadas, ao passo que o coeficiente padronizado redistribui os pesos entre as variáveis

correlacionadas. O VIP pode ser calculado como a raiz da soma do quadrado (SSY) dos pesos PLS

(wak) da regressão para determinada variável independente K. Dessa forma, sua fórmula pode ser

expressa por:

(Equação 2)

Também foram realizadas as análises de gráficos de dispersão (scatter plots), apresentando as

cargas (loadings) de cada variável discriminadas por eixo dos componentes de regressão. Essa

modalidade de gráfico permite perceber a correlação entre as variáveis e propor hipóteses de processos

distintos sobre a mesma variável independente, referentes a cada eixo de componente da PLS

(Umetrics 2008).


144

5.6.2 – Variáveis Dependentes e Independentes

Utilizou-se, como variáveis dependentes, a vazão total e seus respectivos componentes de

fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido estimados a partir dos dados de vazão diária das estações

fluviométricas, conforme descrito no método da seção anterior.

Para as variáveis independentes, partiu-se de bases cartográficas presentes ou passíveis de

elaboração na maioria dos estudos ambientais brasileiros. As bases de dados encontram-se no Quadro

5.5. Explicações mais detalhadas sobre o cálculo das variáveis independentes, além de sua

visualização cartográfica, podem ser encontradas no Anexo A.5 desta tese (Figuras A.21 a A.23 e

Quadros A.3 a A.5). As variáveis foram estandardizadas antes da entrada no modelo, conforme

recomendado por Garson (2010). Por tratar-se de 39 indicadores para a formação de cada construto

reflexivo, evitou-se a tendenciosidade das estimativas da PLS, existente para construtos reflexivos

com menos de 10 indicadores (Chin 1995).

Destaca-se que não foi encontrada, na literatura, experiência anterior de incorporação das

variáveis módulo da curvatura, distância a estruturas rúpteis (mesofraturas) e nível de nascentes. A

experiência foi pioneira também em incorporar os dados do sistema brasileiro SIAGAS com objetivo

de utilização de dados de poços de água para compreensão de fluxos em estações fluviométricas.

As variáveis morfométricas e hidromorfométricas foram calculadas com os programas Saga 2.0.8,

Envi 4.8 e a extensão Spatial Analyst para ArcGis 10, sobre um modelo de elevação digital

hidrologicamente consistente – MEDHC. O MEDHC foi elaborado utilizando a extensão Hydrotools

2.0 para ArcGis 10 e com o programa gratuito Saga 2.0.8. O modelo teve como fonte primária a

altimetria da imagem SRTM e a hidrografia oficial do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística –

IBGE (1:100.000). Primeiramente, as áreas correspondentes aos corpos lênticos, delimitados pela base

do IBGE, foram niveladas altimetricamente. Em seguida, utilizou-se o modelo de recondicionamento

de modelo digital de elevação denominado AgreeDem (Hellweger & Maidmont 1997) com buffer de 2

células (120 metros para cada margem do rio), aprofundamento suave de 10 metros e aprofundamento

de canal de 5 metros. O recondicionamento foi completado no programa Saga, assegurando a que a

drenagem fosse aprofundada sempre em no mínimo 1 metro em relação à altitude mínima das células

vizinhas aos cursos de água. Com o recondicionamento, procura-se descontar a altura da copa das

matas ciliares que acompanham a hidrografia na savana e ainda aprimorar a consistência hidrológica

do modelo de elevação. A remoção das depressões se deu em duas etapas, conforme proposto por

Ferrero (2004). Na primeira etapa, foi utilizada a técnica de remoção de barreiras de depressões pelo

aprofundamento (branching) de seus canais de escoamento, até um limite de 4 metros de

aprofundamento. Dessa forma, eliminou-se aproximadamente 50% das depressões. Em seguida, foi

realizado o preenchimento de depressões restantes, mantendo nelas a inclinação em direção ao ponto

de menor altitude, conforme algoritmo de Wang & Liu (2006).


145

Quadro 5.5 – Bases de informação empregadas.

Atributo Fonte Escala de

detalhe

Variáveis

Independentes

Variáveis morfométricas: altitude, altitude

normalizada, altitude padronizada, balanço

de massas, altitude de encosta, declividade,

declividade acumulada de drenagem,

curvatura, módulo da curvatura, índice de

convergência, índice de rugosidade, índice

de rugosidade vetorial, dispersão de fluxo,

índice topográfico de umidade, índice

topográfico de escoamento subsuperficial,

fator de visão do céu, fator de visão de

terreno, visibilidade do céu, insolação total

anual, aquecimento anisotrópico diurno,

índice de barlavento predominante (És-

Nordeste - ENE), índice de sota-vento

predominante (ENE), índice de efeito do

vento predominante (ENE), força efetiva do

vento predominante (ENE)

DEM hidrologicamente

consistente com base no

SRTM (Jarvis et al.

2008) cotejado à

hidrografia do IBGE

(1971)

1:100.000

Variáveis morfométricas de drenagem: nível

de base, nível de nascentes, altura ao curso

de água, altura ao nível de base, distância

horizontal ao curso de água, distância ao

exutório (foz) da bacia

Hidrografia do IBGE

(1971) e altimetria do

satélite SRTM (Jarvis et

al. 2008)

1:100.000

Distância a estruturas rúpteis Interpretada por

aerofotos, em Martins

Junior (2006)

1:50.000

Pluviosidade anual média Estações pluviométricas

regionalizadas por

Nunes e Nascimento

(2004)

5.221

km2/estação na

malha de

interpolação

(estações internas

e externas à

bacia)

Atributos de poços perfurados (vazão de

estabilização, vazão específica, nível

dinâmico, rebaixamento)

Sistema SIAGAS,

acesso em 28/3/2012

148 km2/poços

internos à bacia

(305 poços)

Variáveis espaciais (latitude, longitude,

distância à borda)

Variável

Dependente

Vazão total, fluxo de base, interfluxo e fluxo

rápido

Estações fluviométricas

da rede da ANA, acesso

em 20/3/2011

1.802 km2/

estação

Em relação aos elementos vetoriais (mesofraturas e drenagem, por exemplo) a literatura de

modelagem estatística de regionalização hidrológica tradicionalmente utiliza-se de variáveis de

densidade (valor/área) (Naghettini & Pinto 2007). Contudo, tendo em vista o objetivo de retraduzir

cartograficamente os resultados de modelagem com maior precisão, propusemos utilizar as variáveis

de distância ao elemento vetorial, o que trouxe uma quantificação física precisa para cada quadrícula

raster, no programa ArcGis, dos produtos cartográficos finais.


146

No que se refere à malha de estações fluviométricas, a Organização Meteorológica Mundial –

OMM – recomenda uma densidade mínima de 3.000 km2 por estação (RURALMINAS 1996), o que

se encontra atendido para esta bacia. Há que se destacar, porém, que a quantidade de estações

fluviométricas é condição de contorno para o número de casos para a regressão a ser realizada,

influenciando no grau de confiabilidade estatística dos resultados obtidos. Tal disponibilidade de

dados, apesar de não coibir totalmente a análise estatística de conjuntos menores, os relegam a funções

mais exploratórias do que confirmatórias.

A disponibilidade de estações pluviométricas e fluviométricas por km2 foi sem dúvida um

fator limitante para a confiabilidade do modelo. Nunes & Nascimento (2004) apontam que a malha

ideal para dados climatológicos, para o Brasil, seria de 400 a 500 km2 por estação – ou seja, 10 vezes

mais que o presente para a região de estudo. Em contrapeso, a topografia plana de grande parte da

Bacia do Paracatu, sem grandes acidentes de relevo, auxilia na transição suave e gradual das

características climato-hidrológicas, conforme a fundamentação de Bertoni & Tucci (2009), o que

permitiria uma menor densidade de estações.

5.6.3 – Modelagem da Hipótese de Fluxos Regionais

Foram testados dois modelos estatísticos. Por se tratar de um estudo com bacias aninhadas, o

primeiro modelo agrupou as variáveis sobre cada seção da bacia hidrográfica, com limite na drenagem

para as estações fluviométricas – dessa forma, cada porção de área da bacia foi utilizada apenas uma

vez para a regressão.

O segundo modelo incorporou a hipótese da existência de fluxos regionais, que atravessem as

seções, desaguando no curso de água após a estação fluviométrica. Para esse modelo, utilizamos as

variáveis agrupadas pela bacia de drenagem total de cada estação fluviométrica, sob o pressuposto de

que toda a área a montante da estação influenciaria os seus componentes de vazão.

5.6.4 – Representação Cartográfica dos Resultados

Por fim, avaliado e escolhido o modelo mais confiável de regressão, o peso que a regressão

múltipla atribui aos componentes reflexivos foi remontado às bases cartográficas das variáveis

ambientais originais. O resultado da multiplicação entre o peso da variável independente e seus valores

em cada quadrícula raster gerou camadas (layers) com sua influência relativa sobre cada variável

dependente. As camadas do conjunto das variáveis independentes foram somadas por operação de

overlay, tendo como produto cartográfico o que se denomina mapa de Unidades de Vazão Específica.


147

O mapa de Unidades de Vazão Específica foi acompanhado de um segundo mapa explicitando

a incerteza estatística da regressão, associada à sua distribuição espacial. Esse último mapa foi

calculado com base na distância entre a vazão específica predita e a vazão existente para cada seção da

bacia. Com essa proposta, deu-se transparência à heterogeneidade espacial das incertezas relativas à

predição do modelo. A vazão específica observada e predita foi redistribuída por seção concatenada a

partir da Equação 3.

Qseção = [(Qcontenedora * Acontenedora) - (Qinterna * Ainterna)] / (Acontenedora - Ainterna) (Equação 3)

Onde:

Q = Vazão específica; e

A = Área da bacia contenedora ou interna.

No mesmo mapa foi anotado um croqui com uma proposta de fluxos regionais subterrâneos,

que poderiam equilibrar o modelo, anulando as diferenças entre a vazão predita e a observada em cada

seção, ao mesmo tempo mantendo a coerência topológica da vazão ao longo da drenagem. Esses

fluxos partiram da pressuposição simplificada de que o fluxo regional subterrâneo se dá por meio das

bacias internas a montante ou da divisa com as bacias adjacentes à Bacia do Paracatu.


148


149

CAPÍTULO 6

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados de cada um dos cinco métodos

propostos nesta tese. A discussão integrada dos resultados (inter-método) é empreendida no capítulo 7.

6.1 – DIAGNÓSTICO EXPEDITO DE RECARGA DE AQUÍFEROS EM CONTEXTOS

LOCAIS

A seguir são apresentados os produtos obtidos pela aplicação do método de diagnóstico expedito

nas áreas de estudo selecionadas, consistindo de [A] Descrição textual das áreas de estudo, [B] Produtos

Cartográficos e Fotográficos e [C] Planilha Ponderada de Diagnóstico Expedito. As Figuras 6.2 a 6.11

apresentam os produtos cartográficos e fotográficos do método de diagnóstico expedito para cada sítio de

estudo. A consolidação dos diagnósticos expeditos de recarga encontra-se nas Tabelas 6.1 e 6.2.

6.1.1 – Descrição Textual, Cartográfica e Fotográfica das Áreas de Estudo

Vale do Córrego da Areia

Foi possível delimitar essa área de estudo em dois compartimentos geoambientais distintos quanto

à recarga de aquíferos, sendo analisados em separado pelo diagnóstico expedito: a chapada, nas

cabeceiras, e o carste, no fundo de vale. Sotoposto a esses dois compartimentos geoambientais, encontra-

se uma estrutura sinclinal onde predominam siltitos, com lentes de arenito e de argilito (Furuhashi et al.

2005a). O esquema estrutural é apresentado na Figura 6.1.

Figura 6.1 Estratigrafia do Vale do Córrego da Areia – baseado em Furuhashi et al. (2005a). Unidade de medida em

metros. Fonte: a pesquisa.


150

Na área superior, acima de 1.000m de altitude, foram identificados latossolos vermelho-amarelos

na forma de um relevo tabular plano a suave ondulado, o qual,conforme CETEC (1981) e Furuhashi et al.

(2005a), foi constituído pelo processo de pedimentação de sedimentos terciário-quaternários laterizados

anteriores à dissecação da Bacia do Paracatu. Toda a chapada encontra-se ocupada por agricultura

mecanizada de alto nível tecnológico, incluindo alguns pivôs de irrigação. Nessa área distinguem-se

também lagoas temporárias, conectadas hidrogeologicamente às principais nascentes de encosta do vale

por meio de estruturas lineares bastante evidentes.

Ao passo que no interior do vale, entre as cotas de 840m e 880m, foram identificados litossomas

cársticos de afloramentos dolomíticos bastante evoluídos, com sumidouros, maciços, lapiás e cavernas

(algumas das quais, conforme Furuhashi et al. (2005b) apresentam mais de dois quilômetros de extensão),

integrando a Formação Vazante (CPRM 2003). Uma floresta estacional semidecidual bastante preservada

recobre esse compartimento geoambiental, sobre neossolos litólicos ou praticamente sobre a rocha

carbonática aflorante.


151

Figura 6.2 – Caracterização cartográfica das áreas maior favorabilidade de recarga no Vale do Córrego da Areia. Fonte: a pesquisa.


152

Figura 6.3 – Diagnóstico Expedito de Recarga de Aquíferos para a Bacia do Córrego da Areia. Fonte: a pesquisa.


153

Serrinha

Nessa área de estudo foi observada a geomorfologia de cristas estruturais de direção sudeste-

noroeste, com vertentes ravinadas e vales encaixados, consonante à classificação de CETEC (1981),

circunscrita em um geodomínio maior de superfícies aplainadas e de solos profundos da Depressão São

Franciscana, como também atentado por IGAM (2006). Seus pontos de sela encontram-se a

aproximadamente 620m de altitude, com linhas de cumeada variando entre 720 e 760 metros. Encontra-se

sobre a Formação Paraopeba, do Grupo Bambuí (CPRM 2003). Em meio aos afloramentos rochosos

frequentes, encontram-se cambissolos eutróficos chernossólicos ou típicos sobre o domínio litológico de

meta-calcários e margas nas encostas florestadas, contrastando com neossolos litólicos distróficos sobre

argilitos e meta-siltitos nas manchas de cerrado. As manchas de cerrado são utilizadas para pastagem

extensiva. A ocorrência de nascentes é pouco frequente, embora seja usual a construção de açudes nos

leitos de escoamento temporário e o acesso ao aquífero livre por cisternas nos latossolos do entorno da

Serrinha, predominantemente para dessedentação de pecuária extensiva.


154

Figura 6.4 – Caracterização cartográfica com delimitação manual (sem auxílio de SIG) das áreas de maior favorabilidade de recarga na Serrinha, como exemplo

prático dessa possibilidade metodológica. Fonte: a pesquisa.


155

Chapada da Serra do Boqueirão

Em uma chapada em cuja superfície tabular, a 840 metros de altitude, apresentaram-se neossolos

quartzarênicos sobrepostos a arenitos, que foram classificados por CETEC (1981) e CPRM (2003) como

pertencentes à Formação Urucuia. O topo da chapada encontrou-se em quase totalidade recoberto por

formação de cerrado strictu sensu, com pequenas manchas de pastagem. Circundando as bordas superiores

da chapada, na ruptura de relevo, estratos lateríticos férricos agem como soleiras geomórficas. Ao sopé da

chapada faz-se o contato litológico com os arcósios e siltitos arcoseanos da Formação Três Marias, sob

uma geomorfologia de vertentes de pedimentação colúvio-aluviais provenientes do arenito a montante,

consonante ao mapeamento de CETEC (1981). É justamente nesse contato, devido à relativa menor

permeabilidade dos arcósios e siltitos arcoseanos, que ocorrem as surgências de contato. A jusante das

surgências, ainda sobre o domínio dos arcósios da Formação Três Marias e circunjacente à chapada,

encontram-se superfícies de dissecação fluvial ravinadas com vertentes encaixadas, como também

classificado por CETEC (1981). No entorno sudoeste da chapada, a exsudação se dá por meio de veredas.


156

Figura 6.5 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Chapada da Serra do Boqueirão. Fonte: a pesquisa.


157

Serra do Sabão

Geomorfologicamente, a área de estudo pôde ser descrito como uma crista de direção norte-sul, de

variação altimétrica de 680 a 760 metros, com ravinas e vertentes encaixadas. A oeste encontram-se

vertentes litólicas em chevron, por influência do dobramento. A leste as encostas transitam para

superfícies onduladas, ainda que mais aplainadas a sudeste. A litoestratigrafia predominante refere-se a

calcários e margas, classificadas por CETEC (1981) como parte da Formação Paraopeba, e cobertos por

floresta estacional semidecidual. Em áreas localizadas em que aumenta a influência de litologias

sedimentares terrígenas, seja na composição da rocha carbonática ou na presença de lentes, a floresta

semidecidual transita para a fitofisionomia de cerrados strictu sensu. Os solos são rasos, porém eutróficos,

predominando neossolos litólicos nas encostas, embora haja ocorrência de cambissolo nas curvaturas de

topos da crista. A vegetação da crista encontra-se bem preservada, embora o entorno regional,

originalmente de floresta semidecidual em solo eutrófico sobre calcários e cherts, encontre-se quase

totalmente desmatado para pecuária e, em menor escala, agricultura.

Na metade superior da crista, a maior drenabilidade dos solos e a flutuação sazonal do nível

freático se faz sentir pela maior caducifoliedade da vegetação, evidenciando o predomínio da função

hidrogeológica de recarga. Na metade inferior, as vertentes encaixadas mais verdejantes demonstram a

presença de maior umidade do solo, inclusive em decorrência da exsudação de aquíferos em nascentes. Há

a presença de trilhas arqueológicas por meio das quais escravos e quilombolas buscavam água para suas

moradias nessas vertentes.


158

Figura 6.6 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Serra do Sabão. Fonte: a pesquisa.


