a dinâmica dos fluxos dos canais artificiais e a qualidade das águas

A DINÂMICA DOS FLUXOS DOS
CANAIS ARTIFICIAIS E A
QUALIDADE DAS ÁGUAS NO
BAIXO CURSO DO RIO PARAÍBA
DO SUL
José Maria Ribeiro Miro
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense
[email protected]
Leidiana Alonso Alves
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense
[email protected]
Victor dos Santos Souza
Universidade Federal Fluminense
[email protected]
APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA
A rede hidrográfica brasileira é relativamente conhecida e estudada em diferentes
aspectos e escalas. A bibliografia encontrada sobre o tema é ampla, porém escassa quando
se referem a canais artificiais. Dentre os autores que discutem o tema, podem-se destacar
as contribuições de Sandra Baptista da Cunha e Carlos Eduardo Morelli Tucci.
Cunha (2009) diz que a discussão é abrangente sobre a dinâmica das águas no
território brasileiro. Ela nos conta que as águas superficiais constituem parte da riqueza dos
recursos naturais e, por tratar-se de um país com grande extensão continental, a rede fluvial
possui relevante importância ambiental, econômica e social.
Os principais rios brasileiros resultam de três grandes centros dispersores de
águas: o Planalto das Guianas, a Cordilheira dos Andes e o Planalto Brasileiro. Estes rios
possuem diferentes regimes hidrológicos, muitos deles barrados para produzir energia,
abastecer as populações ou outros corpos hídricos e irrigar terras; como acontece no baixo
curso do rio Paraíba dos Sul, conforme descrito por Miro et al. (2013), quando discutem os
conflitos e os usos da água na região Norte Fluminense.
1
A primeira classificação de bacias hidrográficas brasileira foi realizada por
Eduardo José de Morais em 1894 e baseou-se em critérios específicos como a
navegabilidade e a situação geográfica. Já a mais difundida foi a que dividiu o país em
quatro bacias hidrográficas: Amazonas, São Francisco, Platina (Paraná, Paraguai e Uruguai)
e um grupo de bacias de porte menor chamado de Bacias Orientais (CUNHA, 2009).
Sobre este tema, Ab’Sáber (1956 apud CUNHA, 2009) considerou as linhas
mestras do relevo, ou seja, os divisores de água, para apresentar uma classificação na qual
propôs cinco bacias autônomas para o território brasileiro, que são: Amazonas, São
Francisco, Paraná, Paraguai e Uruguai.
Atualmente, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2014) têm
como critérios a posição geográfica e extensão territorial para estabelecer as grandes bacias
e sub-bacias brasileiras, diferenciando-as das menores, que são as costeiras. Muitas bacias
não tem seu comportamento totalmente conhecido, pois a sistematização dos dados
fluviométricos coletados é relativamente recente, datados da década de 1930, a partir da
criação da Divisão de Águas, do Ministério da Agricultura (CUNHA, 2009).
Quando a autora discute gestão de bacias hidrográficas, leva em conta os
múltiplos usos da água e sua distribuição no território. Ela ainda relata que:
A gestão de bacias hidrográficas é realizada através da criação de comitês de bacias,
peça chave do sistema de gestão de recursos hídricos que tem como objetivo integrar
institucionalmente os diferentes interesses existentes na bacia, servindo como órgão
mediador de conflitos, arbitrando em primeira instância e gerando acordos que
permitam explorar os recursos hídricos de forma harmônica (CUNHA, 2009).
Nesse sentido, trabalhos estão sendo realizados com o intuito de propor uma
gestão participativa dos recursos hídricos no baixo curso do rio Paraíba do Sul, tais como os
estudos de Alves et al. (2013) e Souza et al. (2014). Vale ressaltar que um diagnóstico dos
ambientes encontrados nas bacias, levando em consideração a preservação e conservação
dos recursos hídricos regionais, torna-se importante para a gestão de bacias hidrográficas.
