1. Água

Principal elemento natural que molda e dá forma às bacias hidrográficas, a água também é um recurso natural (recurso porque gera economia) e, como todos os demais elementos naturais, é essencial para a vida na Terra. É componente dos seres vivos, meio de vida para espécies vegetais e animais e, sob a óptica humana, meio para a expressão de valores sociais e culturais, além de ser fonte de bens de consumo intermediários e finais. Também participa da maioria dos processos industriais de produção em larga escala – de todos, se considerarmos sua participação indireta.

O organismo humano é composto por cerca de 70% de água, e os órgãos mais ricos como coração, cérebro e o sangue chegam a ter em torno de 80%. A água tem papel fundamental no metabolismo humano, na regulação térmica, no transporte de matérias orgânicas e na renovação de tecidos e líquidos.

Estudos indicam que uma pessoa pode resistir sem alimentos por períodos de até um mês, mas não sobrevive sem beber água por mais de três dias. Esse aspecto se deve ao papel fundamental que a água exerce em nosso metabolismo, comprometendo definitivamente, com sua ausência, órgãos essenciais para a sobrevivência de nosso organismo, tais como cérebro, coração e rins.

A água é fundamental para a execução da maioria das atividades humanas. Mesmo indiretamente, tem participação em alguma fase da produção de praticamente todos os produtos hoje disponíveis. É fundamental desde as mais simples atividades domésticas, como banho, lavagem de louça e de roupas, até as mais complexas, como a siderurgia e a fabricação de automóveis e componentes eletrônicos.

A água é base para o desenvolvimento de diversas atividades econômicas, desde a produção agrícola – ela pode representar até 90% da composição física das plantas e sua falta em períodos de crescimento dos vegetais pode destruir lavouras e até ecossistemas, com impactos socioeconômicos negativos – até a produção industrial – cujos produtos demandam quantidades de água muitas vezes superior ao seu volume produzido.

Mesmo cientes dessa grande importância e desse grande uso, quando analisamos a situação do Brasil, temos a impressão de que não nos falta água, uma vez que algumas das maiores bacias hidrográficas do mundo estão em nosso território. No entanto, uma análise mais detalhada nos apresenta a fragilidade em que vivemos, pois, além das vastas extensões de terra, cuja população enfrenta dificuldade de acesso à água, ainda temos grandes cidades que, por falta de acesso à água superficial de qualidade, retiram água de aquíferos, a custos altos de obtenção, com grandes riscos de contaminação e com alta probabilidade de impactos na disponibilidade futura dessas águas.

Outra questão a ser analisada é que os maiores volumes de água em território brasileiro estão localizados nas áreas onde a população usuária é menor. A maioria dos habitantes do país reside nas regiões litorâneas e nas regiões hidrográficas dos rios São Francisco e Paraná (nesse, especialmente nos afluentes da margem esquerda), que há alguns anos dão sinais de esgotamento por superutilização de suas águas e pela intensa ocupação da área de suas bacias. A situação tem se tornado tão grave a ponto de surgirem, cada vez com maior intensidade, conflitos pelo uso da água em ambas as bacias.

Em nível global, estudos têm mostrado situação parecida com a brasileira, pois existem várias regiões com muita água disponível, mas inacessíveis à maior parte da população humana.

Outro aspecto a ser considerado é que em muitos locais, a água disponível sofre intensa poluição, tornando-a inutilizável para consumo e atividades produtivas. Essa situação leva ao aumento da ocorrência de doenças transmitidas pela água, elevando os custos da saúde e os índices de causa mortis, especialmente de crianças e idosos.

Para que essas situações sejam revertidas são necessárias intervenções de caráter político, econômico, social, gerencial e ambiental. E para que essas intervenções sejam efetivas, deve-se consider os limites naturais e as características das bacias, sub-bacias e microbacias hidrográficas, além do ciclo da água em cada uma delas.

Na análise do ciclo da água é preciso levar em conta a variação tanto suas formas quanto seus volumes e sua localização na superfície da terra. A maior parte da água localizada na superfície terrestre ou próxima dela mantém-se em movimento contínuo, porém com velocidades bastante variadas. A esse movimento é dado o nome de ciclo da água (hidrológico).