159

Serra das Araras

Encontra-se em um morfodomínio de superfícies aplainadas sobre estratigrafia de sericita-filito,

de onde afloram cristas esparsas. Localmente, pôde-se descrever essa área como uma crista de direção

sudoeste-nordeste, com sopé a 720m de altitude e cumeada a aproximadamente 920 metros, com topo

levemente aplainado e com vertentes ravinadas de vales encaixados, na base dos quais se encontram as

nascentes. A litologia da crista consiste em estratos metamorfizados com predomínio de quartzito na

vertente inferior e de sericita-filito na vertente superior. Em sua base, encontram-se sericita-filito

carbonosa e quartzito, a que CPRM (2003) classificou como da Formação Paracatu. É coberta por

neossolos litólicos distróficos com significativa ocorrência de afloramentos. A vegetação consiste de

campo cerrado, transitando para cerrado strictu senso na base dos vales encaixados.


160

Figura 6.7 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na Serra das Araras. Fonte: a pesquisa.


161

Lagoas do Rio da Prata

A área de estudo encontra-se sobre sedimentos terciário-quaternários inconsolidados detrito-

lateríticos ferruginosos que, de acordo com CETEC (1981), Oliveira et al. (2002), CPRM (2003) e

Almeida et al. (2010), foram formados do processo de transporte e deposição proveniente principalmente

do retrabalhamento do Grupo Aerado. Almeida (2009) indica que esse estrato encontra-se sobreposto à

litoestratigrafia cárstico-fissurada do Grupo Bambuí.

Em relação ao contexto geomorfológico, a região se encontra na depressão correspondente às

baixadas do médio Paracatu, na altitude entre 560 a 590 metros. Trata-se de uma depressão rasa de fundo

plano, destacando-se como área de má drenagem com rebaixamento pouco pronunciado, ocorrência de

solos hidromórficos e concentração de lagoas temporárias, como atentado por CETEC (1981). Sua

evolução se deu por exsudação, na medida em que as áreas circundantes (ainda sobre os sedimentos

inconsolidados) sofreram dissecação fluvial e pedimentação.

Os solos predominantes encontrados se referem a latossolos vermelho-amarelos distróficos, nos

quais CETEC (1981) identificou horizonte plíntico argiloso. Em virtude da herança sedimentar do Grupo

Areado, a textura dos solos transita variavelmente para neossolos quartzarênicos. Os solos são bem

drenados durante os períodos de estiagem (salvo margens de lagoas e veredas), porém tornam-se

encharcados durante os períodos de maior pluviosidade.

A área de estudo foi ocupada para silvicultura, na década de 1970, sendo abandonada em 1983.

Em sua maior parte regenerou-se a vegetação de campos nativos, ademais de núcleos esparsos de cerrado.

Posteriormente, algumas áreas voltaram a ser ocupadas para pastagens plantadas, silvicultura e agricultura.

Os solos apresentam permeabilidade superficial elevada, favorecida ainda pelo relevo plano. Não

obstante, o principal controle hidrogeológico é exercido pelo horizonte plíntico argiloso, o qual impede a

percolação direta das águas e direciona a drenagem para processos subsuperficiais, rumo às lagoas da área

de estudo e, principalmente, rumo às veredas circundantes.

As lagoas existentes, além de caracterizar áreas de acumulação do nível freático acima do

horizonte plíntico, também podem indicar pontos preferenciais de percolação profunda, tal qual dolinas

em um contexto cárstico ou pseudo-cárstico. Almeida (2009) apresenta a hipótese de que as lagoas

poderiam ser associadas às drenagens preferencias no aquífero cárstico-fissurado sotoposto aos

sedimentos inconsolidados. Todavia, não foi possível obter evidências que comprovem essa hipótese,

deixando em aberta também a possibilidade de que a drenagem das lagoas se dê apenas por um acesso

preferencial pelo horizonte plíntico, abastecendo o aquífero sedimentar superficial regional terciário-

quaternário em contexto pseudo-cárstico.


162

Figura 6.8 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga na região das Lagoas do Rio da Prata. Fonte: a pesquisa.


163

Ribeirão dos Órfãos e Córrego da Bica

As áreas de recarga do Ribeirão dos Órfãos e do Córrego da Bica situam-se nas imediações da

cidade de João Pinheiro, entre as cotas de 800 e 900m de altitude, e apresentam esquema hidrogeológico

semelhante, ainda que em escalas espaciais bem distintas. Ademais, ambos os mananciais são empregados

para abastecimento urbano, o que justifica a sua importância para a população local.

As duas áreas de recarga caracterizam-se por arenitos da Formação Areado, com solos de variação

textural entre latossolos típicos a neossolos quartzarênicos, sob vegetação de cerrado strictu sensu em

relevo ondulado a forte ondulado, consonante ao mapeamento de CETEC (1981). A exsudação na vertente

ocorre no ponto de contato com estratos mais pelíticos, caracterizados por transição dos processos de

eluviação para aluviação. A exsudação marca o ponto em que se inicia a presença de floresta perenifólia

ciliar em solos eutróficos aluviais de predomínio argiloso e siltoso.

No Ribeirão dos Órfãos, as surgências se dão em contexto de veredas. Em certos trechos da área

de recarga à montante da surgência do Ribeirão dos Órfãos, uma camada superficial de lateritas férricas

botroidais de granulometria cascalho atua como soleira geomórfica de escarpas mais abruptas. Nos pontos

em que essas lateritas foram mineradas para extração de cascalho, rompeu-se o equilíbrio geomórfico

local e iniciou-se a formação de processos erosivos de voçorocamento sobre o solo profundo de matriz

arenosa com baixa coesão. Para estabilizar a atividade erosiva e prevenir quanto ao assoreamento dos

cursos de água, a COPASA realiza, a partir de 2004, ações de revitalização da Bacia do Ribeirão dos

Órfãos, com foco especial na construção de pequenas barragens de retenção de escoamento superficial nas

áreas de maior instabilidade do terreno. As barragens de retenção encontram-se em estado mediano de

conservação.

A área de recarga à montante da surgência do Córrego da Bica apresenta-se circunscrita na área

urbana da cidade de João Pinheiro, cujos loteamentos ocupam uma porção de sua vertente de drenagem

leste. De 2009 a 2011, em uma parceria entre a COPASA, a ONG GreenJop e o Poder Público, a bacia foi

revitalizada e os lançamentos de esgotos foram interceptados para o sistema de coleta municipal. A área

de recarga é cortada pela BR-040, que a separa em metades superior e inferior topograficamente. A

metade inferior encontra-se cercada, com visitação proibida. O escoamento da metade superior encontra

obstáculo sobre o camalhão construído para a rodovia, concentrando-se nas passagens canalizadas.


164

Figura 6.9 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Córrego da Bica. Fonte: a pesquisa.


165

Figura 6.10 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Ribeirão dos Órfãos. Fonte: a pesquisa.


166

Chapadão do Pau Terra

Chapada com borda superior a 960 metros de altitude e sopé entre 720 e 800 metros de altitude,

coberta de latossolos vermelhos distróficos típicos e constituída de sedimentos inconsolidados detrito-

laterítico ferruginosos, que, de acordo (CETEC 1981), datam do Terciário-Quaternário. Os sedimentos do

Terciário-Quaternário estão sobrepostos estratigraficamente a quartzitos e sericita-filito carbonoso do

Grupo Canastra (CETEC 1981) ou Formação Paracatu (CPRM 2003), os quais funcionam como barreira

para o fluxo hidrogeológico, forçando a exsudação por contato. A superfície tabular plana é circundada

por nascentes que drenam em um contexto geomorfológico de vertentes ravinadas e vales encaixados com

cristas esparsas, como também identificado por CETEC (1981). A superfície da chapada foi toda ocupada

para agricultura mecanizada não irrigada e para silvicultura.


167

Figura 6.11 – Caracterização cartográfica das áreas de maior favorabilidade de recarga do Chapadão do Pau Terra. Fonte: a pesquisa.


168

6.1.2 – Resultado das Planilhas de Diagnóstico Expedito

Tabela 6.1 – Consolidação dos Diagnósticos Expeditos de Recarga de Aquíferos nos sítios de estudo selecionados

Área de Estudo Potencial de Recarga (Quantidade de Água)

Proteção sobre a Recarga (Qualidade da Água)

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Lagoas do Rio da Prata 0,8 2,5 1 2,2 1,3 0,7 1 0,95

1 0,2 0,8 3 0,95

1 1 1 4 0,43

Vale do Areia – Chapada 0,9 2 2,5 2,2 0,8 0,8 1,4 0,9 1 10 3 2,5 0,95

1 1 1,7 8,87 109,01

Vale do Areia – Carste 0,8 0,35 0,6 1,4 1,5 1,5 1 - - 4 0,3 0,3 1 1 1,5 1 0,53 0,54

Serra do Sabão 0,9 0,5 0,8 1,2 - 1,5 1 - - 4 0,6 0,6 1 1 1,5 1 0,65 2,16

Captação do Córrego da Bica 1,3 0,75 4 3 1,2 1 1 0,5 1 2,5 1,7 3 0,9 0,9 1 1 14,04 5,16

Captação do Ribeirão dos Órfãos 1,3 0,75 4 3 1,3 1,2 1,5 0,95

1 2,5 1,7 3 0,8 0,9 0,8 1,5 27,38 10,46

Chapadão do Pau Terra 0,9 2,5 2,5 2,2 1,2 0,8 1,2 0,9 1 10 3 3 0,95

1 1 1,3 14,26 100,04

Serra das Araras 1,3 0,4 0,6 0,7 0,8 1,5 1 - - 4 0,3 1 0,95

1 1 1 0,26 1,14

Serrinha 0,9 0,35 0,9 1,1 - 1,3 1 0,95

1 4 0,8 0,75

1 - 0,75

1 0,41 1,71

Chapada da Serra do Boqueirão 1,3 2,5 6 3 1,25 1,3 1 0,95

1 10 0,5 3 1 1 0,75

1 90,31 10,69


169

Tabela 6.2. Consolidação do Diagnóstico Expedito de Recarga de Aquíferos na Bacia do Córrego da Areia P

osi

ção

em

Rel

ação

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Mai

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Potencial de Recarga (Quantidade de Água) Proteção sobre a Recarga (Qualidade da Água)

Po

ten

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a

Tip

olo

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Rec

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a

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o S

olo

e d

a ág

ua

Inte

rno

Agricultura na Chapada 0,9 2 2,5 2,2 0,8 0,8 1,4 0,9 1 10 3 2,5 0,95 1 1 1,7 8,87 109,01

Cerrado na Chapada 1,3 2 2,5 2,2 0,8 1,5 1 0,9 1 10 3 2,5 1 1,2 1 1 17,16 90

Campos Hidromóficos na Chapada

0,7 2 0,3 2,2 0,8 1,5 1 0,9 1 10 0,1 2 1 1 1 1 1,11 2

Pastagem no Carste 1 0,75 1,5 1,4 1,5 0,5 1 0,9 1 4 2 0,3 0,95 1 1,5 1 1,18 3,78

Floresta Semidecídua no Carste

0,8 0,35 0,6 1,4 1,5 1,5 1 - - 4 0,3 0,3 1 1 1,5 1 0,53 0,54

Mineração - Carste 0,8 0,5 0,6 1,4 1,5 0,3 1,25 0,7 1 2,5 0,3 0,3 0,9 1 1 1,5 0,19 0,21

Exte

rno

Cerrado na Encosta 1,3 0,5 1 1 0,8 1,5 1 0,9 1 1 1 1,5 0,95 1 1 1 0,08 1,28

Campo Nativo na Encosta 1,3 0,25 1 1 0,8 1,5 1 0,9 1 1 1 1,5 0,95 1 0,75 1 0,04 0,96

Cerrado no Vale 1,3 1 1,5 1 1 1,5 1 - - 4 2 1,5 0,95 1 1 1 0,29 11,4

Floresta Semidecídua 0,8 0,5 1 1 1 1,5 1 - - 0,7 1 1,5 1 1 1,5 1 0,06 1,57

Pastagem no Carste 1 0,75 1,5 1,4 1,5 0,5 1 0,9 1 4 2 0,3 0,95 1 1,5 1 0,12 3,78

Pastagem 1 0,5 1,5 1 1 0,5 1 0,9 1 1 2 1,5 0,95 1 0,75 1 0,04 1,92

Mineração 0,8 0,5 0,6 1,4 1,5 0,3 1,25 0,7 1 2,5 0,3 0,3 0,9 1 1 1,5 0,02 0,21


- 170 -

6.1.3 – Discussão sobre o Método e os Resultados

Ponderação sobre Áreas Heterogêneas

Nos casos em que um atributo não se encontra homogêneo na área de estudo, foi realizada

uma ponderação em seu respectivo índice. Na ocorrência de uma adjacência espacial de classes de

atributos (por exemplo, dois tipos distintos de solos), a ponderação se guiou por proporção de áreas.

De modo distinto, na constatação de atributos com transição gradual (por exemplo, um latossolo com

textura significativamente arenosa, transitando para um neossolo quartzarênico), a ponderação se

realizou em termos de predominância qualitativa. Nesse último caso, o nível de proficiência técnica do

profissional de campo torna-se um fator mais expressivo.

Quanto à Distância a Eventuais Focos de Poluição

Em todos os estudos de caso, não foi aplicado o critério “Distância da Fonte de Poluição”, seja

por esta ser inexistente ou por ser espacialmente difusa. Todavia, optou-se por manter esse critério no

método proposto, por poder ser útil em trabalhos futuros e seus critérios de ponderação estarem bem

fundamentados pela literatura consultada. Sem embargo, a possibilidade de exclusão de critérios é

uma das características que traz flexibilidade a esta metodologia.

Planilha de Verificação Ponderada (Tabelas 6.1 e 6.2)

A chapada com neossolos quartzarênicos (Serra do Boqueirão) apresentou o maior potencial

de recarga, enquanto as duas chapadas com latossolos (Chapada do Córrego da Areia e Chapadão do

Pau Terra) apresentaram a maior proteção de recarga. Os menores potenciais de recarga se deram nas

áreas declivosas com predominância de aquíferos fraturados (Serra das Araras), mesmo quando

associadas parcialmente a rochas cársticas (como na Serrinha). Ao passo que a menor proteção de

qualidade da água na recarga se deu nos campos hidromórficos (Lagoas do Rio da Prata) e vales

cársticos (Vale do Córrego da Areia). Os demais pontos de estudo apresentaram graduações

intermediárias consistentes com os seus atributos atinentes ao ciclo hidrogeológico. Os contrastes

marcantes entre os índices das áreas de estudos apontam sobre a necessidade de estratégias e políticas

públicas diferenciadas para a gestão dos recursos hídricos em cada uma delas, no que toca à recarga

dos aquíferos.


- 171 -

Em relação ao mapeamento extensivo da Bacia do Córrego da Areia (Tabela 6.2), a mineração

apresentou os piores valores para potencial de recarga e para a sua proteção qualitativa. As áreas

cársticas e as áreas de encosta sobre litologia terrígena fraturada também apresentaram baixos valores

para potencial de recarga e proteção. As áreas de chapada (excetuados os campos hidromórficos)

apresentaram os maiores valores para ambas as ponderações. Os resultados são coerentes com uma

diretriz de gestão da bacia em que se preocupe mais com a sensibilidade à contaminação nas áreas

cársticas, com a propensão à degradação do solo nas encostas; ao passo que a chapada apresenta a

maior capacidade de potencializar manejos que busquem aumentar a infiltração para assegurar a vazão

das nascentes da bacia.

Potencialidades e Limitações

Com base nos estudos realizados, foi possível constatar que uma das restrições de aplicação se

refere à escala de detalhe disponível para a cartografia de altimetria, hidrografia a das imagens de

sensoriamento remoto para a área de estudo. Inobstante, a existência de uma imagem de sensoriamento

remoto com maior escala de detalhe pode servir como base de interpretação para as inferências de

relevo e de hidrografia necessárias à delimitação e caracterização da área de favorabilidade de recarga

do aquífero.

Reconhece-se que a metodologia proposta nesta tese para instrumentos de ação local não

pretende prescindir ou, mais ainda, competir com a qualidade da avaliação de campo de um

hidrogeólogo experiente. Uma análise mais detalhada tecnicamente poderia adaptar o peso de cada

atributo à especificidade dos processos hidrogeológicos locais. Inferências locais sobre aquicludes e

aquífugos potenciais, sobre os gradientes hidráulicos prováveis, bem como distinção entre os limites

de bacias hidrográficas e hidrogeológicas requerem uma expertise considerável, mas trariam uma

consistência muito maior quanto à delimitação e caracterização de zonas de recarga de descarga de

aquíferos. O conhecimento sobre permeabilidade e transmissividade nos solos e nas rochas portadoras

de aquíferos também pode desvelar elementos importantes de análise, os quais são desconsiderados ou

simplificados pela metodologia de ponderação. O mesmo se ressalva em relação a fatores não

considerados na lista de atributos, tais como interconexão de aquíferos, infiltração para aquíferos

profundos e recarga artificial (a exemplo, por irrigação). Os próprios relatórios finais e cartografia

descritiva, propostos na presente metodologia, serão tão mais completos e confiáveis conforme a

expertise do executante em Hidrogeologia e Cartografia.


- 172 -

Ainda no que se refere aos fatores não considerados, o modelo de diagnóstico expedito para

proteção de recarga apresenta um índice geral que não incorpora o volume e a constância do despejo

dos poluentes, bem como seu comportamento hidrogeológico, a toxidade e a meia vida de elementos

bioquímicos específicos. Conforme conceituação de Vrba & Zaporozec (2004), o diagnóstico expedito

pretende tratar da vulnerabilidade intrínseca (potencial) de uma localidade, mais que de sua

vulnerabilidade específica (a certas fontes de contaminação).

O fato de o método desenvolvido nesta seção focar em avaliações locais vem a dificultar que

processos hidrogeológicos de escalas mais amplas sejam tomados em melhor caracterização. A

existência de fluxos regionais, bem como redes cársticas complexas mais extensas são exemplos de

fenômenos que escapam a esta metodologia. Quanto à escala temporal de análise, o fato de se

restringir a poucos dias de campo não permite uma segurança maior nas considerações sobre as

variações sazonais de fluxos hidrológicos, relativamente comuns em áreas cársticas e/ou semiáridas.