Botelho e Silva (2012) indicam elementos de análise para a discussão sobre a
qualidade desses ambientes, sugerindo que eles devem ser entendidos como células
básicas de reflexão e que “[...] permite conhecer e avaliar seus diversos componentes e os
processos e interações que neles ocorrem”. Sendo assim, admitem uma visão sistêmica e
integrada das Regiões Hidrográficas. De acordo com os autores, ao identificar-se as
condições dos elementos que compõem o sistema hidrológico, tais como solo, água, ar,
vegetação e os processos relacionados a eles (infiltração, escoamento, erosão,
2
assoreamento, inundação, contaminação) é possível fazer uma avaliação do equilíbrio do
sistema ou bacia, e até mesmo dimensionar sua qualidade ambiental.
O estado do ar, da água, do solo, e dos ecossistemas, relaciona-se aos efeitos da
ação humana, com reflexo no espaço geográfico. Vale ressaltar que a qualidade do
ambiente deve ser observada não só como o somatório das qualidades de cada componente
do meio, mas como condição necessária à vida das populações. Eles revelam, ainda, que os
estudos sobre erosão, manejo e conservação do solo, da água e planejamento ambiental,
são os temas mais utilizados no recorte espacial de bacias hidrográficas como unidade de
análise (BOTELHO & SILVA, 2012).
A bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul, contém 39 municípios no estado de
São Paulo, 88 em Minas Gerais e 53 no Rio de Janeiro. Em 1996 foi criado um comitê
visando integrar a região devido às demandas existentes, onde vivem mais de 5 milhões de
pessoas. O rio abastece mais de 13 milhões de pessoas, das quais 9 milhões estão na
Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Vale ressaltar que a área de estudo está contida no
baixo curso do rio, composta pelos municípios de Campos dos Goytacazes (463.731
habitantes), São Francisco do Itabapoana (41.354 habitantes) e São João da Barra (32.747
habitantes) (IBGE, 2014). A Figura 1 apresenta a demarcação da bacia hidrográfica junto
aos três estados onde ela se encontra.
Figura 1 – Bacia do Rio Paraíba do Sul
Fonte: CIDADE et al. 2014.
3
Para Santos, estudar uma região significa aprofundar-se num mar de relações,
formas, funções, organizações, estruturas etc., com seus mais distintos níveis de interação.
Ele ainda revela que: “[...] a região torna-se uma importante categoria de análise, para que
possa captar a maneira como uma mesma forma de produzir se realiza em pontos
específicos do planeta ou dentro de um país, associando a nova dinâmica às condições
preexistentes” (SANTOS, 1994).
Outro conceito importante para a compreensão da Baixada Campista é o de
canais, já que ela dispõe de mais de 1.300 km construídos, em sua maior parte pelo extinto
Departamento Nacional de Obras e Saneamento (DNOS).
A ideia da criação de canais não é recente, no Egito antigo já existia essa prática.
Na Europa eles apresentam-se como solução para dominar as paisagens naturais
pantanosas, inóspitas a ocupação humana. Os holandeses desenvolveram um sistema
eficiente de drenagem, fazendo parte de um plano urbanístico e de saneamento, no qual
servem também como vias de circulação fluvial (CEZARIO & SOUZA, 2012).
Para Guerra e Guerra (2008) canais “São locais por onde escoam as águas
fluviais e apresentam-se em diferentes formas na superfície da terra”. Quanto a sua
classificação, eles podem ser dos seguintes tipos:
Tabela1: Classificação de canais fluviais
Tipo de canal
Características
Frequentemente são encontrados nas áreas úmidas cobertas por
Meandrantes
vegetação ciliar, composto de curvas sinuosas e semelhantes entre si.
Apresenta grande volume de carga de fundo que, junto às flutuações das
descargas, ocasionam inúmeras ramificações, ou múltiplos canais que se
Anastomosados
subdividem e se reencontram separados por ilhas assimétricas e barras
arenosas como se vê no Rio Paraíba do Sul.
São canais naturais retos, pouco frequentes, que são controlados pelos
Retilíneos
cordões arenosos ou em planícies deltaicas.
Construídos pelo homem para atender os mais diversos objetivos, tais
Artificiais
como: navegação, drenagem de áreas, prevenção de enchentes e
inundações, irrigação, dessedentação humanas e de animais e laser.
Fonte: Adaptado de Cunha, 2009.