 

Ciclo da água

Inicia-se com a interação da energia solar com as superfícies de oceanos e de reservatórios continentais, de depósitos glaciares, de solos, de folhas, galhos e troncos e de corpos de organismos vegetais e animais, vivos ou mortos. A partir dessa interação, moléculas de água são evaporadas e elevadas na atmosfera dando

início ao ciclo representado na Figura 1.1.

Na sequência, os vapores de água presentes na atmosfera condensam e muitas vezes são deslocados pelas correntes de ar para regiões onde diferenças de temperatura e de pressão criam as condições para a formação de chuvas. A água precipitada sobre a superfície terrestre pode se infiltrar no solo, escoar superficialmente ou ainda evaporar e voltar para a atmosfera. Em áreas cobertas por vegetação nativa arbórea, as taxas de infiltração tendem a ser elevadas até que o solo esteja saturado. Em áreas de produção agropecuária, há tendência de redução da infiltração com o aumento do escoamento superficial. Já em áreas densamente urbanizadas, o escoamento superficial tende a predominar sobre o processo de infiltração.

Observa-se na Figura 1.1 que parte da água precipitada chega novamente ao oceano por via superficial, sobretudo por meio dos rios, e que uma quantidade considerável volta à atmosfera a partir da evaporação, especialmente em corpos de água, e da transpiração das árvores e de outros seres vivos. Esses vapores podem originar nuvens que, em algumas condições, formam precipitações regionais.

O ciclo hidrológico é responsável pela reposição das águas no solo, nos aquíferos, nas nascentes e nos rios. Se ele é modificado de alguma forma, a quantidade de água disponível nesses locais também muda.

 

Figura 1.1 – Ciclo da água

 

Fonte: Encyclopaedia Britannica, 2015 (traduzido pelo autor)

Ao ocupar áreas cada vez mais amplas, com atividades agropecuárias ou com construção de cidades, rodovias e toda a infraestrutura associada a elas, a humanidade tem impactado o ciclo da água. Quando essa ocupação é feita sem planejamento, gestão ambiental e manejo dos componentes da natureza, esse impacto é potencializado, com consequências negativas tanto para o ciclo quanto para os ecossistemas e para a própria humanidade, que, por seus atos e decisões, enfrenta no seu dia a dia enxurradas, inundações, erosões, assoreamentos de corpos de água e, especialmente, redução da água armazenada no solo, o que traz prejuízos para a agropecuária, para o abastecimento público e, ainda, para a geração de energia e outras atividades que dependem da água para seu desenvolvimento.

A substituição de florestas e outras formações nativas por usos antrópicos, sem considerar os limites de resiliência do ambiente, interfere no ciclo hidrológico, especialmente na diminuição da infiltração da água das chuvas. A primeira consequência nesses casos é o aumento do volume de água que escorre superficialmente durante e logo após as chuvas. Ao não se infiltrar no solo, essa água escoa para longe do lugar onde precipitou, desabastecendo o lençol freático e consequentemente reduzindo o volume de água disponível para brotar nas nascentes. Além disso, em áreas de produção agropecuária, a água não fica armazenada no solo para ser usada nas culturas agrícolas ou nas pastagens nos períodos entrechuvas, o que reduz a produção e impacta negativamente a economia local ou regional.

Em áreas urbanas a água que deixa de infiltrar, impedida por telhados, concreto e asfalto, além de não contribuir para a recarga dos aquíferos, escoa concentrada, em volumes consideráveis, que em alguns casos conseguem arrastar veículos e pessoas e destruir estruturas. Ao chegar aos pontos mais baixos do relevo, essa água que não infiltrou e não foi retida temporariamente ao longo do caminho causa inundações que afetam as vias públicas e também atividades as mais diversas, além de colocar em risco a saúde e a

vida de pessoas e animais. A Figura 1.2 ilustra um exemplo de evento de inundação em área urbana.

Figura 1.2 – Inundação ocorrida em São Carlos (SP), em

janeiro de 2020

 

Foto: reprodução

Na Figura 1.3 está sintetizado o conjunto dos processos descritos. Nela se verifica que em áreas naturais a tendência da água das chuvas é infiltrar, e em áreas urbanas, é escoar superficialmente.

Figura 1.3 – Comportamento da água das chuvas em área

natural e em área urbana

 

Fonte: reprodução (modificada pelo autor)

Essa água concentrada na superfície tem potencial para causar, tanto em áreas rurais quanto em áreas urbanas, grandes processos de erosão e, na sequência, o assoreamento de corpos de água, comprometendo ecossistemas e o abastecimento de populações,

como mostrado nas figuras 1.4 e 1.5. Na Figura 1.4 apresenta-se processo erosivo em um bairro do município de Avaré (SP), gerado pela concentração das águas pluviais em um único ponto, desconsiderando-se a técnica de manejo de águas superficiais de dissipar energia de águas concentradas, espalhando-as.