6.1.4 – Síntese

O desenvolvimento de métodos factíveis aos instrumentos de gestão ambiental e de recursos

hídricos deve ter em conta as limitações de tempo, recursos humanos, fontes de informação e

possibilidades legais inerentes a seus respectivos contextos de aplicação. Os desenvolvimentos

metodológicos propostos nesta seção procuraram justamente adequar-se a essas possibilidades de

atuação.

Os estudos de caso na Bacia do Rio Paracatu evidenciaram um leque de situações

diferenciadas para o trato da conservação dos aquíferos. O método desenvolvido evidenciou essas

diferenças, apresentando produtos consistentes para caracterização dessas áreas. Os resultados podem

ser utilizados para recomendações quanto a técnicas de conservação do solo e da água, seja no

contexto de planejamento ambiental microrregional, seja na seleção de sítios para a aplicação de

políticas públicas com o fito de um melhor custo-benefício para o equilíbrio hídrico regional da bacia

hidrográfica.

O exemplo de diagnóstico para a Serrinha mostrou que é possível realizar o diagnóstico

expedito mesmo sem habilidades prévias de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Ao passo que

o exemplo de mapeamento extensivo, para a Bacia do Córrego da Areia, mostrou como essa

heterogeneidade de recarga pode ser avaliada ao longo de uma bacia hidrográfica.


- 173 -

As limitações e restrições quanto à aplicação desta metodologia se remeteram principalmente

ao contexto de aplicação e aos instrumentos utilizados. Não obstante, o ponto positivo principal do

método proposto é o de servir como um fio condutor para profissionais e estudantes de diversos graus

de capacitação em Hidrogeologia e Cartografia. O emprego desse método possibilita que o aplicador

iniciante aproveite e aprenda ao longo de sua prática, obtendo um produto consistente ao fim das

atividades. Ao passo que, para o profissional experiente, a metodologia possui flexibilidade o

suficiente para incorporar análises mais complexas, ou mesmo adaptações para contextos específicos

ou com restrição de acesso a dados e informações.

6.2 – CARACTERIZAÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL DA DINÂMICA DE OCUPAÇÃO

DO SOLO EM ÁREAS DE MAIOR FAVORABILIDADE DE RECARGA

6.2.1 – Resultados Cartográficos e Estatísticos

A Figura 6.12 apresenta as áreas preferenciais de recarga para a Sub-bacia de Entre-Ribeiros,

acompanhada dos mapas que apresentam o processo de ocupação da Sub-bacia (Figuras 6.13 e 6.14).

O fato das áreas delimitadas concentrarem-se no relativamente no Sudoeste de Entre-Ribeiros acentua

ainda mais a sua importância de recarga, pois tanto os estudos climatológicos de Rodriguez (2004)

quanto os de Nunes & Nascimento (2004) evidenciam que essa é a região de maior pluviosidade de

Bacia de Entre-Ribeiros (Mapa da Figura 3.20). A diferença de pluviosidade entre as Estações dos

municípios de Paracatu (Sudoeste da bacia) e Unaí (próxima ao Noroeste da bacia) evidenciam um

decréscimo da pluviosidade rumo ao Norte de Entre-Ribeiros. As demais estações pluviométricas na

Bacia do Paracatu indicam que também há um decréscimo da pluviosidade conforme se ruma para o

Leste da bacia de Entre-Ribeiros. Portanto, o Sudoeste de Entre-Ribeiros apresenta condições

geológicas, geomorfológicas e climatológicas propensas à recarga de aquíferos.

Os dados referentes à ocupação da bacia e o destaque para os dados de ocupação das áreas

preferenciais de recarga são mostrados nas Tabelas 6.3 e 6.4. De uma maneira geral, os resultados e

tendências referentes às áreas de recarga seguem os padrões do restante da bacia hidrográfica.

Entretanto, a ocupação das áreas de nativas (predominantemente cerrados) foi mais intensa nas áreas

de recarga, principalmente no período de 1989 a 2008.

No processo de ocupação recente das zonas com maior favorabilidade de recarga da Bacia de

Entre-Ribeiros, destacou-se a presença significativa de assentamentos de reforma agrária (15,49%).

Praticamente toda a área dos assentamentos nessa bacia sobrepõe-se a áreas de maior recarga.

Comparando os dados das Tabelas 6.3 e 6.4 com os mapas de ocupação de uso do solo, bem como

com o mapeamento geomorfológico (Figura 3.11), foi possível perceber que as áreas de recarga

correspondentes a litolossomas areníticos porosos do terciário-quaternário com relevo suave a

ondulado foram preferencialmente ocupadas por pecuária, a qual também é bastante expressiva nas

áreas de maior favorabilidade de recarga (39,88%, em 2008).


- 174 -

Figura 6.12 – Áreas de Maior Favorabilidade de Aquífero na Bacia de Entre

Ribeiros. Fonte: a pesquisa.

Figura 6.13 – Progressão da ocupação do solo sobre as áreas de vegetação nativa de

1975 a 2008, na Bacia de Entre-Ribeiros. Fonte: a pesquisa.


- 175 -

Figura 6.14 – Progressão do uso da terra na Sub-bacia de Entre-Ribeiros, para cada um dos anos (1970, 1989 e 2008). Fonte: a pesquisa.


- 176 -

Tabela 6.3 – Área, porcentagem e variação temporal da ocupação da Sub-bacia de Entre-Ribeiros.

Classes

1975 Variação

1975-

1989

(%)

1989 Variação

1989-

2008

(%)

2008 Variação

1975-

2008 (%) Hectare % Hectare % Hectare %

Agricultura

Tradicional

Agricultura

Irrigada

Pecuária

Assentamentos

Reflorestamento

Área Alagada

Cerrado

Mata

3.287,91

0,00

58.564,34

0,00

0,00

6.011,93

285.968,28

42.300,10

0,83

0,00

14,78

0,00

0,00

1,52

72,19

10,68

+1189,18

-

+83,01

-

-

-69,12

-32,23

-14,50

42.387,22

14.743,63

107.181,11

0,00

0,00

1.856,74

193.797,94

36.168,39

10,70

3,72

27,06

0,00

0,00

0,47

48,92

9,13

+135,47

+165,41

+7,72

-

-

-61,79

-55,72

+17,66

99.808,69

39.131,38

115.452,98

11.426,19

1.230,89

709,38

8.5821,77

42.555,09

25,20

9,88

29,14

2,88

0,31

0,18

21,66

10,74

+2.935,63

-

+97,14

-

-

-88,20

-69,99

+0,60

Subtotal

Antrópico 61.852,25 15,61 +165,65 164.311,96 41,48 +62,53 267.050,13 67,41 +331,75

Subtotal Nativo 334.280,32 84,39 -30,65 231.823,07 58,52 -44,32 129.086,24 32,59 -61,38

Total 396.132,57 100,00 396.135,03 100,00 396.136,36 100,00

Tabela 6.4 – Ocupação de áreas com maior favorabilidade de recarga da Sub-bacia de Entre-Ribeiros.

Classes 1975 Variação

1975-1989

(%)

1989 Variação

1989-2008

(%)

2008 Variação

1975-2008

(%) Hectare %

Hectare %

Hectare %

Agricultura

Tradicional

Agricultura

Irrigada

Pecuária

Assentamentos

Reflorestamento

Área Alagada

Cerrado

Mata

277,25

0,00

7.274,44

0,00

0,00

124,99

48.555,24

6.212,83

0,44

0,00

11,65

0,00

0,00

0,20

77,76

9,95

+1244,57

-

+112,95

-

-

0,00

-21,15

-26,65

3.727,76

256,51

15.491,11

0,00

0,00

124,99

38.287,76

4.557,05

5,97

0,41

24,81

0,00

0,00

0,20

61,31

7,30

+108,26

+2.150,62

+60,75

-

-

0,00

-75,60

+6,78

7.763,27

5.773,15

24.901,27

9.674,50

0,00

124,99

9.341,92

4.866,17

12,43

9,25

39,88

15,49

0,00

0,20

14,96

7,79

+2.700,14

-

+242,31

-

-

0,00

-80,76

-21,68

Subtotal

Antrópico 7.551,69 12,09 +157,89 19.475,38 31,19 +147,04 48.112,19 77,05 +537,10

Subtotal

Nativo 54.893,06 87,91 -21,72 42.969,79 68,81 -66,64 14.333,08 22,95 -73,89

Total 62.444,75 100,00 62.445,17 100,00 62.445,27 100,00

Esses dados também corroboram a observação de que o cultivo agrícola na metade Leste da

bacia deslocou as atividades de pecuária para a metade Oeste, onde se localizam as áreas principais de

recarga. Completando o cenário, nas chapadas das cabeceiras do Noroeste da bacia, chama à atenção a

expansão significativa das áreas de agricultura tradicional e irrigada (Figura 6.14).


- 177 -

6.2.2 – Discussão sobre os Possíveis Impactos das Mudanças de Uso do Solo na Recarga

dos Aquíferos

Um dos impactos da ocupação e degradação do solo que afeta os recursos hídricos é a

compactação dos solos, aliado ao fato de já haverem menos obstáculos para dificultar o escoamento da

água diretamente rumo aos cursos d’água do que em um ecossistema natural - o que faz com que

diminua a infiltração de água para as reservas hídricas dos aquíferos. A compactação do solo irá

depender muito das técnicas adequadas de manejo agrícola, e sua interferência sobre a estrutura do

solo. Em Pedologia, “estrutura” pode ser definida como o arranjo entre os grãos primários do

esqueleto (argila, silte e areia), o plasma inter-granular e os espaços porosos, implicando forma,

tamanho e disposição de unidades agregadas maiores – os peds (Resende et al. 2002, Ferreira & Dias

Junior 2002).

Em solos preservados, a estrutura será grande responsável pela porosidade e permeabilidade

do solo (Ferreira & Dias Junior 2002). Contudo, os métodos agrícolas que reviram o solo, como a

aragem, causam impacto evidente sobre as propriedades físicas estruturais (Richard et al. 2005). O

impacto sobre a estrutura é ainda maior quando o solo está em situações de umidade elevada (após

chuva, irrigação, ou em terrenos hidromórficos) ou mesmo em situações de seca acentuada (Ferreira &

Dias Junior 2002)6. Nesses casos, a compactação dos solos pela agricultura mecanizada apresenta um

potencial de impacto ainda maior sobre a infiltração da água, a depender dos cuidados de manejo

(Tomasini et al. 2010). Ademais, a compactação da camada superficial do solo também é causada pela

força das gotas de chuva impactantes no solo desprotegido (Richard et al. 2005). Todavia, técnicas de

conservação do solo como o plantio direto apresentam resultados que conciliam melhor a produção

agrícola com a manutenção da qualidade estrutural do solo, inclusive no que tange à circulação hídrica

(Sampaio et al. 2010). No caso da pecuária, o excesso da frequência e densidade de pastejo aumenta a

compactação da camada do solo na profundidade de 0 a 5 cm, diminuindo a capacidade de infiltração

da água (Bragagnolo et al. 2007).

Portanto, o uso agrícola do solo em Entre-Ribeiros junto à pecuária apresenta impacto

potencial significativo para o ciclo hidrogeológico. Esse impacto é tanto maior se esses usos do solo

ocorrerem em áreas de maior recarga dos aquíferos. Entretanto o manejo do solo dentro de sua zona de

friabilidade, utilizando de métodos menos agressivos à estrutura (como plantio direto), e evitando a

exposição do solo nu no período chuvoso, pode reduzir significativamente a compactação.

6 Discutiu-se, aqui, o contexto do impacto da compactação de solos nas estruturas naturais do solo, pelo manejo

agropecuário. No caso da construção e manutenção de taludes em contextos geotécnicos, a relação entre umidade

do solo, compactação e obtenção das características desejadas segue critérios específicos.


- 178 -

Figura 6.15 – Exemplo de uma ocupação intensiva para agricultura, favorecida pelas características físicas, em

uma das prováveis áreas de recarga de aquífero nos tabuleiros de altitude da porção oeste da bacia. Localização:

47º03’14”S 16º49’58”W. Fonte: Andrade 2007.

6.2.3 – Síntese

Um dos aspectos centrais desse estudo foi o exame dos sistemas hídricos de superfície em

relação com a litoestratigrafia, tipos de rochas, áreas de exsudação e o relevo, de forma a se chegar a

caracterizar as prováveis zonas de recarga. Esse tipo de análise se apresenta como promissor e de mais

baixo custo para se elucidar essa questão de modo regionalmente eficiente com aproveitamento de

dados secundários.

O processo de ocupação do solo foi confrontado com o conhecimento existente sobre os

aquíferos subterrâneos e superficiais, tomando por base pesquisas existentes de Hidrogeologia.

Pretendeu-se estabelecer relações entre os sistemas agroeconômicos existentes na bacia e o ciclo

hidrológico como um todo. Conclui-se, portanto, que investigação sobre a recarga dos aquíferos

auxilia a compreensão de quão integrados estão a ocupação do solo e as alterações do ciclo

hidrológico e hidrogeológico.


- 179 -

6.3 – CARACTERIZAÇÃO CARTOGRÁFICA DE FAVORABILIDADE DE


6.3.1 – Análise dos Resultados Cartográficos

O resultado da delimitação da favorabilidade de recarga de aquíferos pode ser observado na

Figura 6.16. A caracterização da favorabilidade de recarga da Figura 6.16 apresenta apenas o potencial

dos atributos de solo, rocha e geomorfologia. Para uma noção mais acurada da recarga efetiva dos

aquíferos, é preciso contrapor esse mapa à distribuição espacial dos parâmetros climáticos da bacia

hidrográfica. Nesse aspecto, apesar de as características pedológicas, geomorfológicas e geológicas

indicarem que as áreas mais favoráveis encontrarem-se a leste da bacia, os parâmetros climáticos são

mais favoráveis à recarga dos aquíferos na região oeste da bacia e nas cabeceiras a noroeste (Figura

3.20).

Os mapas das unidades de paisagem hidrológica referentes à diferença altimétrica relacionada

às nascentes e aos cursos d’água estão na Figura 6.17. A classificação da diferença altimétrica em

relação aos cursos d’água mostrou-se mais adaptada ao microrrelevo da bacia, enquanto a diferença

altimétrica em relação às nascentes mostrou-se mais adaptada ao macrorrelevo da bacia. O

mapeamento da multiplicação dos valores ponderados dos dois critérios topográficos transmitiu a

informação pareada das duas formas de abordagem.

A análise do potencial conjugado das diferenças altimétricas relativas com os fatores de solo,

geologia, relevo, pluviosidade pode ser avaliado pelo índice de favorabilidade de recarga, da Figura

6.18. Os resultados ainda mostram a maior favorabilidade da recarga nas bordas da metade leste da

bacia, embora se destaquem também os potenciais nas chapadas ao sul da bacia e nos planaltos a

noroeste. As áreas de cristas sobre litologia fraturada receberam a menor favorabilidade de recarga,

entre as áreas altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes. Os vales fluviais também

receberam baixos valores, especialmente em consideração à classificação da diferença altimétrica

relativa ao nível das nascentes e aos cursos de água de jusante.


- 180 -

Figura 6.16 – Mapeamento dos atributos de favorabilidade de recarga na Bacia do Paracatu. Fonte: a pesquisa.


181

Figura 6.17 – Mapeamento de Unidades Hidrológicas de Paisagem. Fonte: a pesquisa.


- 182 -

Figura 6.18 – Mapas com o índice de favorabilidade de recarga de aquíferos na Bacia do Paracatu. Fonte: a pesquisa.


183

Sem embargo, os mapeamentos das Figuras 6.16, 6.17 e 6.18 demonstram uma diversidade da

favorabilidade da recarga em toda a bacia, tornando possível selecionar as áreas mais favoráveis para cada

região, inclusive as localizadas nas áreas onde ocorram os maiores conflitos pelo uso da água, conforme as

demandas para a gestão dos recursos hídricos. Em uma perspectiva de planejamento territorial,

empreendimentos com maior uso de água subterrânea poderiam ser instalados preferencialmente nas áreas

de maior recarga, assegurando a sustentabilidade das reservas hídricas. No caso da bacia do Paracatu, as

áreas de maior recarga que estejam localizadas sobre aquíferos porosos profundos também são a que

apresentariam, teoricamente, a maior capacidade de armazenamento. Nessas áreas de maior favorabilidade

de recarga, também se potencializam os efeitos das ações de manejo do solo e das águas, tais como

barragens de retenção e infiltração de águas pluviais, plantio direto e/ou em nível, terraceamento, entre

outros.

6.3.2 – Síntese

A metodologia desenvolvida mostrou-se capaz de evidenciar a variabilidade espacial dos

fatores que envolvem a favorabilidade da recarga dos aquíferos no estudo de caso proposto. A

delimitação das áreas altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes, pelo método de

krigagem, seguida de sua caracterização por atributos de favorabilidade de recarga de aquíferos,

cotejada ainda pelos dados climatológicos, evidenciou que a recarga de aquíferos não pode ser

encarada como indistinta em sua distribuição espacial na bacia hidrográfica. Em virtude da cobertura

extensiva de hidrografia e altimetria do IBGE e da altimetria SRTM para o território brasileiro, a

delimitação das áreas altimetricamente mais elevadas em relação às nascentes pela técnica de

krigagem apresenta-se com fácil replicabilidade para as demais bacias hidrográficas, como passo

inicial para identificar as áreas de provável maior recarga. Destaca-se a inovação da análise conjugada

da altimetria em relação às nascentes e aos cursos d'água, criando um indicador topográfico unificado

dos processos de recarga e descarga que incorpora as informações dos dois critérios de diferença

altimétrica relativa.

Os resultados obtidos para a bacia do rio Paracatu demonstraram que, embora se ressalve que

as características climatológicas mais favoráveis à recarga encontrem-se a oeste, a favorabilidade dos

atributos de recarga é mais acentuada na porção leste da bacia – legando às chapadas ao sul da bacia e

aos planaltos a noroeste uma posição de importância intermediária.


184

6.4 – MAPEAMENTO DA CONTRIBUIÇÃO ESPECÍFICA DE COMPONENTES DE

FLUXO

6.4.1 – Avaliação de Estacionariedade

As estações fluviométricas analisadas obtiveram resultados satisfatórios no teste de

estacionariedade de médias e de variância da vazão a 5% de significância. Apenas a estação 4286000

teve rejeitada a estacionariedade da variância de eventos mínimos para 5% de significância em parte

dos agrupamentos temporais; e apenas a estação 42365000 teve rejeitada a estacionariedade da

variância de eventos máximos para 5% de significância em parte dos agrupamentos. Apenas uma

estação teve sua estacionariedade de média rejeitada, a 1% de significância (passando no teste de 5%

de significância). As demais rejeições a 1% de significância se referiram à variância.