Observa-se ainda, que os primeiros canais da Baixada Campista foram
construídos no início do século XIX, que tinham como função inicial o escoamento da
produção agrícola e de madeira de lei, que eram extraídas dos Tabuleiros Terciários para
abastecer as cidades de Campos e do Rio de Janeiro (LAMEGO, 1946).
4
Outra função atribuída aos canais da Baixada Campista, é a de drenagem urbana.
Mas para que eles atingissem esse objetivo, deveriam obedecer a critérios determinados por
estudos sistemáticos de toda à área, realizados em diferentes escalas e o estabelecimento
de projetos urbanísticos para o seu entorno, tais como: determinação de gabarito para
pontes e tubulações; identificação de Áreas de Preservação Permanentes (APPs) na sua
planície de inundação; e a articulação do plano de drenagem com outros projetos
municipais, como o de transporte público, abastecimento de águas, entre outros. Além disso,
para o sucesso do projeto é necessário garantir transparência das decisões atuais e futuras,
observar critérios técnicos e políticos na execução de obras, e privilegiar as ações
preventivas, que são mais baratas e de maior alcance (TUCCI et al. 2007).
Um sistema de drenagem deve atender a esses princípios para possibilitar a
melhoria da qualidade de vida no meio urbano, o que preserva sua planície de inundação,
pois além de favorecer o escoamento e armazenamento de águas, preserva ecossistemas,
cria áreas verdes e oportunidades de recreação para a população. Para Tucci et al. (2007),
“Todo problema de drenagem é um problema de alocação de espaço, quantidade e
qualidade da água”. Ele ainda nos conta que:
[...] Em áreas onde a qualidade da água está deteriorada, as consequências das
inundações são mais graves e medidas como, por exemplo, a construção de
reservatórios de amortecimento podem se tornar inviáveis. Ao contrário, águas
pluviais de boa qualidade constituem recursos potencialmente utilizáveis para a
irrigação, abastecimento industrial, recarga de aquíferos, reservatórios de recreação,
combate a incêndios, etc. (TUCCI et al. 2007).
Para isso, ele sugere que um projeto eficiente de drenagem urbana deve ter peso
político, por exemplo, atribuir força de lei ao planejamento e buscar apoio da comunidade,
obtida através de campanhas de Comunicação Social e projetos de Educação Ambiental.
Pode-se definir hidrologia urbana como o estudo dos processos hidrológicos
afetados pela urbanização. Definição que permite correlacionar às dinâmicas gerais que
afetam os canais urbanos, incluindo o canal Coqueiros, com o crescimento das cidades
(GETIRANA, 2005).
A região do baixo curso do rio Paraíba do Sul (Região Hidrográfica IX), tem área
de aproximadamente 14.000 km² e população estimada de 960.262 habitantes (INEA, 2011),
e o canal Coqueiros uma “área de influência de drenagem” de 290 km², abrangendo espaços
urbanos e rurais no município de Campos dos Goytacazes (GETIRANA, op. cit.).
Cabe ressaltar, ainda, que o canal tem cota de adução de 4,42 metros de altitude
e uma declividade média de 0,11 m/km. Ele é o principal canal de drenagem da área urbana
da cidade de Campos dos Goytacazes, que pelo Censo 2010 do IBGE, estimou que 41% da
5
população não têm acesso à rede de esgoto ou fossa séptica, conduzindo esses resíduos a
canais de drenagem, lagoas, fossas negras, lançamento em valas a céu aberto, rios ou
direto no mar (CEZARIO & SOUZA, 2012).
Atualmente, para falar sobre as condições ambientais da área urbana do canal
Coqueiros é preciso observar que ao deixar a cidade, ele drena áreas agricultáveis,
conectando a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul ao sistema Lagoa Feia e que as
intervenções realizadas pelo DNOS resultaram numa complexa rede hídrica (Figura 2), que
com a extinção desse órgão (1989), favoreceu a desordem na gestão dos recursos hídricos
regionais (SOFIATTI, 1998; CARNEIRO, 2003; SOUZA et al. 2014).
Figura 2 – Canais da Baixada Campista
Elaborado pelos autores.