A Figura 1.5 mostra o assoreamento de reservatório localizado à jusante do processo erosivo. O reservatório era utilizado para captar e fornecer água à população, mas atualmente está inutilizado: os sedimentos acumulados no reservatório substituíram a água dele e causaram desequilíbrio ao ecossistema, levando à morte de muitas árvores e à extinção ou expulsão de praticamente todas as espécies animais que habitavam o ecossistema de banhado e lacustre local.

 

Figura 1.4 – Erosão originada pela concentração de água

pluvial em um único ponto

 

Fonte: arquivo pessoal

Esse processo de assoreamento foi provocado pela água que não conseguiu se infiltrar no solo e se somar às águas subterrâneas, deixando assim de recarregar o lençol freático e de ser armazenada para voltar à superfície, via nascentes, em períodos sem chuvas.

 

Figura 1.5 – Assoreamento causado pelos sedimentos

trazidos dos processos erosivos

 

Fonte: arquivo pessoal

 

Águas subterrâneas

A água precipitada sobre o solo do continente infiltra e chega até os estratos mais profundos da terra. Nesses locais, é nos poros do solo e dos sedimentos e nas fraturas das rochas que se concentra a água dos aquíferos (tanto dos aquíferos livres quanto dos aquíferos confinados). Essa água, especialmente a do aquífero livre (também denominado lençol freático), pode voltar à superfície pelas áreas de descarga (nascentes, rios, lagos, áreas encharcadas) ou pelos oceanos. Nas regiões onde está armazenada a pouca profundidade, a água pode ser absorvida diretamente pelas raízes das plantas.

De acordo com Iritani e Ezaki (2008), ao se infiltrar no solo, a água passa pela zona não saturada, onde os poros são preenchidos parcialmente por água e por ar, e pela gravidade chega até as zonas saturadas. O limite entre as zonas não saturadas e saturadas é

comumente chamado de lençol freático (Figura 1.6).

Esse processo, no entanto, sofre a influência direta do uso e da ocupação do solo da região onde a água precipita. Normalmente em ecossistemas inalterados, o ciclo funciona exatamente como o descrito, em equilíbrio alcançado ao longo de toda evolução do planeta.

Em ecossistemas alterados, entretanto, o processo de infiltração pode ser prejudicado ou mesmo impedido pela impermeabilização causada por compactação do solo ou por calçadas, construções e asfalto, comuns nas áreas urbanas. Isso compromete o ciclo da água.

Figura 1.6 – Distribuição da água no subsolo

 

Fonte: Karmann (2000) (modificada pelo autor)

Atualmente pesquisas têm demonstrado que o deslocamento da água subterrânea em grandes profundidades em alguns casos se assemelha ao trajeto desenvolvido pelos rios superficiais.

 

Águas superficiais

São aquelas águas que não infiltram no solo e que se acumulam na superfície. Elas estão presentes nos rios e reservatórios superficiais (lagos, lagoas, açudes e similares).

Rios

Os rios podem ser considerados as faces mais visíveis do ciclo hidrológico. É para eles que as águas oriundas das nascentes, dos degelos e dos escoamentos superficiais correm e onde se concentram. É nos rios que estão localizados atualmente, no Brasil e em vários países do mundo, grandes reservatórios para armazenamento de água e para geração de energia elétrica. Os rios também são importantes para o deslocamento de cargas em suas hidrovias, para a produção de peixes e outros produtos, para atividades de turismo, para o abastecimento de áreas urbanas e rurais, entre muitas outras atividades econômicas modernas.

Quando preservados, os rios também cumprem funções naturais e ecossistêmicas por serem corpos de água formados pela natureza ao longo do processo evolutivo do planeta. Essas funções ecossistêmicas estão intrinsicamente ligadas aos processos de autodepuração de suas águas, ao papel de hábitat para inúmeras espécies da macro e microfauna, ao fato de serem fonte de água para espécies animais silvestres e cruciais para espécies vegetais que só sobrevivem em suas margens, ao equilíbrio microclimático por toda extensão de seus leitos, e a outras inter-relações naturais das quais participam.