Nos casos em que houve rejeição no teste, foram avaliados os padrões e tendências para tanto.

Atentou-se para o ponto de quebra, como o período que melhor demarca a diferença de

estacionariedade, de acordo com a comparação do desvio padrão dos períodos contrastantes. A análise

dos dados hidrológicos mostrou um período de frequentes picos de vazão entre 1976 a 1985,

impactando diferentemente cada sub-bacia. Os dados foram coerentes aos estudos de vazão realizados

por plotagem de hidrogramas de médias mensais, realizados por Carvalho et al. (2004) para a Bacia do

Rio Paracatu. Essa intercalação de cheias elevou a variância das séries históricas nesse período,

refletindo nos testes de estacionariedade para variância (a 1%), especialmente no teste de eventos

máximos. A partir de 1994 até 2000, há uma diminuição na variância da vazão dos rios, ocasionando a

rejeição em alguns testes de estacionariedade a 1% de significância. As estações referentes às bacias

hidrográficas de maior contribuição (por exemplo, as estações sobre o leito principal do Rio Paracatu)

apresentaram menor interferência sobre a estacionariedade de variância, como esperado, pelo

amortecimento de cheias (para eventos máximos) e pelo possível efeito de fluxos hidrogeológicos

regionais (para médias anuais e eventos mínimos).

No teste de estacionariedade de longo prazo (1957 a 2000), as quatro estações fluviométricas

passaram no teste de média para estacionariedade da média das vazões mensais a 1%. Para o teste da

estacionariedade da variância, o efeito dos picos de cheias de 1976 a 1985 fez com que 3 testes (um de

mínimas, um de médias e outro de máximas mensais) não passasse a 1% de significância – embora

todos os testes de variância tenham obtido sucesso a 5% de significância. Analisando os dois blocos de

teste de estacionariedade (um a partir de 1957 e outro a partir de 1976), corroborou-se a constatação de

que haveria um período de menores variâncias dos parâmetros entre 1957 a 1975, bem como no

período de 1993 a 2000.


185

Os bons resultados para os testes de estacionariedade de médias de vazão trouxeram uma

confiabilidade adicional para o preenchimento de falhas. Apesar da rejeição de hipóteses de

estacionariedade da variância a 1% de significância, propomos que a quebra da estacionariedade não

se apresenta como um impedidor mandatório frente à confiança dos resultados neste trabalho, haja

vista que os resultados de estacionariedade da variância serviram de critério para selecionar as

estações de apoio para preenchimento de falhas, de forma a gerar um agrupamento de estações com

padrão similar. Sem embargo, os testes desenvolvidos se prestam como salvaguarda para estudos

comparativos posteriores.

6.4.2 – Preenchimento de Lacunas

Conforme discutido no Capítulo 4 (Estado da Arte), afigura-se um contexto em que as opções

metodológicas de melhor estado da arte disponíveis para o preenchimento de falha (EM e MI)

procuram uma solução de compromisso entre segurança da previsão e a manutenção da variância dos

dados. Para separação do fluxo de base, analisamos os resultados da estimação com a preferência por

uma maior segurança quanto à previsão dos dados, haja vista que os dados preenchidos seriam

utilizados em modelos matemático-estatísticos sensíveis aos padrões de correlação temporal.

Os gráficos das Figuras 6.19 e 6.20 apresentam exemplos comparativos dos resultados obtidos

por estimação por EM e MI. Na Figura 6.19, foi simulado o preenchimento em uma área com dados

originais, para comparação com os dados reais. Para a consistência dos dados de MI, foi utilizada a

restrição para dados não-negativos. Em ambos os gráficos, a estimação por EM aproximou-se mais da

hidrógrafa original. As Figuras 6.19 e 6.20 mostram como a estimação por MI, embora siga a

tendência média, cria uma variância anormal que não respeita a correlação temporal da hidrógrafa,

corroborando os acautelamentos teóricos propostos por Cano & Andreu (2010). Embora a linha da

EM, no gráfico da Figura 6.19, tenha sido um pouco superior à hidrógrafa original, a base teórica

desse método garante que, no total dos períodos preenchidos, a média e a variância da vazão possuem

a maior aproximação possível com os dados originais.

Para cada estação, foram conferidos os valores de preenchimento de forma exploratória, por

meio de análise visual dos gráficos de vazão, assegurando-se que os dados imputados fossem factíveis

do ponto de vista hidrológico e acompanham as tendências das estações de apoio.


186

Figura 6.19 – Gráfico comparando o preenchimento de falhas no período chuvoso da Estação 42251000 por

Maximização de Expectativa (EM) e por Imputação Múltipla (MI). Excerto do ano hidrológico de 1994. O

preenchimento por EM e por MI utilizou, como estações de apoio, as estações 42250000, 42255000, 42257000,

42290000, 42350000 e 42365000, com dados de vazão dos anos hidrológicos de 1965 a 2005. Fonte: a pesquisa.

Figura 6.20 – Gráfico comparando o preenchimento de falhas no período chuvoso da Estação 42250000 por EM

e por MI, no ano hidrológico de 1996. Obs: A Estação 42251000 está imediatamente à jusante da Estação

42250000. Fonte: a pesquisa.


187

6.4.2 – Delimitação dos Componentes de Fluxo

Os filtros propostos por Chapman (1991) e Chapman & Maxwell (1996) apresentaram

resultados semelhantes, mas não demonstraram confiabilidade hidrológica, em virtude de que o fluxo

de base estimado comumente não coincidiu com a curva de recessão durante o período sazonal anual

seco (Figura 6.21).

Figura 6.21 – Aplicação do Filtro de Chapman e Maxwell (1996), com parâmetro α = 0,925, para os dados de

vazão diária da Estação 42290000, ano hidrológico de 1976. Vazão em escala logarítmica. Observa-se que a

vazão estimada para o fluxo de base do período seco não coincidiu com a vazão total. Fonte: a pesquisa.

Os filtros de Lyne & Hollick (1979) e de Tularam & Ilahee (2008), após calibração,

apresentaram comportamento visualmente idêntico. Dessarte, foi escolhido o filtro de Lyne e Hollick

(1979) pelo motivo de ter sido mais amplamente utilizado na literatura (Lim et al. 2005, Combalicer et

al. 2008, Asmeron 2008, Santhi et al. 2008, Albuquerque 2009, Welderufael & Woyessa 2010, Biller

2010), facilitando a comparação com outros estudos.

O fim do período N (número de dias após um pico na hidrógrafa, para que cesse a participação

do escoamento superficial) da equação empírica de Lynsley et al. (1975) coincidiu, na maior parte das

hidrógrafas, com uma mudança na inclinação na reta de depleção do pico de chuva, corroborando para

a confiabilidade de sua aplicação. A calibração dos filtros pelos parâmetros duplos combinados

possibilitou separar claramente a onda de interfluxo da onda de fluxo de base (Figura 6.22).

Para as duas estações com séries isoladas (inferiores ao período de tempo do bloco principal),

foi realizada a comparação do filtro escolhido com as estações de apoio para a mesma época, que

possuíam série de dados nesse período. Em seguida, os resultados foram comparados com os das

séries para o período total (1976-2001). A variação dos valores médios de vazão anual, fluxo de base,

interfluxo e fluxo rápido foi utilizada para ajustar os respectivos resultados do filtro sobre as séries

isoladas. O ajuste médio para os dados da bacia da estação 42350000 (1974-1984) foi de -9%, ao

passo que para a bacia da estação 42645000 (1973-1981) o ajuste médio foi de -0,63%.


188

Figura 6.22 – Separação do Interfluxo e do Fluxo de Base da estação 42860000, ano hidrológico de 1996,

utilizando o filtro Bflow (Lyne & Hollick 1979). As setas indicadoras de datas (N) correspondem aos momentos

em que cessa a influência do escoamento superficial, de acordo com a equação empírica de Lynsley et al. (1975).

Fonte: a pesquisa.

Os resultados da aplicação calibrada do filtro a cada estação e da concatenação das bacias de

drenagem, com os dados de vazão total, fluxo rápido, interfluxo e fluxo de base, inclusive no que se

refere à vazão específica, são apresentados nas Tabelas 6.5 e 6.6.

A Tabela 6.6 também apresenta, para fins comparativos, o índice fluxo de base resultante da

separação da hidrógrafa de algumas das estações pelo método gráfico de Barnes (1939), realizados no

CETEC (1981) e na RURALMINAS (1996). A delimitação em RURALMINAS (1996) foi realizada

para o período de 1939-1989, enquanto a delimitação no CETEC (1981) usou apenas um ano

hidrológico, situado entre 1969 e 1974 para as diferentes estações. O índice de fluxo de base (base

flow index – BFI, equivalente à divisão do fluxo de base pela vazão total) é relativamente estável em

longo prazo nas bacias hidrográficas, mesmo havendo variações na vazão anual, tornando assim

factível a comparação entre estimativas em períodos diferentes (Santhi et al. 2008). A comparação dos

índices estimados pelos filtros recursivos com as estimativas de fluxo de base por métodos gráficos

mostrou tendências semelhantes. Não obstante, os dados apresentados na Tabela 6.6 tornam possível

perceber como o método gráfico incorpora em proporções diferentes o fluxo subsuperficial ao fluxo de

base em cada bacia, demonstrando a subjetividade inerente a essa técnica.


189

Tabela 6.5 – Dados de área, N (dias de influência do escoamento superficial – Lynsley et al. 1979), parâmetros utilizados no filtro BFLOW e vazões anuais para fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido.

Código

Rio

Estação

Área da

Bacia

(km2)

Área do Trecho

Concate-

nado (km2)

N

(dia)

Parâmetro α do Filtro BFLOW Vazão anual por Bacia (m3.s) Vazão anual por Trecho (m3.s)

Fluxo de Base Interfluxo Total Base Interfluxo Rápido Total Base Interfluxo Rápido

42250000 Rio Claro Faz.Limoeiro 462,59 462,59 2,83 0,991 0,94 3042,14 1883.82 471,49 686,83 3042,14 1883,82 471,49 686,83

42251000 Rio Escuro Faz.Córr.do Ouro 1881,39 1418,80 3,73 0,992 0,932 10272,11 6495.71 1992,04 1784,36 7229,97 4611,89 1520,55 1097,53

42255000 Rib.Sta.Isabel Faz.Nolasco 247,83 247,83 2,51 0,996 0,935 1327,04 688.61 330,45 307,99 1327,04 688,61 330,45 307,99

42257000 Rio Escurinho Barra do Escurinho 1997,82 1749,99 3,79 0,994 0,96 9883,07 5762.31 2058,92 2061,84 8556,03 5073,70 1728,47 1753,85

42290000 Rio Paracatu Pte.da BR-040 7730,41 3851,20 4,94 0,998 0,96 37296,61 14536.76 11555,12 11204,74 17141,43 2278,74 7504,16 7358,54

42350000 Rio da Prata Porto Diamante 3009,88 3009,88 4,12 0,9985 0,977 13357,42 5204.40 3412,75 4931,70 13357,42 5204,40 3412,75 4931,70

42365000 Rio da Prata Pte.da BR-040 3337,19 327,31 4,23 0,9985 0,95 19107,86 6898.34 5380,98 6828,54 5750,44 1693,94 1968,23 1896,84

42395000 Rio Paracatu Santa Rosa 12808,72 1741,12 5,49 0,998 0,97 62072,30 26502.71 17505,78 18063,81 5667,83 5067,61 569,68 30,53

42435000 Rib.Barra da Égua Faz.Barra da Égua 1589,26 1589,26 3,56 0,9963 0,965 6431,05 3020.66 1819,63 1591,02 6431,05 3020,66 1819,63 1591,02

42440000 Rib.São Pedro Faz.Poções 553,24 553,24 2,95 0,997 0,965 3318,21 1397.94 833,45 1086,83 3318,21 1397,94 833,45 1086,83

42460000 Rio Preto Faz. Limeira 3926,72 3926,72 4,27 0,9955 0,955 21837,01 13473.71 4747,93 3615,37 21837,01 13473,71 4747,93 3615,37

42490000 Rio Preto Unaí 5388,18 1461,46 4,58 0,997 0,965 28146,95 14271.79 6403,81 7471,35 6309,94 798,08 1655,88 3855,98

42540000 Rio Preto Sto.Ant.do Boqueirão 5956,22 568,04 4,68 0,997 0,97 32653,45 16498.50 7085,02 9096,94 4506,50 2226,71 681,21 1625,59

42545002 Rib.Roncador Faz.Roncador 425,39 425,39 2,90 0,998 0,94 1952,24 819.43 478,42 654,39 1952,24 819,43 478,42 654,39

42545500 Rib.Roncador Faz."O"Resfriado 681,70 256,31 3,12 0,9983 0,965 3217,61 1170.18 676,74 1370,70 1265,37 350,75 198,32 716,31

42546000 Rib.Salobro Faz.Santa Cruz 527,35 527,35 2,84 0,999 0,975 2726,97 983.94 486,62 1256,41 2726,97 983,94 486,62 1256,41

42600000 Rio Preto Porto dos Poções 9453,35 2288,08 5,14 0,9974 0,975 45070,14 20855.40 9701,16 14513,58 6472,11 2202,78 1452,78 2789,53

42645000 Rio Verde Faz.Rio Verde 879,53 879,53 3,29 0,999 0,935 2567,18 711.90 1137,07 746,55 2567,18 711,90 1137,07 746,55

42690001 Rio Paracatu Porto da Extrema 30162,26 4878,16 6,49 0,9971 0,973 131929,40 60558.86 33475,50 37895,04 12470,52 8070,25 2478,41 1893,25

42750000 Rio Paracatu Caatinga 31620,35 1458,09 6,55 0,9971 0,97 136929,60 62092.17 34873,59 40026,83 5000,20 1533,31 1398,09 2131,79

42840000 Rio Sto.Antônio Veredas 214,59 214,59 2,41 0,9985 0,955 1249,75 605.35 284,31 360,09 1249,75 605,35 284,31 360,09

42850000 Rio do Sono Cach. das Almas 4372,21 4157,62 4,40 0,9984 0,975 22337,61 6721.81 5745,23 9870,57 21087,86 6116,46 5460,92 9510,48

42860000 Rio do Sono Cach.do Paredão 5697,26 1325,05 4,63 0,9988 0,982 28339,20 7201.71 6759,19 14378,40 6001,59 479,90 1013,96 4507,83

42930000 Rio Paracatu Porto do Cavalo 40787,63 3470,01 6,89 0,9976 0,976 176576,10 74173.48 44433,48 57969,10 11307,30 4879,60 2800,70 3563,87

42980000 Rio Paracatu Porto Alegre 41353,26 565,63 6,92 0,998 0,978 184740,70 78241.19 45384,84 61114,66 8164,60 4067,71 951,36 3145,56


190

Tabela 6.6 – Vazões específicas anuais e índices de vazão para fluxo de base, interfluxo e fluxo rápido na Bacia do Rio Paracatu.

Código

Índice de Fluxo de Base pelo Método Gráfico de Barnes (1939) Índice Por Bacia Índice por Trecho Vazão Específica por bacia (m3.s/km2) Vazão específica por trecho (m3.s/km2)

CETEC (1981) RURALMINAS (1996) Base Interfluxo Rápido Base Interfluxo Rápido Total Base Interfluxo Rápido Total Base Interfluxo Rápido

42250000 - 0,61 0,62 0,15 0,23 0,62 0,15 0,23 6,58 4,07 1,02 1,48 6,58 4,07 1,02 1,48

42251000 - 0,66 0,63 0,19 0,17 0,64 0,21 0,15 5,46 3,45 1,06 0,95 5,10 3,25 1,07 0,77

42255000 - 0,64 0,52 0,25 0,23 0,52 0,25 0,23 5,35 2,78 1,33 1,24 5,35 2,78 1,33 1,24

42257000 - - 0,58 0,21 0,21 0,59 0,20 0,20 4,95 2,88 1,03 1,03 4,89 2,90 0,99 1,00

42290000 - 0,51 0,39 0,31 0,30 0,13 0,44 0,43 4,82 1,88 1,49 1,45 4,45 0,59 1,95 1,91

42350000 0,30 0,58 0,39 0,26 0,37 0,39 026 0,37 4,44 1,73 1,13 1,64 4,44 1,73 1,13 1,64

42365000 - - 0,36 0,28 0,36 0,29 0,34 0,33 5,73 2,07 1,61 2,05 17,57 5,18 6,01 5,80

42395000 0,32 - 0,43 0,28 0,29 0,89 0,10 0,01 4,85 2,07 1,37 1,41 3,26 2,91 0,33 0,02

42435000 - 0,57 0,47 0,28 0,25 0,47 028 0,25 4,05 1,90 1,14 1,00 4,05 1,90 1,14 1,00

42440000 - 0,58 0,42 0,25 0,33 0,42 0,25 0,33 6,00 2,53 1,51 1,96 6,00 2,53 1,51 1,96

42460000 - 0,74 0,62 0,22 0,17 0,62 0,22 0,17 5,56 3,43 1,21 0,92 5,56 3,43 1,21 0,92

42490000 - - 0,51 0,23 0,27 0,13 0,26 0,61 5,22 2,65 1,19 1,39 4,32 0,55 1,13 2,64

42540000 - 0,66 0,51 0,22 0,28 0,49 0,15 0,36 5,48 2,77 1,19 1,53 7,93 3,92 1,20 2,86

42545002 - - 0,42 0,25 0,34 0,42 0,25 0,34 4,59 1,93 1,12 1,54 4,59 1,93 1,12 1,54

42545500 - - 0,36 0,21 0,43 0,28 0,16 0,57 4,72 1,72 0,99 2,01 4,94 1,37 0,77 2,79

42546000 - - 0,36 0,18 0,46 0,36 0,18 0,46 5,17 1,87 0,92 2,38 5,17 1,87 0,92 2,38

42600000 0,69 0,62 0,46 0,22 0,32 0,34 0,22 0,43 4,77 2,21 1,03 1,54 2,83 0,96 0,63 1,22

42645000 0,43 0,54 0,28 0,44 0,29 0,28 0,44 0,29 2,92 0,81 1,29 0,85 2,92 0,81 1,29 0,85

42690001 - 0,58 0,46 0,25 0,29 0,65 0,20 0,15 4,37 2,01 1,11 1,26 2,56 1,65 0,51 0,39

42750000 - 0,59 0,45 0,25 0,29 0,31 0,28 0,43 4,33 1,96 1,10 1,27 3,43 1,05 0,96 1,46

42840000 - 0,60 0,48 0,23 0,29 0,48 0,23 0,29 5,82 2,82 1,32 1,68 5,82 2,82 1,32 1,68

42850000 - - 0,30 0,26 0,44 0,29 0,26 0,45 5,11 1,54 1,31 2,26 5,07 1,47 1,31 2,29

42860000 0,32 0,51 0,25 0,24 0,51 0,08 0,17 0,75 4,97 1,26 1,19 2,52 4,53 0,36 0,77 3,40

42930000 - - 0,42 0,25 0,33 0,43 0,25 0,32 4,33 1,82 1,09 1,42 3,26 1,41 0,81 1,03

42980000 0,48 0,55 0,42 0,25 0,33 0,50 0,12 0,39 4,47 1,89 1,10 1,48 14,43 7,19 1,68 5,56


191

Como se observa na Tabela 6.5, a média dos parâmetros (α, conforme apresentado no Quadro

5.4) calibrados dos filtros (nas duas formas de calibração) mostrou-se bem superior ao valor de 0,925,

o qual seria o referendado pela literatura (Nathan & McMahon 1990, Ghanbarpour et al. 2008). Em

que pese que as características hidrológicas da bacia do Rio Paracatu possam ter suas diferenças em

relação a bacias de clima temperado, deixa-se como hipótese que a ausência da calibração por

influência do escoamento superficial e pela inflexão da curva de recessão pode ter levado os estudos

com filtros recursivos, realizados nos estudos pré-existentes, a sobre-estimarem o montante de vazão

relativo ao fluxo de base. Corrobora essa hipótese a constatação de Asmeron (2008), de que o

parâmetro de 0,995 mostrou-se mais coerente com as curvas das hidrógrafas da bacia do Nilo Azul, na

Etiópia.