A Política Nacional dos Recursos Hídricos (PNRH) propõe a gestão compartilhada
das águas, promovendo o ordenamento territorial a partir da articulação dos usuários, que
na região seria efetivada a partir de um Sistema de Gerenciamento de Comportas dos
Canais. Instrumentalizar esse processo favoreceria todos os atores sociais, pois o modelo se
6
caracteriza por suas dimensões: física, cultural, política, ecológica, econômica e social,
podendo ser aplicado para diferentes escalas geográficas, refletindo as facetas do “viver” no
espaço físico (MINISTÉRIO DA INTEGRAÇÃO NACIONAL, 2005).
OBJETIVOS
O objetivo geral desta pesquisa é compreender a dinâmica hídrica superficial dos
canais da Baixada Campista e seu reflexo no rio Paraíba do Sul. Nesta etapa, teve como
objetivo específico à caracterização morfométrica e análise do uso e ocupação da terra no
entorno do canal Coqueiros em seu perímetro urbano.
METODOLOGIA EMPREGADA
Utilizou-se o método indutivo para as análises da vazão e direção do fluxo do
canal Coqueiros, como proposto por Cunha (2006). O que significa dizer que a partir do
conhecimento do caso particular observado, pode-se chegar ao entendimento do universo
de comportamento dos demais canais da Baixada Campista. Além disso, realizou-se
levantamento bibliográfico e entrevistas com representantes dos produtores rurais,
pescadores, moradores da área urbana do canal e do Instituto Estadual do Ambiente. A
região apresenta recursos hídricos significativos na forma de corpos lóticos e lênticos,
observados numa extensa malha de rios, canais artificiais e lagoas. Os canais foram
planejados para a drenagem do excedente hídrico do rio Paraíba do Sul, em direção ao
Sistema lagoa Feia, para posterior descarga no oceano. Sua qualidade ambiental muitas
vezes apresenta-se com baixos níveis de conservação devido ao despejo de efluentes
domésticos, industriais e agrícolas in natura nos corpos d’água, o que acelera os processos
de eutrofização e assoreamento (CEZARIO & SOUZA, 2012).
Para avaliar a morfologia do canal buscaram-se medições da Seção Transversal
e cálculo de Vazão por meio de 5 Trabalhos de Campo, onde foram realizados registros
fotográficos em quatro pontos coordenados: 1º: 21°45'41.59" S e 41°18'7.68" O, 2º:
21°46'10.64" S e 41°18'8.43" O; 3º: 21°46'45.41" S e 41°18'7.13" O; 4º: 21°47'32.47" S e
41°17'39.62" O.
Para determinar a Vazão do Canal foi necessário obter-se dados de largura,
profundidade e velocidade do fluxo nos diferentes pontos, utilizando-se das técnicas
propostas por Cunha (2013), e descritas pela fórmula Q = L x P x V, onde Q: (descarga); L:
7
(Largura); P: (Profundidade Média); V: (Velocidade Média). Para construção do gráfico os
dados foram plotados no software Excel como se vê na Figura 3.
Figura 3: Perfil transversal do canal Coqueiros
Elaborado pelos autores.
Para a elaboração dos três mapas, com escalas de 1:400.000, 1:250.000 e
1:50.000, utilizou-se o Software ArcGIS 10.2. Os dados vetoriais foram organizados após a
criação de um projeto no SIG já citado. Ele foi composto pelos seguintes dados: o Plano de
Informação (PI) de Geomorfologia, adquirido de forma gratuita no site do Instituto Estadual
do Ambiente (INEA/RJ), no formato shapefile (shp) em escala 1:100.000, possibilitando
inserir dados nos mapas elaborados. Já os shapefiles das lagoas e canais, foram criados a
partir de Ortofotos de escala de 1:25.000 do Projeto RJ-25, disponibilizadas no site do
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2008), com resolução final de 1 metro.
Em seguida foram adicioandos os layers relacionados à Hidrografia, Geomorfologia e Área
Urbana. Eles foram categorizados tematicamente na aba Simbology.
Todos os dados foram ajustados para a projeção Transversa de Mercator (UTM),
Datum WGS 84 e Fuso 24 S. Após a organização de todas as informações, o projeto foi
exportado para o formato JPEG.