Um rio é um curso de água doce (em alguns casos, e em trechos de alguns rios, essa pode ser salobra ou salgada), que flui por gravidade para pontos mais baixos do relevo até alcançar outro rio, um oceano ou um lago natural ou artificial. Há casos de rios que secam antes de alcançar outros corpos de água, com suas águas evaporando ou infiltrando completamente no solo. Na atualidade alguns rios secam antes de chegar à foz em razão da retirada excessiva de suas águas para irrigação, abastecimento industrial e antrópico e ainda da retenção em reservatórios para geração de energia.

No caso dos reservatórios, as grandes lâminas de água expostas diretamente ao sol evaporam em quantidades consideráveis, o que contribui para a perda de água do rio, comprometendo seu fluxo.

Os rios normalmente são formados por pequenos córregos

oriundos de nascentes (Figura 1.7) ou de degelo de neve. Ao se juntar, os pequenos córregos formam riachos que, ao se unirem,

formam ribeirões.1 Um conjunto de ribeirões ao ter suas águas somadas forma um rio.

 

Figura 1.7 – Nascente de água

 

Fonte: arquivo pessoal

Após a formação dos rios, conforme suas águas se deslocam, recebem água de nascentes, córregos, riachos e ribeirões que deságuam ao longo do leito, aumentando suas dimensões e seu volume. Posteriormente, os rios se juntam a outros rios e formam rios maiores, alcançando dimensões como as dos rios Amazonas, Paraná, São Francisco, entre outros. Exemplo dessa hierarquia é

mostrado na Figura 1.8.

 

Figura 1.8 – Exemplo de hierarquia fluvial

 

Fonte: reprodução

Os rios recebem ainda águas oriundas de chuvas, de enxurradas e do escoamento superficial de áreas onde a água não se infiltrou, seja por saturação do solo causada por chuvas imediatamente anteriores, seja por compactação dos solos ou por impermeabilização do solo. Essas águas podem trazer fertilizantes e outros produtos químicos, estercos, vinhaças e tudo mais que esteja sobre o solo ou incorporado à sua superfície. Podem trazer para o leito do rio também solos e outros sedimentos que causam o assoreamento do leito.

Córregos, riachos, ribeirões e rios recebem também águas oriundas de estações de tratamento ou de efluentes sem tratamento

descarregados diretamente de áreas urbanas ou rurais. A Figura 1.9 mostra fotografias de cada um desses corpos d'água.

 

Figura 1.9 – Córrego (a), riacho (b), ribeirão (c) e rio (d)

 

Fonte: arquivo pessoal

O leito dos rios pode variar muito em razão das características ambientais do trecho onde for feita a análise, mas tende a manter

formato próximo do apresentado na Figura 1.10. Nela podemos observar os terraços (margens) que delimitam o leito maior sazonal, os diques marginais, que delimitam o leito menor e ainda o volume mínimo ou de estiagem.

Figura 1.10 – Seção de um rio

 

Fonte: elaborada pelo autor

A Figura 1.10 destaca que o leito maior sazonal é aquele ocupado pelas águas nos períodos de chuvas mais intensas. Essa ocupação dura de alguns minutos para pequenas microbacias até semanas ou meses para planícies de grandes rios como Amazonas, Paraná, Paraguai, Aquidauana, Poconé e Miranda (esses formadores do Pantanal).

O período em que os rios ocupam seu leito maior sazonal é denominado cheia. Quando as águas extrapolam os limites naturalmente definidos e atingem estruturas antrópicas, diz-se que ocorreu inundação.

Atualmente, com a mudança no uso da terra de grandes áreas das bacias hidrográficas e com o aumento das áreas compactadas e impermeabilizadas, o volume das águas que chegam aos rios superficialmente aumentaram, o que tem mudado essas características de rios e ampliado as áreas de inundação nos períodos de chuvas. Como consequência do grande escoamento superficial e da redução das taxas de infiltração, a maior parte das águas é perdida, pois não se infiltra no solo e, consequentemente, não fica disponível posteriormente nas nascentes. Esse processo tem reduzido os volumes menores ou de estiagem, o que compromete os ecossistemas dos rios e os serviços ambientais por estes prestados, como a geração de energia hidroelétrica: se há menos água brotando nas nascentes, há menos água nos rios e nos reservatórios construídos para produzir energia.