A análise dos mapas de vazão específica (Figura 6.23), cotejados às Tabelas 6.5 e 6.6,

apontam que a contribuição do fluxo de base é mais significativa nas bacias de cabeceira

(principalmente na porção oeste, a qual recebe maior precipitação). Essa configuração também reforça

o papel de recarga das chapadas de litologia porosa-sedimentar nas cabeceiras da bacia. Conforme se

passa para as baixadas da área central da Bacia do Paracatu, a contribuição do fluxo de base passa a

ser significativamente menos expressiva. O resultado também é coerente com o relatado em Tucci

(2002), de que se observa a tendência de redução das vazões específicas em relação ao incremento na

área das bacias hidrográficas.

Todavia, são instigantes certos aumentos de vazão específica total, de base e de interfluxo

após as estações 42930000 (Baixo Paracatu), 42490000 (Médio Rio Preto) e 42350000 (Baixo Rio da

Prata). Pode-se pensar em fluxos regionais subterrâneos que perpassam por baixo da estação e afloram

mais a jusante, tendo em vista que este fenômeno estaria ocorrendo principalmente em áreas de

aquíferos porosos detrito-lateríticos rasos que recebem águas de aquíferos cárstico-fissurados.

Como última ressalva, é preciso reconhecer que os métodos automáticos de separação da

hidrógrafa trabalham apenas com padrões de forma das ondas representativas de pulsos de vazão e,

portanto, não diretamente com a identificação da proveniência dos componentes da vazão. Dessa

forma, os resultados dos métodos automáticos são referendáveis aos processos hidrogeológicos apenas

na medida em que os fluxos de base, interfluxo e fluxo rápido realmente corresponderem aos fluxos

subterrâneo, subsuperficial e superficial, respectivamente. Sobre este aspecto, pode ser importante

levar em consideração efeitos de pistão hidrogeológico (Kirchner 2003, Gonzales et al. 2009).

Ademais, nas áreas com influência cárstica, também há a hipótese plausível de que o fluxo rápido e o

interfluxo correspondam parcialmente ao fluxo de dutos endocársticos, mesmo após cessado o

escoamento superficial. Tais hipóteses sugerem, como recomendação, que estudos posteriores

utilizando traçadores aumentariam bastante a compreensão dos processos hidrogeológicos envolvidos.


192

Figura 6.23 – Mapas com a vazão específica total e dos componentes de fluxo de cada seção da bacia

hidrográfica (em m3.s/km

2). Fonte: a pesquisa.


193

6.4.3 – Síntese

As análises de estacionariedade trouxeram maior confiabilidade à compreensão das vazões da

Bacia do Rio Paracatu. O preenchimento de falhas de medidas de vazão por Maximização da

Expectativa (EM) mostrou-se mais confiável que a Imputação Múltipla (MI) para o preenchimento das

falhas das séries de dados das estações fluviométricas. Não obstante, a literatura científica tanto quanto

os órgãos de gestão ainda podem ser beneficiados futuramente com um estudo mais aprofundado e

sistemático que empreenda uma análise comparativa quantitativa da eficácia entre os métodos de EM e

MI.

Os filtros BFLOW (Lyne & Hollick 1979) e EWMA (Tularam & Ilahee 2008) mostraram

comportamento consistente para a separação das hidrógrafas. Os filtros de Chapman (1991) e

Chapman & Maxwell (1996) não se mostraram consistentes, em função de, em diversos segmentos

temporais, não se igualarem à curva de recessão do período sazonal seco.

O método de calibração dupla, apresentado neste estudo, tornou possível estimar com maior

confiabilidade o fluxo de base e o fluxo subsuperficial. O restritor lógico evitou a sobre-estimação das

vazões, aumentando a consistência dos resultados. Os resultados mostraram-se coerentes aos

estimados pelo método gráfico manual de Barnes (1939), embora os filtros tenham evidenciado de

forma mais confiável a distinção entre o fluxo subsuperficial e o fluxo de base. Os valores encontrados

para os parâmetros do filtro BFLOW mostraram-se superiores aos valores padrões indicados na

literatura, deixando como hipótese que os estudos pré-existentes com esse filtro podem estar sobre-

estimando as estimativas de fluxo de base, mesmo que estejam incorporando nesse montante o fluxo

subsuperficial.

Como sugestão para pesquisas futuras, a metodologia proposta neste estudo poderia ser

potencializada pelo desenvolvimento de algoritmos para calibração automática dos filtros. A

identificação automática dos pontos de inflexão da curva de recessão já são realizados por filtros como

o BFI (Wahl & Wahl 1988, 1995), e a fórmula empírica de Lynsley et al. (1975) já está incorporada

em algoritmos como Rora e Part (Rutledge 1993, 1998).

A representação cartográfica da descarga específica de base e interfluxo das bacias aninhadas

concatenadas demonstrou uma coerência com os estudos e bases georreferenciadas de climatologia e

hidrogeologia (Figuras 3.20 e 3.23). Os mapas são produtos úteis para a gestão das bacias

hidrográficas.


194

6.5 – MODELAGEM ESPACIAL DA INFLUÊNCIA DOS ATRIBUTOS

AMBIENTAIS NOS COMPONENTES DE FLUXO

6.5.1 – Dendograma

O dendograma das variáveis utilizadas é apresentado na Figura 6.24. A partir do dendograma,

foi possível identificar certos grupos de variáveis, relacionados ao relevo (macro, meso, micro),

profundidade dos aquíferos rasos, movimentação de relevo, profundidade do sistema aquífero, vazão

dos rios e relevo de vales. Em um nível de abstração mais elevado do dendograma, os grupos de

variáveis relacionados ao relevo aninharam-se todos no mesmo agrupamento (cluster), o qual também

se aproximou das variáveis relacionadas à profundidade de aquífero. Em galhos com maior

independência, estão os grupos relacionados à vazão dos rios, o relevo dos vales e outras variáveis

isoladas, como longitude, latitude e vazão de poços.


195

Figura 6.24 – Dendograma com o agrupamento hierárquico das variáveis utilizadas. Fonte: a pesquisa.


196

6.5.2 – Modelos de Regressão

Os resultados dos dois modelos de regressão utilizados são apresentados na Tabela 6.7. Nota-

se que o modelo com a hipótese dos fluxos regionais apresentou melhoria no R2 e no desvio padrão de

todas as regressões, apesar de haver um pequeno decréscimo do Q2 para a regressão do interfluxo.

Analisados separadamente, as melhoras foram coerentes com a hipótese de que a maior influência do

fluxo regional subterrâneo se daria no fluxo de base (pelo escoamento do aquífero profundo), seguido

do fluxo rápido (pelos dutos cársticos e efeito pistão – Kirschner (2003)) e, em menor escala, pelo

interfluxo (aquíferos aluviais e sistemas locais rio/fratura), tendo em vista que este último seria

retardado em razão da tendência de matriz mais argilosa do solo nos vales fluviais. A análise dos

sinais e pesos dos coeficientes também se mostrou mais consistente no modelo com a hipótese dos

fluxos regionais, corroborando para sua escolha.

Tabela 6.7 – Resultados da Regressão.

Regressão Modelo sem fluxos regionais Modelo com fluxos regionais

R2 Q

2 Desvio Padrão R

2 Q

2 Desvio Padrão

Vazão total 0.35 -0.10 0.84 0.84 0.73 0.42

Fluxo rápido 0.40 -0.12 0.81 0.76 0.43 0.51

Interfluxo 0.40 -0.04 0.81 0.43 -0.12 0.79

Fluxo de Base 0.35 -0.21 0.85 0.84 0.67 0.42

6.5.3 – Coeficientes das Variáveis Independentes

A Figura 6.25 apresenta os valores de VIP das variáveis independentes multiplicados pelo

sinal dos respectivos coeficientes, para cada uma das regressões do modelo com fluxos subterrâneos

regionais. Dados detalhados do modelo estão no Anexo A.5, onde podem ser encontrados os

coeficientes reais e padronizados, o VIP, os respectivos desvios padrões, os gráficos comparativos

obtidos do VIP e do coeficiente padronizado, bem como os gráficos de dispersão das cargas por

componentes.


197

Figura 6.25 – VIP das variáveis independentes, multiplicadas pelo sinal dos respectivos coeficientes. Fonte: a pesquisa.

-2

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-1

-0,5

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Vazão Total

Fluxo Rápido

Interfluxo

Fluxo de Base

Macro Relevo

Profundidade do Aquífero

Atributos Correlacionados

ao Relevo

Profundidade do Aquífero

Freático

Movimentação do Relevo

Relevo de Vales


198

Ressalva-se que valores pequenos de VIP e de coeficientes padronizados não significam que a

variável independente tenha papel irrelevante no funcionamento dos sistemas hídricos. Afinal, podem

existir relações não lineares que não foram captadas pelo modelo estatístico e que, futuramente, podem

ser explicitadas com modelos mais sofisticados. Por exemplo, caso uma das variáveis ambientais

independentes tivesse uma relação exponencial ou logarítmica com o componente de vazão, esta não

seria mensurada de maneira otimizada pelo presente modelo.

Analisando os coeficientes, observou-se uma forte influência positiva da altitude de encosta e

da altitude até os rios (micro relevo) sobre as regressões de vazão total e de fluxo de base. Tal relação

pode ter fundamento na predisposição microclimática para chuvas orográficas, bem como devido a

uma maior predisposição para infiltração da água em topos de morro.

Um coeficiente positivo com expressão sobre a vazão total e ainda mais pronunciadamente

sobre o fluxo de base foi o do índice de aquecimento anisotrópico diurno. O modelo corrobora, pois,

com a hipótese microclimática de que as encostas com maior exposição à radiação solar apresentariam

maior evapotranspiração, contribuindo para uma menor infiltração e, consequentemente, menor vazão

no sistema hídrico.

A regressão sobre o fluxo de base manteve uma influência positiva nas variáveis relacionadas

ao macro relevo (ex: altitude absoluta, de nascentes e de nível de base, bem como distância à foz e

chuva), ao meso relevo (ex: altitude padronizada) e ao micro relevo (ex: altitude de encostas, balanço

de massas, altitude normalizada, altitude em relação ao nível de base, altitude em relação aos rios,

distância horizontal em relação aos rios), indicando que as áreas mais altas seriam mais importantes

para a recarga dos aquíferos da bacia. Os coeficientes desses grupos de variáveis com a regressão

sobre o fluxo rápido mostrou-se, de uma maneira geral, invertida ou menos significativa,

demonstrando que essas variáveis influem na separação das águas pluviais entre infiltração e

escoamento superficial. É bastante expressiva a configuração de que as áreas com menor distância

(horizontal e vertical) aos rios e menor distância vertical ao nível de base contribuem com maior fluxo

rápido, o que é consistente com a ideia de que os vales fluviais saturam-se mais rapidamente no

decorrer do evento de precipitação pluvial, consequentemente deslocando o fluxo para o escoamento

superficial. Todavia, apesar dos coeficientes invertidos entre fluxo rápido e fluxo de base, o peso de

variáveis não foi simétrico, outrossim, que a avaliação do peso na regressão pela vazão total

demonstra que a influência das variáveis não se dá apenas na separação dos fluxos, mas também na

contribuição geral de água ao sistema hídrico como um todo.


199

Também é notável a influência positiva da vazão de estabilização e da vazão específica de

poços sobre o fluxo de base, demonstrando que os aquíferos com maior vazão contribuem tanto para

poços quanto para os cursos de água. Esses coeficientes foram negativos para o fluxo rápido,

mostrando a influência na divisão de fluxos, embora tenham sido claramente positivos no cômputo da

vazão total.

No que se refere à densidade de fraturas, as áreas menos densas (i.e., com maior distância a

fraturas) foram mais favoráveis ao fluxo de base, enquanto as mais densas foram favoráveis ao fluxo

superficial, ao passo que essa variável não se mostrou influente na vazão total. Essa contraposição

pode se dever às áreas de aquíferos porosos (e consequentemente a formação de solos mais arenosos e

mais drenáveis), com menos fraturas, onde há mais infiltração profunda, enquanto as áreas de

aquíferos fraturados apresentam maior tendência relativa ao escoamento superficial para os rios. Além

disso, no que se refere às áreas cárstico-fissuradas, os sistemas de fraturas podem conter dutos

preferenciais que direcionam as águas rapidamente para os rios.

Em relação ao interfluxo, em que pese a menor capacidade de explicação do modelo, a

convergência (vales mais côncavos) em locais de maior balanço de massas (áreas altas no micro

relevo) corresponderia às áreas de maior contribuição. Além disso, nota-se também uma interessante

influência positiva com a profundidade do rebaixamento de poços, típica de locais com aquíferos

suspensos, o que pode levar a propor a hipótese de que o aquífugo também impediria a infiltração

profunda local, redirecionando-a aos rios na forma de interfluxo.

A influência significativa de variáveis estritamente espaciais como latitude (para interfluxo),

longitude (para fluxo rápido e fluxo de base, de modo invertido e praticamente simétrico) e distância

às bordas (para vazão total e fluxo de base) podem indicar que existem processos ambientais

importantes que ainda não foram capturados adequadamente no modelo de regressão, mas que

guardam correlação com essas direções espaciais. Por exemplo, vale ressaltar a observação de CETEC

(1981) de que nas áreas próximas às bordas da bacia, além do esperado efeito de chuvas orográficas,

os aquíferos conteriam fraturas mais largas e profundas devido ao histórico geotectônico mais ativo.

Em razão desses atributos de fraturas, os aquíferos apresentariam maior capacidade de condução de

água, inclusive com a possibilidade de capturar a vazão de áreas de recarga dos planaltos vizinhos

(planalto central, do Urucuia e de São Marcos) nas bacias hidrográficas adjacentes, em uma hipótese

de que a bacia hidrogeológica não coincida exatamente com a bacia hidrográfica, como também

proposto para a Bacia do Paracatu, por Martins Junior (2009).


200

6.5.4 – Regionalização de Vazões

As regressões permitiram também regionalizar os dados de vazão para a bacia do Rio

Paracatu, a partir das mesmas bases cartográficas. A Tabela 6.8 apresenta os dados com a predição da

regressão e com o ajuste de desvio de predição da última estação à montante da foz. O somatório dos

componentes (fluxo rápido, interfluxo e fluxo de base) se mostrou coerente com o volume predito para

a vazão total, corroborando para a consistência do modelo estatístico.

Tabela 6.8 – Regionalização de Vazões e seus respectivos componentes para a Bacia do Rio Paracatu

Predito Corrigido com desvio de predição da última estação à montante

Vazão específica

(m3.s/km

2)

Vazão média

anual (m3.s)

Vazão específica

(m3.s/km

2)

Vazão média

anual (m3.s)

Vazão Total 4,31 194.719,87 4,41 199.070,70

Fluxo Rápido 1,48 66.703,57 1,50 67.917,31

Interfluxo 1,19 53.411,52 1,10 49.518,00

Fluxo de Base 1,67 75.184,58 1,81 81.797,97

Somatório dos

componentes 4,33 195.299,67 4,41 199.233,30

6.5.5 – Análises Cartográficas

Os mapas com a redistribuição dos coeficientes sobre as variáveis dependentes encontram-se

nas Figura 6.26 a 6.29.

Em virtude de os mapas terem sido calibrados com uma regressão referente a valores médios

por cada bacia hidrográfica, é previsível que, ao retornar os coeficientes para os mapas, os valores

mais extremos apresentem elevado desvio padrão. Por tratar-se de um modelo exploratório, os

resultados cartográficos para cada quadrícula apresentam-se como valores de referência relativa para

comparação das diferenças internas à bacia, e não referência absoluta de vazão. Nesses termos, avalia-

se a precisão média do modelo, mas não a acurácia do dado local. Portanto, é mais aconselhável

interpretar os mapas como um indicativo de áreas com mais favorabilidade de recarga, ao invés de

fiar-se no valor absoluto de vazão específica de cada quadrícula raster.

Observa-se que, nas áreas com micro relevo ondulado, os valores de vazão específica

apresentaram a maior heterogeneidade espacial. Isso se deveu principalmente à diversidade de

geotopos nas áreas onduladas, com múltiplas combinações de convergência, declividade, rugosidade,

posição de encosta (exposição à radiação solar e aos ventos) e curvatura, em cada ponto das colinas e

entre uma colina e outra. O fluxo rápido foi o mapa mais afetado pela ondulação de terreno, seguido

pelo interfluxo, pelo fluxo total e, por último, pelo fluxo de base.


201

Figura 6.26 – Mapa de Vazão Específica para a Bacia do Rio Paracatu, com base no modelo PLS. Fonte: a

pesquisa.


202

Figura 6.27 – Mapa de Vazão Específica do componente de Fluxo Rápido para a Bacia do Rio Paracatu,

com base no modelo PLS. Fonte: a pesquisa.


203

Figura 6.28 – Mapa de Vazão Específica do componente de Interfluxo para a Bacia do Rio Paracatu, com

base no modelo PLS. Fonte: a pesquisa.


204

Figura 6.29 – Mapa de Vazão Específica do componente de Fluxo de Base para a Bacia do Rio Paracatu,

com base no modelo PLS Fonte: a pesquisa.


205

As quadrículas raster pelas quais que passam os cursos de água apresentaram os menores

valores de contribuição para fluxo de base e interfluxo, especialmente nos vales encaixados, mas

apresentaram os maiores valores para fluxo rápido e fluxo total. Essa disposição espacial é coerente

com a suposição de que a precipitação pluvial sobre os rios ou sua área imediatamente adjacente é

transformada em sua quase totalidade em fluxo rápido, o que se acentua ainda mais com o

encaixamento do vale.

6.5.6 – Hipóteses de Fluxos Regionais

Na Figura 6.30 são apresentados os mapas com a diferença entre predição e observação, bem

como com as hipóteses de fluxos regionais para equilíbrio do modelo. Os maiores desvios de predição

se referem às seções à montante das estações 4298000 (Porto Alegre, no Baixo Paracatu), 4254000

(Santo Antônio do Boqueirão, no Médio Rio Preto) e 4229000 (Ponte da BR-040, no Baixo Rio da

Prata). Portanto, a vazão específica predita nessas áreas deve ser analisada com maior cautela nos

mapas das Figuras 6.26 a 6.29.

A proposta de fluxos regionais entre cada seção apresenta incerteza considerável, visto não ser

possível definir em que medida a discrepância entre vazão predita e observada se refere à imprecisão

do modelo ou à existência real desses fluxos. Por exemplo, a incorporação de novas variáveis

cartográficas poderia explicar parte da diferença dos fluxos, colaborando para anulá-los parcialmente.

Não obstante, a proposta de fluxos serve como uma ferramenta exploratória para direcionamento de

pesquisas hidrogeológicas futuras.

É interessante notar como os fluxos regionais subterrâneos aumentariam dos afluentes do

médio Paracatu (área central da bacia) até o baixo Paracatu, posteriormente emergindo ao curso de

água após a estação 42930000 (Porto do Cavalo). Também são significativos os fluxos entre as

estações 42490000 e 42540000 (Médio Rio Preto) e entre as estações 42350000 e 42365000 (Baixo

Rio da Prata). Nota-se que os maiores fluxos regionais ocorreriam em áreas de aquíferos porosos

detrito-lateríticos rasos que recebem águas de aquíferos cárstico-fissurados, conforme se infere da

interpretação litoestratigráfica dos aquíferos explanada no Capítulo 3. Quanto às possibilidades de

entrada de fluxos subterrâneos oriundos de áreas de recarga externas à bacia, chamam atenção os

fluxos provenientes de noroeste (Alto Rio Preto, com 1.326 m3.s, adjacente às bacias dos Rios São

Bartolomeu, Paraná e Urucuia) e do sul da bacia (Alto Rio da Prata, com 1.507 m3.s, adjacente à bacia

do Alto Paranaíba).


206

Figura 6.30 – Mapas com o desvio de predição e as hipóteses de fluxo regional subterrâneo para vazão

total e para cada componente de vazão. Fonte: a pesquisa.


207

6.5.7 – Síntese

A análise de agrupamento hierárquica por dendograma revelou-se útil para indicar a

multicorrelação espacial existente entre os atributos ambientais e hidrológicos da bacia hidrográfica. A

regressão por PLS, por sua vez, mostrou-se eficaz para lidar com essa multicolinearidade. A

incorporação da hipótese de fluxos regionais aumentou o poder de explicação do modelo e, no

cômputo geral, diminuiu os riscos de sobreajustamento. Com base na influência das variáveis

independentes, foi possível traçar hipóteses sobre os processos hidrogeológicos, microclimáticos e

geomórficos que atuam nos sistemas hídricos da bacia. A conjugação dos coeficientes para a geração

dos mapas de recarga do sistema hídrico evidenciou a diversidade espacial desse fenômeno na Bacia

do Rio Paracatu, regionalizando também a vazão específica para a área não coberta por estações

fluviométricas. O mapa de desvio de predição auxiliou a análise das predições, ao evidenciar o

distanciamento entre o modelo cartográfico e a mensuração original em cada seção da bacia. A

cartografia de fluxos regionais para o equilíbrio do modelo lançou indicações para os possíveis fluxos

subterrâneos mais significativos.

Como sugestão para estudos futuros, recomenda-se a aplicação da metodologia de regressão

para bacias com mais estações fluviométricas, de forma a aumentar a população amostral. Além de,

por si só, a ampliação do universo amostral aumentar a confiabilidade do universo de predição da PLS

(Hui & Wold 1982, Marcoulides & Saunders 2006) e diminuir o risco de sobreajustamento, também

tornaria viável a seleção de novos componentes da PLS, inclusive com coeficientes menores (Chin &

Newsted 1999). No caso de um universo de amostragem acima de 100 casos, seria possível, inclusive,

passar da PLS para técnicas de Modelagem de Equações Estruturais (SEM) mais robustas e que,

ademais, possam ir além da prospecção exploratória e lançar mão de indicadores confirmatórios do

ajuste estatístico (goodness of fit) do modelo de mensuração (Rouse & Corbitt 2008, Garson 2010).

Ademais, ressalva-se que um dos pontos fracos da metodologia de regressão com a hipótese

dos fluxos regionais subterrâneos é de que, como há áreas coincidentes entre as bacias de estações

fluviométricas, viola-se parcialmente o pressuposto da independência entre as amostras. Dessa forma,

se duas estações fluviométricas encontram-se próximas uma da outra, compartilhando áreas muito

semelhantes, essa área compartilhada influenciará mais o resultado dos coeficientes das variáveis

dependentes, além de influir no coeficiente R2. Nesses casos, os índices Q

2 e o desvio padrão residual,

por serem baseados em técnicas de reamostragem, apresentaram importância crucial para atestar a

qualidade do modelo. Em estudos futuros, poder-se-á também desenvolver um sistema de pesos para

cada bacia observada, de forma a contrabalançar essas coincidências de área.


208

Como última ressalva, é preciso reconhecer que os componentes de separação da hidrógrafa

são extraídos apenas com base nos padrões de forma das ondas representativas de pulsos de vazão e,

portanto, não diretamente com a identificação da proveniência dos componentes da vazão. Dessa

forma, os resultados dos métodos automáticos serão referendáveis aos processos hidrogeológicos

apenas na medida em que os fluxos de base, interfluxo e fluxo rápido realmente corresponderem aos

fluxos subterrâneo, subsuperficial e superficial, respectivamente.

Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol., p.

209

CAPÍTULO 7

ANÁLISE INTEGRADA

Os métodos desenvolvidos nesta tese possuem uma coerência entre seus fundamentos e

resultados, embora apresentem abordagens diversas e se adaptem a contextos de atuação diferenciados

para subsídio aos instrumentos de política ambiental e de recursos hídricos.

O método de diagnóstico expedito local e o de mapeamento do índice de favorabilidade de

recarga compartilham o critério de delimitação referente às áreas altimetricamente acima das

nascentes. A modelagem por mínimos quadrados parciais demonstrou que as áreas altimetricamente

mais elevadas, seja no macro, meso ou micro relevo, contribuem mais para o fluxo de base e vazão

total, corroborando para essa interpretação. O enfoque nas áreas de recarga altimetricamente acima das

surgências privilegia a gestão de aquíferos em meso e micro escalas, apresentando grande potencial

para a resolução de conflitos por uso da água, visto que os sistemas hídricos de micro bacias tendem a

ser mais sensíveis ao efeito das práticas de uso da água e do solo sobre suas reservas hídricas

limitadas. Ademais, os programas comunitários de conservação das águas tendem a alcançar mais

êxito quando em aquíferos rasos localizados, pois os usuários e a população observam mais

diretamente os efeitos do incremento das recargas na vazão das nascentes e de poços.

O método de diagnóstico local se beneficia da elaboração de produtos por meio de

sensoriamento remoto, tais como mapeamento de uso do solo. Conforme se estende a escala de análise

para áreas mais amplas, a elaboração de mapas de uso do solo por sensoriamento remoto torna-se mais

trabalhosa e passa a depender da disponibilidade de tempo e recursos humanos do executor. Mesmo

assim, em termos regionais, a compreensão da variação do uso do solo sobre as áreas de maior

favorabilidade de recarga fornece subsídios importantes para as políticas de conservação de recursos

hídricos, conforme demonstrado no estudo regional sobre a Sub-bacia de Entre-Ribeiros.


210

O método de diagnóstico local e o de mapeamento do índice de favorabilidade de recarga

partem de uma modelagem baseada em conhecimento, ou seja, por acesso a índices e escalas

comparativas de atributos, existentes na bibliografia especializada e elaborada por profissionais

expertises. Nesse aspecto, sua abordagem qualiquantitativa permite lançar mão da cartografia

temática, utilizando os mesmos critérios de ponderação para solos (drenagem), litoestratigrafia

(potencial aquífero) e declividade (separação entre infiltração e escoamento superficial). Todavia, o

método local torna possível incorporar toda a diversidade de caracterização passível de obtenção em

campo, com diversos outros atributos expressos na planilha de diagnóstico expedito e no relatório

textual. Por outro lado, no índice de favorabilidade de recarga e na modelagem por mínimos quadrados

parciais, por serem de escala regional, pode-se utilizar da diferenciação espacial da pluviosidade. A

modelagem por mínimos quadrados espaciais também demonstrou uma influência significativa da

pluviosidade sobre o fluxo de base.

O mapeamento da vazão específica e a modelagem por mínimos quadrados espaciais, de

maneira distinta dos métodos anteriores, fiam-se em descritores cartográficos quantitativos. Por se

utilizarem de variáveis obtidas da fluviometria, altimetria e malha hidrográfica, permitem trazer

informações complementares aos demais métodos. Apesar de demandar uma área ampla de estudo,

para incorporar estações fluviométricas como condição de contorno para regressão, os mapas finais

apresentam o detalhamento das quadrículas raster das variáveis morfométricas originais, oferecendo

produtos cartográficos úteis mesmo para estudos posteriores em sub-regiões menores da bacia.

O mapeamento da vazão específica das estações, e ainda o da posterior modelagem por

mínimos quadrados parciais, por incorporarem também os componentes de vazão total e de vazão

superficial, são mais amplos do que apenas uma modelagem dos aquíferos subterrâneos. Por isso,

podemos considerá-la como uma modelagem dos sistemas hídricos. Portanto, sua abordagem pode ser

útil também em bacias com problemas de inundação ou de erosão, indicando as áreas mais propícias

para que mecanismos de conservação da água e do solo diminuam o fluxo rápido referente ao

escoamento superficial.


211

A modelagem por mínimos quadrados parciais indicou a hipótese de que o Alto Rio Preto

(Noroeste da bacia) e o Alto Rio da Prata (Sul da bacia) poderiam estar recebendo fluxos subterrâneos

significativos de bacias adjacentes. Observando os mapas de vazões específicas e de estabilização de

poços (Figura 7.1), também se percebem aumentos expressivos de vazão dos poços próximos às

bordas referentes aos divisores de água a Sudoeste (sub-bacias dos rios Escuro, Escurinho e Alto

Paracatu) e na borda Nordeste do Baixo Rio Preto, indicando também possíveis fluxos subterrâneos de

origem externa. Além disso, não se perde a possibilidade de contribuições de pequenos sistemas das

áreas de interflúvio das bacias adjacentes, como identificado nos sistemas de lagoas/fraturas na Sub-

bacia do Córrego da Areia (Médio Rio Preto, adjacente à Bacia do Rio São Marcos), durante a

aplicação do método de diagnóstico local. O fato de a Bacia do Paracatu encontrar-se inserida em um

plano topograficamente inferior à dos planaltos adjacentes (Planalto Central, a Oeste, e Planalto do

Urucuia, a Norte) contribui para essa possibilidade de captação nas áreas acima referidas.

É instigante que, embora o método de mapeamento do índice de favorabilidade de recarga

indique um maior potencial de infiltração na porção Leste da bacia, por outro lado, o método dos

mínimos quadrados parciais mostrou que a porção Oeste é a mais importante para a manutenção do

fluxo de base, enquanto a porção Leste contribui mais com fluxo rápido. Um fator já analisado, que

poderia contribuir parcialmente para isso, é o da captação (rapto) de vazões subterrâneas de bacias

hidrográficas adjacentes. Ademais, analisando a Bacia do Paracatu em uma escala mais ampla, da

Bacia do Rio São Francisco, também se pode supor que parte da infiltração nos planaltos arenosos do

Leste da Bacia do Paracatu pode estar fluindo, através do aquífero poroso Areado, para fora da bacia,

na direção Leste, para descarga rumo à calha do Rio São Francisco. Essa hipótese seria coerente com o

abaulamento geral da Bacia do São Francisco para a direção de sua calha (denominada por isso bacia

de tipo sinéclise por Feboli (1985)), declinando o mergulho dos seus planaltos residuais e dos estratos

geológicos antes dispostos horizontalmente.

Outra hipótese complementar é a de que, nos aquíferos porosos arenosos e profundos do Leste

da bacia, o efeito pistão (Kirchner 2003) atuaria com maior expressividade, devido à maior agilidade

do fluxo subterrâneo, transformando o impulso de chuva em fluxo rápido e estabilizando-se

rapidamente no período pós-chuva. Por sua vez, os aquíferos do Oeste da bacia, de matriz

relativamente menos arenosa, teriam fluxo mais lento, mantendo uma contribuição mais constante ao

longo do semestre seco. Todavia, apenas estudos mais especializados envolvendo monitoramento

diário de traçadores e isótopos poderiam trazer uma confirmação mais segura sobre esses processos.

De todo modo, essas diferenças de comportamento dos aquíferos são importantes para uma estratégia

de gestão integrada dos recursos hídricos subterrâneos e superficiais.


212

Figura 7.1 – Mapas de vazão de estabilização e vazão específica dos poços perfurados na Bacia do Paracatu. Fonte: a

pesquisa.

Uma terceira hipótese complementar, inferida pela aplicação do método de diagnóstico local

(na localidade Ribeirão dos Órfãos), é a da existência de lentes de pelitos entrecruzando os aquíferos

porosos, conforme também relatado no mapeamento litoestratigráfico de CETEC (1981), e impedindo

parcialmente a percolação profunda das águas no Leste da bacia. Essas lentes seriam, inclusive,

responsáveis pelas surgências em veredas, comuns nas áreas de aquíferos porosos (Areado, Urucuia e

Mata da Corda) na bacia, como também evidenciado na aplicação dos diagnósticos locais. Não

obstante, a conservação das veredas e de seu substrato turfoso é essencial para garantir um mínimo de

vazão nos cursos d’água nesses geossistemas de matriz arenosa, durante o semestre seco (Neves

2011).

Em uma perspectiva de planejamento territorial, empreendimentos com maior uso de água

subterrânea poderiam ser instalados preferencialmente nas áreas de maior potencial de infiltração,

assegurando a sustentabilidade das reservas hídricas subterrâneas. No caso da Bacia do Paracatu, as

áreas de maior recarga que estejam localizadas sobre aquíferos porosos profundos também são a que

apresentariam, teoricamente, a maior capacidade de armazenamento.


213

Quanto aos mapas de vazão específica por componentes de fluxo, a gestão sustentável do uso

do solo nas áreas com maior contribuição para fluxo de base torna-se prioritária para evitar conflitos

envolvendo atividades dependentes da vazão no período seco, tais como irrigação e hidrelétricas a fio

d’água. O mapa de fluxo rápido, por sua vez, pode apontar as áreas mais interessantes para o emprego

de técnicas de reservação e regularização do fluxo de água, de forma a reter a fluxo no momento das

chuvas e utilizar para usos múltiplos ou para liberação no período de estiagem.

Tanto nas áreas de maior favorabilidade de infiltração quanto naquelas onde há maior

contribuição para o fluxo de base, podem-se aproveitar melhor os efeitos das ações de manejo do solo

e das águas, tais como barragens de retenção e infiltração de águas pluviais, plantio direto e/ou em

nível, terraceamento, entre outros, em uma estratégia de manejo integrado de ocupação do solo,

recursos hídricos subterrâneos e superficiais.

Portanto, os métodos desenvolvidos permitem inferir diversas características relevantes para a

avaliação dos impactos ambientais frente a alternativas locacionais para instalação de

empreendimentos (em licenciamentos ambientais, abarcando também a outorga de direito de uso da

água), para delimitação de áreas para preservação (reservas legais, unidades de conservação e suas

zonas de amortecimento, perímetros de proteção de fontes de água mineral, entre outros) e para

avaliação de impactos ambientais (por exemplo, na averiguação de ilícitos ambientais). Em caso de

acidentes ambientais com despejo de efluentes tóxicos, a avaliação ambiental expedita de proteção de

recarga pode fornecer um diagnóstico preliminar dos riscos envolvidos em relação aos processos

hidrogeológicos. Por também permitirem uma visão regional, os métodos propostos nesta tese podem

ser utilizados em planos diretores municipais e de bacia hidrográfica, bem como em zoneamentos

ecológico-econômicos, de forma a avaliar os impactos das tendências regionais de desenvolvimento e

orientar a formulação de políticas públicas.