Ao mesmo tempo tem-se observado cada vez mais rios com águas poluídas e leitos assoreados, o que modifica completamente não apenas as características físico-químicas das águas como também a profundidade e a velocidade delas, comprometendo a diversidade de espécies nesses ecossistemas. No caso do assoreamento, a lâmina de água, ao ficar menor, permite que a radiação solar chegue até o fundo do rio e seja refletida. Nessa condição, a luminosidade e a temperatura são modificadas, o que interfere fortemente nas características ambientais das águas e, normalmente, compromete o hábitat para quase todas as espécies

originais do local. A Figura 1.11 mostra dois exemplos de córregos nessas situações.

Figura 1.11 – Córrego Santa Fé em São Paulo (SP) (à

esquerda) e córrego do Veado em Umuarama (PR)

 

Fonte: acervo pessoal

 

Reservatórios superficiais

São acumulações de água na superfície do solo. Podem ser naturais ou artificiais. Suas denominações variam regionalmente, mas os termos mais comuns são lagoas, lagos, lagunas, açudes e reservatórios.

Lagos e lagoas são aprofundamentos no solo situados em altitudes inferiores ao relevo próximo, retendo e acumulando água. Não existe um consenso quanto à diferenciação entre ambos, mas o critério mais utilizado é o tamanho, e os lagos são maiores do que as lagoas (embora não haja dimensões que definam esses tamanhos). Outro critério utilizado é a formação rochosa. Segundo esse critério, os lagos são resultado de grandes transformações que aconteceram principalmente no período glacial (1,6 milhão de anos atrás).

As lagunas são definidas como ambientes com águas paradas, próximas ao mar, mas separadas dele por algum tipo de barreira (formações rochosas, barreiras de areia ou recifes). As lagunas recebem ao mesmo tempo água doce da chuva e dos rios e água salgada quando ocorre o ingresso da água trazida pelas marés. Dessa forma, as águas de uma laguna podem ser doces, salobras ou salgadas, podendo sofrer alterações na salinidade nas diferentes épocas do ano.

Os açudes são barramentos transversais construídos em terra, concreto, madeira ou pedra, que visam reter e armazenar água. Também são chamados de lagos artificiais, de reservatório ou represa.

 

Rios voadores

Rios voadores é uma expressão relativamente recente na literatura especializada. Denominam-se dessa maneira os vapores de água que se deslocam na atmosfera, levados por correntes de ar. É um processo que ocorre especialmente nas regiões tropicais e subtropicais do globo terrestre, e é dependente do volume do dossel vegetal que se encontra sobre a superfície do solo. Nesse contexto, grandes áreas florestais lançam na atmosfera volumes de vapores de água muito superiores àqueles vertidos por áreas de monoculturas florestais ou sob uso agropecuário.

O exemplo mais recorrente desse fenômeno é o deslocamento dos vapores de água oriundos da região amazônica pelo continente

sul-americano, conforme apresentado na Figura 1.12. Nela é possível observar que os vapores de água originados na região equatorial do Oceano Atlântico são deslocados para sobre a floresta onde se somam aos vapores produzidos pela transpiração da vegetação. Esses vapores deslocam-se por sobre a região, causando precipitações volumosas, e chegam até a Cordilheira dos Andes, cujas dimensões impedem a passagem das nuvens e as direcionam para o sul, distribuindo chuvas por todo centro da América do Sul, incluindo as regiões Centro-Oeste e Sudeste do Brasil.

Embora o exemplo mostrado na Figura 1.12 seja o mais clássico, rios voadores se formam em várias outras regiões do Brasil e do mundo. A maioria deles com dimensões muito menores e com impacto local ou regional. Assim, várias pesquisas têm demonstrado que nuvens que passam sobre áreas de grandes florestas, como as existentes em unidades de conservação, tendem a se tornar mais produtivas em termos de volume de precipitação. Isso ocorre pela adição dos vapores de água das árvores aos já presentes nas nuvens.

Figura 1.12 – Trajeto predominante dos principais rios

voadores

 

Fonte: reprodução

O oposto também é verdade. Em áreas onde praticamente não existem mais florestas, observa-se a diminuição da umidade do ar, o que tende a reduzir as chuvas, aumentar a temperatura e, consequentemente, provocar incêndios e queimadas. Esses, por sua vez, secam ainda mais o ar, o solo e a vegetação, retroalimentando esse processo e potencializando a ocorrência desses episódios.