Nos casos em que os métodos propostos de caracterização de recarga de aquíferos apontarem

para um risco significativo de impacto sobre a quantidade e a qualidade das águas, os órgãos

ambientais podem optar por exigirem estudos adicionais que avaliem mais detalhadamente os

impactos ambientais e suas possibilidades de mitigação. Nesse contexto, os produtos aqui

desenvolvidos podem ser complementados por dados primários mais detalhados, provenientes de

lisímetros, traçadores e análises químicas das águas superficiais e subterrâneas. Os produtos podem

ainda ser conjugados a estudos mais detalhados de geologia estrutural, linhas de potencial

piezométrico, identificação de fácies hidrogeoquímicas de águas superficiais e subterrâneas, bem

como balanços hidroclimatológicos. Tais estudos podem auxiliar a aferir a confiabilidade das

hipóteses obtidas nos produtos dos métodos aqui propostos, na medida em que contribuem para

identificar e quantificar melhor os prováveis fluxos das águas subterrâneas e permitem uma

compreensão mais abrangente dos fenômenos hidrológicos, hidrogeológicos e climáticos das áreas

analisadas.


214


215

CAPÍTULO 8

CONCLUSÕES

Os produtos cartográficos obtidos servem como subsídio relevante para a gestão territorial

sustentável, abarcando a gestão hídrica, ambiental e econômica em relação à expansão das atividades

antrópicas utilizadoras de recursos naturais. Uma estratégia de gestão ambiental e hídrica abrangente

pode lançar mão dos diversos métodos, de forma a construir análises e planos de ação interescalares,

extraindo o máximo da informação disponível. Os resultados podem ser utilizados para

recomendações quanto a técnicas de conservação do solo e da água, seja no contexto de planejamento

ambiental regional, seja na seleção de sítios para a aplicação de políticas públicas, com o fito de um

melhor custo-benefício para o equilíbrio hídrico regional da bacia hidrográfica.

Por meio de escalas e focos de abordagem diferenciados, o uso conjugado das cinco

ferramentas metodológicas propiciou uma visão mais ampla do funcionamento dos sistemas hídricos

da Bacia do Paracatu, especialmente no que se refere aos seus processos hidrogeológicos e sua relação

com os geossistemas presentes na bacia. Os resultados têm sido discutidos no âmbito do Comitê de

Bacia do Rio Paracatu, trazendo subsídios à gestão dessa bacia hidrográfica.

Os métodos propostos empregam bases de dados (cartográficos ou fluviométricos) básicos

usualmente disponíveis para diversas bacias hidrográficas no Brasil e no mundo, facilitando a sua

replicação. Também cabe ressaltar que as ferramentas metodológicas possuem flexibilidade para

serem adaptadas em contextos com ausência de algumas das bases de dados, ou com o acréscimo de

bases adicionais disponíveis. Um exemplo de flexibilidade, demonstrado no método de cartografia de

favorabilidade de recarga, foi a possibilidade de utilizar tanto o mapa geomorfológico como o de

declividade, para destacar as áreas de relevo plano. Cada um dos métodos propostos é também

passível de aplicação em outras escalas de análise, bastando existir bases de dados em escala

compatível com a área de estudo proposta, seja para perspectiva regional, seja para perspectiva de

detalhe.

Os métodos propostos podem trazer subsídios para a delimitação e caracterização de

favorabilidade de recarga, bem como avaliação de impactos e riscos referentes à circulação e à

qualidade da água, em contextos locais e regionais, no âmbito de instrumentos das políticas de meio

ambiente e de recursos hídricos, tais como:

o Alocação de reserva legal, regulada pela Lei Federal no 12.651, de 2012, que dispõe sobre a

proteção da vegetação nativa;


216

o Implantação de empreendimento, na etapa de estudos de alternativas locacionais para o

licenciamento ambiental, nos termos da Resolução nº 1/1986, do Conama, que estabelece

as definições, as responsabilidades, os critérios básicos e as diretrizes gerais para uso e

implementação da Avaliação de Impacto Ambiental;

o Criação de unidades de conservação para a proteção de mananciais de abastecimento

(nascentes ou poços), bem como para elaboração de seu plano de manejo. Nos casos em

que a área de recarga já é ocupada total ou parcialmente, a ponderação dos atributos para

qualidade da água na recarga serve como guia para avaliação dos riscos existentes;

o Estudos para delimitação da Zona de Amortecimento de Unidade de Conservação, nos

termos da Lei Federal no 9.985, de 2000, que institui o Sistema Nacional de Unidades de

Conservação da Natureza;

o Delimitação e caracterização das zonas de influência, de transporte e de contribuição para

proteção da recarga de fontes de água mineral (extraídas na forma de poços ou nascentes),

conforme exigido pela Portaria DNPM nº 231, de 1998, a qual regulamenta as áreas de

proteção das fontes de águas minerais;

o Delimitação de áreas de proteção máxima; de restrição e controle; e de proteção de poços e

outras captações, no âmbito das leis estaduais de proteção das águas subterrâneas;

o Delimitação das áreas com direito de preempção (preferência de compra pelo Poder

Público) ou desapropriação; e para delimitação de áreas com coeficiente diferenciado de

aproveitamento no meio urbano, no âmbito dos Planos Diretores Municipais, nos termos da

Lei Federal nº 10.257, de 2001.

Além disso, os métodos desenvolvidos nesta tese também podem oferecer informações

interescalares adicionais aos estudos técnicos de outros importantes instrumentos de política ambiental

e de recursos hídricos, tais como Planos Nacional e Estaduais de Recursos Hídricos, Planos Diretores

de Bacia Hidrográfica, Zoneamentos Ecológico-Econômicos. Ainda no caso do diagnóstico expedito

de campo, sua utilização se mostra promissora nos dois instrumentos a seguir, entre outros:

o Relatórios técnicos para requerimentos de outorga de direito de uso da água para poços,

nascentes e captações em cursos d’água de pequenas bacias hidrográficas;

o Relatórios de Fiscalização Ambiental e de Inquéritos Civis Públicos, avaliando a

possibilidade de agravante da pena e de multas para os crimes e ilícitos ambientais, ao

destacar o impacto sobre a circulação das águas.


217

Apresenta-se, a seguir, uma síntese das contribuições desta tese, tanto por meio de corroboração de

hipóteses científicas relevantes quanto por inovações técnico-científicas, quanto também por sugestões

de aperfeiçoamento de políticas públicas:

a) Corroboração de hipóteses científicas relevantes:

- Viabilidade da avaliação de drenabilidade do solo como elemento integrador entre a

cobertura vegetal, o uso do solo e a circulação hídrica superficial, subsuperficial e

subterrânea, conforme proposto por Boorman et al. (1995).

- Viabilidade do método de Maximização da Expectância para preenchimento de lacunas em

séries hidrológicas, como proposto por Amisigo & Giesen (2005), com performance mais

adequada que o método de Imputação Múltipla – IM.

- Evidências de que os valores de referência para calibração do filtro recursivos BFLOW para

fluxo de base, citados como 0,925 na literatura (Nathan & McMahon 1990, Ghanbarpour et

al. 2008) estariam subestimados, como também constatado por Asmeron (2008),

possivelmente por não levarem em conta o período de influência do escoamento superficial

(Lynsley et al. 1975) e nem a curva de recessão no período de estiagem (Barnes 1939).

- Viabilidade da modelagem por mínimos quadrados parciais para relacionar atributos

hidrológicos com variáveis ambientais espacializadas, como proposto por Gebrehiwot et al.

(2011).

- Constatação, para a Bacia do Rio Paracatu, de padrão de recarga e descarga de aquíferos

porosos compatíveis com a hipótese do efeito pistão hidrogeológico proposto por Kirchner

(2003).

b) Inovações técnico-científicas:

- Proposição de cinco métodos complementares de avaliação de recarga de aquíferos em

múltiplas escalas.

- Mapeamento das áreas superiores às nascentes, por krigagem, como recurso cartográfico

para foco da cartografia de áreas preferenciais de recarga.

- Indicador integrado de Unidades Hidrológicas de Paisagem a partir do mapeamento da

altitude em relação às nascentes e da altitude em relação aos cursos d’água como referência

para o estudo das funções de recarga e descarga de aquíferos.


218

- Partição dos componentes de vazão em três faixas (fluxo rápido, interfluxo e fluxo base),

usando filtros digitais recursivos calibrados por meio da combinação da fórmula empírica de

de influência do escoamento superficial e do critério gráfico sobre a curva logarítmica de

recessão.

- Implementação de um restritor lógico para evitar sobrestimação de componentes de vazão ao

utilizar filtros recursivos digitais.

- Incorporação da hipótese de fluxos subterrâneos na modelagem PLS dos componentes de

vazão, permitindo ainda avaliar a incerteza de predição do modelo em cada seção aninhada

da bacia.

- Uso dos dados de atributos de poços perfurados, disponíveis no sistema SIAGAS, para

modelagem espacial, a fim de interpretar relações entre águas subterrâneas e superficiais.

- Uso da modelagem por mínimos quadrados parciais para regionalização de vazões.

- Uso dos dados de componentes de vazão e dos resultados da modelagem por mínimos

quadrados parciais para mapear a contribuição específica (m3.s/km

2) de cada componente de

vazão, bem como da vazão total.

c) Sugestões de aperfeiçoamento de políticas públicas, no que se refere a incentivar a

conservação das águas por meio de:

- ajustes nos instrumentos de outorga e cobrança pelo uso da água para o usuário que realizar

investimentos que levem à sustentabilidade da circulação hídrica para uso.

- avaliação conjunta dos efeitos de conservação e uso das águas subterrâneas e superficiais,

nos casos de instalação de barramentos e em empreendimentos de uso conjuntivo das águas.

- simplificação das autorizações para construção de barraginhas de infiltração de águas

pluviais em áreas de preservação permanente.


219

ANEXOS

A.1 – CLASSIFICAÇÕES LITOESTRATIGRÁFICAS: COLUNAS, CORRELAÇÕES,

MAPAS E PERFIS GEOLÓGICOS PARA A BACIA DO RIO PARACATU

Quadro A.1 – Estratigrafia da região de Unaí-Paracatu-Vazante. Fonte: Marini et al. (1984), adaptado por Endo

(2006).

ERA PERÍODO GRUPO SUB-

GRUPO

FORMAÇÃO DESCRIÇÃO

LITOLÓGICA

Cenozóico Terciário-

Quaternário

Sedimentos areno-

argilosos vermelhos e

marrons

Fanerozóico Cretáceo Urucuia Arenito

Areado Arenito

Proterozóico

Superior Bambuí

Três Marias Metarenitos arcoseanos

Paraopeba

Metapelitos verdes e

pretos, calcários e

quartzitos

Ibiá Xistos cloríticos e

Calcixistos verdes

Jequitaí Metadiamictitos

Médio

Vazante Metapelitos, ardósias,

quartzitos e dolomitos

Paranoá Quartzitos

Canastra Quartzitos e xistos


220

Quadro A.2 – Propostas de nomenclatura estratigráfica para a região de Unaí-Paracatu-Vazante.

Fonte: Endo (2006)

Braun (1968) Almeida

(1968)

Dardenne

(1976)

Madalosso e Valle

(1978)

Dardenne

(1978) Madalosso (1980) Rigobello et al. (1988)

Coelho et

al. (2005)

Fm

. P

arao

peb

a

Fm.

Paracatu

Fm

. P

arao

peb

a

Un

idad

e A

Un

idad

e A

Fm. Paracatu Fm. Paracatu Fm. Paracatu

Fm

. P

arao

peb

a

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idad

e B

Un

idad

e B

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ies

dolomítica

grafitosa

arenosa-

síltica

Fm

. V

azan

te

Mb.

Morro do

Calcário

Fm

. V

azan

te

Fác

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Morro

Agudo

Fm

. L

apa

Fácies Serra do Landim

Gr.

Bam

bu

í

Serra do

Landim

Fácies Serra da Lapa

Serra da

Lapa

Fácies Serra do Velosinho

Serra do

Velosinho

Superior

Fácies Cercado Serra do

Velosinho

Inferior

filito

ardoseano

grafito-

carbonoso Mb. Serra

do Poço

Verde

Mb.

Morr

o d

o C

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rio

Fm

. V

azan

te

Mb.

Pam

plo

na

Fácies Superior

Fácies Médio

Fácies Inferior

recife

Mb.

Morr

o

do P

inhei

ro

Fácies Superior

Fácies Inferior

Un

. C

Un

. C

Mb. Serra

do

Garrote

Mb. Serra do

Garrote Fm. Serra do Garrote


221

Figura A.1 – Esboço geológico da Faixa Brasília. Distribuição do grupo Bambuí, da formação Vazante, da

Formação Ibiá e do grupo Paranoá na faixa de dobramentos Brasília. Notar o Domo de Cristalina,

aproximadamente entre 17ºS e 48ºW, à oeste da Bacia do Paracatu. Fonte: Schobenhaus et al. (1984).


222

Figura A.2 – Mapa indicando os perfis, colunas e correlações estratigráficas realizados por diversos pesquisadores na região do Paracatu. Fonte: Martins Júnior et al. (2005).

A numeração é indicada entre as figuras deste anexo.


223

Figura A.3 – Coluna estratigráfica dos grupos Vazante e Canastra. Fonte: Dardenne (2000) e Valeriano et al.

(2004).


224

Figura A.4 – Perfil Geológico 1. Fonte: Dardenne (1987)



225




226

Figura A.8 – Correlação Litoestratigráfica, 5 (Fonte: Dardenne 1987), para o grupo Bambuí típico nos Estados de Goiás, Minas Gerais e Bahia.


227

Figura A.9 – Correlação Litoestratigráfica para a formação Vazante entre Lagamar e Unaí, 6. Fonte: Dardenne (1987)


228

Figura A.10 – Mapa Geologico da Região de Vazante, 7. Fonte: Dardenne (1987)


229

Figura A.11 – Coluna litoestratigráfica na Região de Vazante e Paracatu, 8. Fonte: Bettencourt (2001)


230

Figura A.12 – Coluna Estratigráfica na Região de Paracatu, 9. Fonte: Freitas-Silva & Dardenne (1991)


231

Figura A.13 – Perfil simplificado da Região de Paracatu, 10, mostrando imbricamento regional das litologias e a

provável configuração preterida em duplex. Em preto, está ressaltado o duplex Morro do Ouro. GC = Grupo

Canastra, FP = Formação Paracatu, FP-M = Fácies Morro do Ouro, FP-S = Fácies da Anta, FV = Formação

Vazante, FV-M = Fácies Morro do Calcário, FV-P = Fácies Psamo-Pelíticas. Fonte: Freitas-Silva & Dardenne

(1991).

Figura A.14 – Correlações Litoestratigráficas entre as sequências do Supergrupo São Francisco na região de

Vazante, 11, Fonte: Misi (2001).


232

Figura A.15 – (a) Paleogeografia e fácies sedimentares da Formação Vazante, 13 (Misi 2001); (b) seção

estratigráfica composta da Formação Vazante, antes da deformação (Madalosso 1979).


233

Figura A.16 – Perfil Geológico do Morro do Ouro, 14. Fonte: Moller (2001).

Figura A.17 – Perfil Geológico da Região de Vazante, das Falhas de Vazante e da Serra do Garrote, 16

(Rostirolla 2002). Seção Esquemática representando a estruturação da área (A – Zona de Falha de Vazante; B –

Zona de Falha da Serra do Garrote; 1 – metapelitos da Fm Serra do Garrote; 2 – filitos quartzosos Fm Serra do

Garrote; 3 – metadolomitos do Membro Morro do Pinheiro Inferior, Fm Vazante; 4 – filitos intermediários do

Membro Morro do Pinheiro, Fm Vazante; 5 – metadolomitos do Membro Morro do Pinheiro Superior, Fm

Vazante; 6 – metapelitos e metadolomitos do Membro Pamplona Inferior; 7 – metadolomitos do Membro

Pamplona, Médio a Superior; 8 – colúvios; 9 – alúvios).


234

Figura A.18 – Perfil geológico da Formação Ibiá entre Coromandel e Guarda-Mor, 15. Fonte: Pereira (1992).


235

Figura A.19 – Mapa Esquemático do Cráton de São Francisco e das Zonas Marginais de Deformação no

Noroeste de Minas Gerais. Fonte: CETEC (1981).


236

A.2 – CARACTERÍSTICAS DOS POÇOS PERFURADOS NA BACIA DO RIO

PARACATU

Figura A.20 – Mapas com as características os poços perfurados, constantes no sistema SIAGAS. Fonte: a

pesquisa.


237

A.3 –ÍNDICES MORFOMÉTRICOS E HIDROMORFOMÉTICOS DA BACIA DO

RIO PARACATU

Figura A.21 – Mapas com variáveis hidromorfométricas. Fonte: a pesquisa.


238

Figura A.22 – Mapas das variáveis morfométricas - A. Fonte: a pesquisa.


239

Figura A.23 – Mapas com as variáveis morfométricas - B. Fonte: a pesquisa.


240

A.4 – DOCUMENTAÇÃO SOBRE AS VARIÁVEIS MORFOMÉTRICAS E

HIDROMORFOMÉTRICAS

Quadro A.3 – Variável obtida com o programa Envi 4.8

Variável Explicação Referência

Declividade Razão máxima de mudança de altitude de uma célula para com suas

vizinhas. Obtida por meio do cálculo do momento de derivação sobre

uma superfície quadrática construída por regressão polinomial a partir

das bases de altimetria.

Jenness

(2011)

Quadro A.4 – Variáveis obtidas com o programa ArcGis 10, extensão Spatial Analyst


Curvatura Trata-se da segunda derivada da superfície de elevação (a primeira

derivada é a declividade). A curvatura geral é calculada a partir das 8

células vizinhas. A curvatura positiva indica convexidade, enquanto a

curvatura negativa indica concavidade.

Jenness

(2011)

Módulo da

Curvatura

Indica a expressividade de ondulação do terreno.

Distância ao

exutório

Distância de drenagem de cada ponto até a foz da bacia hidrográfica (no

caso, a foz da Bacia do Rio Paracatu)

Nível de

Nascentes

Superfície interpolada por krigagem ordinária exponencial com base na

altitude nas nascentes

Quadro A.5 – Variáveis obtidas com o programa SAGA 2.0.8


Declividade

Acumulada

Razão entre a altitude e a distância horizontal entre um ponto e o divisor

de águas mais alto que drena para esse ponto. Calculado por

processamento paralelo das células, sobre o modelo de direção de fluxos

múltiplos (MFD).

Freeman

(1991)

Quinn et al.

(1991)

Nível de Base Interpolação da altitude ao longo da hidrografia para o restante do

terreno. Na perspectiva germorfológica, corresponderia idealmente ao

perfil de equíbrio, representando a superfície em que há um equilíbrio

entre erosão e deposição, sendo o ponto mais baixo em que um rio

poderia chegar sem prejudicar o escoamento de suas águas (Guerra &

Guerra, 2006).

Distância

vertical ao

nível de base

Subtração da altitude pelo nível de base. É considerado como bastante

correlacionado à profundidade até o aquífero freático.

Bock &

Köthe

(2008)

Altitude até o

rio

Distância vertical entre um ponto e o local da hidrografia para onde ele

verte suas águas pluviais.

Freeman

(1991)

O’Callaghan

(1984)

Nobre et al.

(2011)

Distância

horizontal até

o rio

Distância horizontal entre um ponto e o local da hidrografia para onde ele

verte suas águas pluviais.

Freeman

(1991)

O’Callaghan

(1984)

Nobre et al.

(2011)


241


Altura de

encostas

Índices morfométricos mensurados com referência na linha de cumeada e

no talvegue.

Os vales e encostas são definidos em razão dos pontos de sela do terreno,

em função da variação de sua curvatura e de seu aspecto (azimute).

Altitude normalizada: Normalização geoestatística da altitude, entre o

vale (valor 0) e a cumeada (valor 1).

Altitude Padronizada: Padronização geoestatística da altitude geral e a

altitude normalizada, por meio do desvio padrão.

Uma gradação do macro-relevo para o micro-relevo seria a seguinte:

altitude, altitude padronizada, altitude de encosta, altitude normalizada,

índice de balanço de massas.

Conrad et al.

(2006)

Bock et al.

(2007)

Altitude

normalizada

Altitude

padronizada

Índice de

Balanço de

Massas

Expressa o balanço entre erosão e acumulação, considerando a altura em

relação à rede de drenagem, a declividade e a curvatura, por meio da

integração da meia encosta da área de drenagem.

Onde CA (Área de contribuição)

STI= Índice de transporte de sedimentos

MBI = Índice de balanço de massas

Moeller et

al. (2008)

Boehner &

Selige

(2006)

Índice

topográfico de

umidade

Equivale a ln(Área Específica de drenagem / tangente do ângulo da

declividade).

Onde A é a area específica de drenagem e B é a declividade.

Área específica é a área a montante por unidade de comprimento de fluxo

[m2/m=m]

Gruber &

Peckham

(2008)

Beven &

Kirkby

(1979):

Boehner &

Selige

(2006)

Moore et al.

(1991)

Índice

topográfico de

escoamento

subsuperficial

(downslope

distance

gradient index)

Onde Ld é a distância horizontal do ponto com elevação de “d” metros

abaixo da elevação da célula inicial, seguindo a direção de drenagem de

maior inclinação.

Considera-se que essa inclinação acumulada, com “d” igual a 10 metros,

possa ser um indicador da potencialidade de drenagem do solo para

escoamento subsuperficial.

Hjerdt et al.

(2004)

Índice de

rugosidade

Calcula a diferença na elevação entre a célula central e suas 8 células

vizinhas.

Onde xij = elevação de cada célula vizinha à célula (0,0)

Riley et al.

(1999)

Índice vetorial

de rugosidade

Índice de rugosidade baseado na dispersão vetorial do relevo.

I.e., mede a rugosidade do terreno pela variação tridimensional da

orientação entre as células vizinhas. A análise vetorial mede a dispersão

dos vetores ortogonais (normais) em relação às células vizinhas. Esse

índice é menos correlacionado com o valor da declividade do terreno do

que o índice de rugosidade tradicional. A rugosidade, teoricamente, vai

de 0 (terreno uniforme) a 1 (variação completa do terreno).

Sappington

et al. (2007)

Hobson

(1972)


242


Radiação Solar

Total

Modelo que estima a soma da radiação direta e da radiação difusa, por

meio da consideração da sua localização geográfica, orientação e

inclinação das encostas, do sombreamento da encosta oposta e do ângulo

de incidência da luz solar ao longo de cada dia do ano.

Jochem et

al. (2009)

NREL

(2002)

Índice de

aquecimento

anisotrópico

diurno

Índice que estima o potencial de aquecimento do solo tendo em

consideração a orientação das encostas e a sua declividade.

Dispersão de

fluxo (flow

width)

Variável calculada em razão da divisão (divergência) do escoamento de

uma célula fonte para as células vizinha.

Gruber &

Peckham

(2008)

Quinn et al.

(1991)

Índice de

convergência

Índice de modelagem hidrológica calculado por meio do gradiente

(curvatura) e azimute, demonstrando a convergência do fluxo para a

célula, em relação a suas vizinhas.

Koethe &

Lehmeier

(1996)

Fator de visão

do terreno

A visibilidade do céu pode ser compreendida como a porcentagem de um

hemisfério de visão do céu a partir de um ponto no terreno. Por exemplo,

o hemisfério visível do céu é mais amplo do alto de uma montanha do

que no fundo de um vale encaixado. O fator de visão do terreno e o fator

de visão do céu são parâmetros complementares para o cálculo da

visibilidade do céu.

Boehner &

Antonic

(2009)

Hantzschel

et al. (2005)

Oke (2000)

Zakšek et al.

(2011)

Fator de visão

do Céu

Visibilidade do

Céu

Índice de

barlavento

predominante

(NEE)

Modelo de ventos que utiliza uma estimação da direção predominante do

vento, com aceleração constante, sendo modificada pelo sotavento

(proteção da encosta ao vento) e pelo barlavento (exposição da encosta

ao vento) dentro de um raio de influência predeterminado. Na Bacia do

Rio Paracatu, o vento predominante é NEE (RURALMINAS 1996).

Índice de

sotavento

predominante

(NEE)

Índice de

Efeito do

Vento

predominante

(NEE)

Força Efetiva

do Vento

predominante

(NEE)


243

A.5 – TABELAS E GRÁFICOS DO MODELO DE MÍNIMOS QUADRADOS

PARCIAIS


244

Tabela A.1 – Coeficientes reais, padronizados, VIP e respectivos desvios padrões, para o modelo com a hipótese de fluxos regionais.

Vazão Total Fluxo Rápido Interfluxo Fluxo de Base

Variável Coef. Coef.

[Z] D.P.

Coef.[Z] VIP

D.P. VIP

Coef. Coef.

[Z] D.P.

Coef.[Z] VIP

D.P. VIP

Coef. Coef. [Z] D.P.

Coef.[Z] VIP D.P. VIP Coef.

Coef. [Z]

D.P. Coef.[Z]

VIP D.P. VIP

Constante -84.932 6.713

-54.895 3.369

3.168 6.907

-42.533 3.067

Altitude 2.8E-04 0.031 0.022 1.103 0.478 1.3E-04 0.023 0.055 0.923 0.275 4.2E-06 0.002 0.059 0.484 0.588 1.3E-04 0.014 0.053 0.951 0.778

Nível de Base 2.7E-04 0.028 0.023 1.037 0.520 2.0E-04 0.034 0.069 0.897 0.325 -1.2E-05 -0.006 0.060 0.404 0.487 7.5E-05 0.008 0.058 0.894 0.806

Altitude do Nível de Nascentes 3.7E-04 0.038 0.013 1.162 0.372 1.5E-04 0.025 0.057 0.926 0.282 -1.5E-05 -0.007 0.061 0.448 0.546 2.3E-04 0.025 0.046 0.989 0.644

Altitude Padronizada 0.001 0.034 0.018 1.152 0.392 1.4E-04 0.013 0.049 0.951 0.234 4.0E-05 0.010 0.054 0.592 0.828 3.5E-04 0.021 0.052 0.990 0.706

Fator de Visão do Céu 0.864 0.040 0.016 1.160 0.247 0.348 0.026 0.058 0.955 0.177 0.045 0.009 0.056 0.555 0.662 0.466 0.022 0.055 0.953 0.633

Visibilidade do Céu 0.006 0.038 0.016 1.133 0.260 0.006 0.059 0.067 1.047 0.342 0.001 0.023 0.054 0.810 0.841 1.0E-04 0.001 0.049 0.903 0.668

Força Efetiva do Vento 2.1E-04 0.017 0.026 1.011 0.539 2.5E-04 0.034 0.072 0.943 0.292 -8.7E-05 -0.031 0.068 0.597 0.672 -8.8E-06 -0.001 0.061 0.904 0.809

Balanço de Massas 0.648 0.055 0.035 1.238 0.510 0.294 0.041 0.037 0.890 0.214 0.230 0.083 0.109 1.650 1.068 0.223 0.019 0.030 0.911 0.347

Altitude Normalizada 0.792 0.023 0.027 0.959 0.125 0.166 0.008 0.088 0.865 0.142 0.378 0.047 0.057 1.168 0.516 0.132 0.004 0.059 0.803 0.562

Efeito do Vento 0.537 0.027 0.025 1.062 0.404 0.718 0.058 0.067 1.058 0.408 0.111 0.023 0.054 0.855 1.094 -0.245 -0.012 0.038 0.906 0.782

Barlavento 1.188 0.043 0.034 1.089 0.463 1.278 0.075 0.054 1.047 0.360 0.429 0.066 0.066 1.380 0.718 -0.222 -0.008 0.035 0.829 0.680

Insolação Total 0.002 0.056 0.039 1.154 0.597 -0.002 -0.063 0.051 1.037 0.332 4.8E-04 0.048 0.054 1.173 0.735 0.003 0.079 0.033 1.166 0.570

Distância Vertical ao Nível de Base

0.003 0.037 0.041 1.052 0.401 -0.005 -0.088 0.127 1.250 0.960 0.001 0.071 0.110 1.485 1.330 0.006 0.063 0.042 1.090 0.524

Distância Vertical ao Rio 0.005 0.065 0.049 1.224 0.778 -0.004 -0.096 0.139 1.217 0.992 0.001 0.066 0.121 1.317 1.613 0.007 0.103 0.073 1.397 1.240

Declividade 0.051 0.065 0.043 1.134 0.577 0.022 0.046 0.129 0.643 1.080 0.005 0.030 0.134 0.624 1.185 0.034 0.043 0.101 0.826 0.691

Rugosidade 0.035 0.058 0.045 1.022 0.579 0.019 0.051 0.135 0.642 1.132 0.005 0.033 0.134 0.643 1.309 0.019 0.032 0.109 0.717 0.598

Módulo da Curvatura 1.1E-10 0.031 0.048 0.614 0.527 1.7E-10 0.075 0.145 0.762 1.296 3.4E-11 0.040 0.127 0.668 1.608 -4.0E-11 -0.011 0.123 0.471 0.927

Altura de Encosta 0.015 0.091 0.050 1.472 0.838 -0.006 -0.062 0.124 0.897 0.647 -1.2E-04 -0.003 0.123 0.338 1.343 0.022 0.132 0.079 1.678 1.314

Dispersão de Fluxo 3.8E+03 0.035 0.039 1.086 0.786 4249.730 0.065 0.049 1.034 0.442 -1973.790 -0.079 0.082 1.208 1.517 1731.770 0.016 0.040 0.905 0.902

Declividade Acumulada 3.828 0.038 0.047 0.897 1.003 3.421 0.055 0.034 0.757 0.627 -0.960 -0.040 0.083 0.649 1.594 1.947 0.019 0.057 0.740 0.965

Índice deTopogr. Esc. Subsup. 45.653 0.042 0.034 1.078 0.575 32.636 0.049 0.027 0.911 0.502 0.948 0.004 0.108 0.382 0.933 18.313 0.017 0.025 0.845 0.303

Distância ao Exutório (Foz) 0.026 0.029 0.035 0.721 0.593 -0.073 -0.133 0.114 1.446 0.678 -0.005 -0.023 0.069 0.370 1.049 0.086 0.098 0.063 1.268 0.618

Precipitação Pluvial 0.001 0.049 0.035 0.904 0.350 -0.001 -0.142 0.179 1.519 1.343 6.6E-05 0.023 0.101 0.416 0.609 0.001 0.117 0.092 1.461 1.111

Nível Dinâmico de Poços -0.002 -0.036 0.031 0.625 0.507 -0.002 -0.048 0.115 0.723 1.180 0.001 0.085 0.092 1.535 1.237 -0.003 -0.043 0.066 0.611 0.119

Rebaixamento de Poços -0.002 -0.032 0.042 0.567 0.485 -0.001 -0.029 0.111 0.582 0.794 0.001 0.085 0.096 1.566 1.199 -0.003 -0.047 0.071 0.635 0.224

Aquecimento Anisotrópico Diurno

-1.040 -0.058 0.058 0.832 0.761 0.798 0.072 0.142 0.788 1.061 -0.269 -0.064 0.059 0.984

0.828 -1.721 -0.097 0.057 1.158 0.420

Sotavento -0.513 -0.011 0.042 0.798 0.519 0.379 0.013 0.083 0.836 0.291 -0.672 -0.059 0.063 0.930 0.668 -0.819 -0.017 0.062 0.732 0.606

Latitude -0.024 -0.026 0.071 0.364 0.840 -0.020 -0.035 0.077 0.382 0.942 -0.024 -0.110 0.103 1.830 1.103 0.005 0.005 0.098 0.096 0.665

Distância a Estruturas Rúpteis 4.2E-06 0.001 0.050 0.262 0.407 -2.7E-04 -0.127 0.091 1.306 1.324 -2.1E-05 -0.026 0.074 0.418 0.809 2.2E-04 0.064 0.112 0.771 1.158

Curvatura -2.3E-

09 -0.004 0.071 0.551 0.434 -2.6E-08 -0.063 0.173 0.775 0.936 1.1E-08 0.069 0.102 1.074 1.117 1.2E-08 0.019 0.082 0.538 0.929

Vazão Específica de Poços 0.021 0.073 0.088 0.997 0.976 -0.007 -0.041 0.118 0.419 1.090 -0.004 -0.067 0.106 1.076 1.268 0.034 0.123 0.142 1.428 1.516

Fator de Visão do Terreno -0.881 -0.042 0.016 1.212 0.282 -0.366 -0.029 0.052 0.986 0.164 -0.026 -0.005 0.055 0.526 0.635 -0.494 -0.024 0.053 0.997 0.669

Rugosidade Vetorial -1.434 -0.056 0.029 1.236 0.523 1.007 0.064 0.048 1.134 0.673 0.034 0.006 0.049 0.600 0.928 -2.231 -0.089 0.075 1.319 0.555

Índice Topográfico de Umidade -0.098 -0.048 0.035 1.033 0.317 -0.153 -0.123 0.079 1.292 0.868 -0.010 -0.021 0.124 0.502 0.889 0.026 0.013 0.073 0.775 0.939

Distância Horizontal ao Rio -8.703 -0.037 0.032 0.897 0.527 -19.398 -0.132 0.081 1.396 0.871 5.012 0.090 0.091 1.374 1.604 2.424 0.010 0.024 0.685 0.799

Convergência -0.745 -0.036 0.048 0.906 1.061 -1.173 -0.092 0.091 1.036 0.499 0.524 0.108 0.105 1.682 1.957 -0.255 -0.012 0.056 0.739 0.934

Distância à Borda -3.5E-

06 -0.062 0.040 1.372 0.843 -1.0E-06 -0.029 0.060 0.940 0.649 7.3E-07 0.056 0.063

0.892 1.059 -3.3E-06 -0.059 0.039 1.185 0.673

Longitude -0.042 -0.026 0.050 0.452 0.720 0.170 0.173 0.120 1.735 0.672 0.026 0.069 0.079 1.171 1.579 -0.199 -0.126 0.067 1.473 0.631

Vazão de Estabilização de Poços

0.006 0.073 0.071 1.002 0.955 -0.001 -0.027 0.105 0.268 0.676 -0.001 -0.056 0.092 0.861 1.572 0.010 0.114 0.121 1.322 1.373


245

Figura A.24 – VIP para a predição de Vazão Total. Fonte: a pesquisa.


246

Figura A.25 – VIP para a predição de Fluxo Rápido. Fonte: a pesquisa.


247

Figura A.26 – VIP para a predição de Interfluxo. Fonte: a pesquisa.


248

Figura A.27 – VIP para a predição de Fluxo de Base. Fonte: a pesquisa.


249

Figura A.28 – Coeficientes padronizados para predição de Vazão Total. Fonte: a pesquisa.


250

Figura A.29 – Coeficientes padronizados para predição de Fluxo Rápido. Fonte: a pesquisa.


251

Figura A.30 – Coeficientes padronizados para predição de Interfluxo. Fonte: a pesquisa.


252

Figura A.31– Coeficientes padronizados para predição de Fluxo de Base. Fonte: a pesquisa.


253

Figura A.32–Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da regressão PLS para Vazão Total. Fonte: a pesquisa.


254

Figura A.33 – Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da regressão PLS para Fluxo Rápido . Fonte: a pesquisa.


255

Figura A.34 – Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da regressão PLS para Interfluxo . Fonte: a pesquisa.


256

Figura A.35 – Gráfico com as cargas (loadings) das variáveis sobre os dois eixos dos componentes da regressão PLS para Fluxo de Base. Fonte: a pesquisa.


257

REFERÊNCIAS

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Bentos em riachos de altitude. Ecologia e funcionamento de ecossistemas de água doce: ênfase em

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Ecologia de Bentos. Belo Horizonte: UFMG, maio, 2006.

Albuquerque, A. C. L. S. 2009. Estimativa de recarga da bacia do Rio das Fêmeas através de métodos manuais

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Tecnologia, Universidade Federal de Brasília, Brasília, Distrito Federal.

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Recarga de Aquíferos - Subsídios à Gestão Hídrica e Ambiental - Bacia Do Paracatu