PRINCIPAIS RESULTADOS
A velocidade das águas em canais apresenta sempre um caráter dinâmico, em
função da posição ao longo do seu curso, seu perfil longitudinal. Espera-se que no alto curso
ela seja maior, o que proporciona processos erosivos mais intensos, diminuindo no médio
curso, facilitando o transporte de materiais, e que decline no baixo curso até a foz, onde
8
predominam os processos deposicionais. Segundo Cunha (2009), obras de engenharia
como canalização, barramentos e diques artificiais podem causar a degradação de canais
fluviais, mudando sua dinâmica. Como observado na Figura 4 o canal Coqueiros, assim
como os outros grandes canais da Baixada Campista, foram construídos para drenar a
Planície Fluvial do rio Paraíba do Sul em direção ao canal da Flecha e depois ao oceano
Atlântico.
Figura 4: Localização geomorfológica dos canais da Baixada Campista
Elaborado pelos autores.
Na análise da paisagem do canal Coqueiros observaram-se diversos níveis de
estabilidades em função de seus usos. Foram encontrados seguimentos de margens
pavimentadas, com solo exposto, vegetação rasteira e até trechos com árvores de dez
metros de altura, como se vê na Figura 5. Em relação à qualidade da água, verificou-se o
despejo de esgoto doméstico e industrial in natura, descarte de lixo doméstico pela
população, e recepção de águas pluviais e de defluentes de canais secundários que drenam
outras áreas da cidade.
9
Figura 5: Alterações observadas às margens do canal Coqueiros
Organizado pelos autores. Foto: Arquivo Sala Verde IFF Campos.
Considerando que a descarga líquida do rio Paraíba do Sul, nas proximidades de
sua desembocadura, varia sazonalmente entre 300 e 1.650 m³s -1, com descarga mínima nos
meses
de
inverno
(Figura
6)
e
máxima
no
verão.
Observou-se
e
mediu-se
experimentalmente que nos períodos de estiagem prolongada, há mudança na direção do
fluxo superficial do canal Coqueiros na direção inversa projetada. Por conta disso,
intervenções são realizadas pela Prefeitura de Campos do Goytacazes sempre que o rio fica
com o nível abaixo da cota de adução, para levar água ao canal Coqueiros através de um
sistema de bombeamento artificial e abertura de um canal no leito principal do rio, como se
abaixo.
10
Figura 6: Abertura de canal no rio Paraíba para adução do canal Coqueiros
Foto: Arquivo Sala Verde IFF.
Este fenômeno provoca a descarga de águas servidas da área urbana da cidade
de Campos dos Goytacazes para o rio, o que compromete a qualidade de suas águas e o
abastecimento dos municípios à jusante (São João da Barra e São Francisco do
Itabapoana), fato que pode ocorrer em outros canais da Baixada Campista. O mapa abaixo
(Figura 7) ilustra esse fenômeno.
Figura 7: Inversão de fluxo do canal Coqueiros na área urbana de Campos
Elaborado pelos autores.
11
Figura 8: Comportas da Baixada Campista
Organizado pelos autores. Foto: Arquivo Sala Verde IFF Campos.
12
Para o manejo das águas dos canais da Baixada Campista, instalou-se um
sistema de comportas que inicialmente era gerenciado pelo DNOS (Figura 8). Com sua
extinção ele passou a ser manejado pelos próprios usuários, gerando conflitos relacionados
ao uso da água, prejudicando a população urbana por conviver em ambientes insalubres e a
população rural com seus múltiplos usos. Atualmente, sua gerência está sob o encargo do
Instituto Estadual do Ambiente (INEA), que pela falta de um Comitê Gestor das Comportas
da Baixada Campista é sempre questionado quanto à sazonalidade ideal para o seu manejo.
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prelo.
A DINÂMICA DOS FLUXOS DOS CANAIS
ARTIFICIAIS E A QUALIDADE DAS ÁGUAS NO
BAIXO CURSO DO RIO PARAÍBA DO SUL
EIXO 4: Problemas socioambientais no espaço urbano e regional
RESUMO
No baixo curso do rio Paraíba do Sul há ambientes fluviais artificiais que foram construídos
principalmente a partir da década de 1940 pelo extinto Departamento Nacional de Obras e
Saneamento (DNOS). Eles permitiram a drenagem de áreas agricultáveis, conectando a
bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul ao sistema Lagoa Feia. Essas intervenções
resultaram numa complexa rede hídrica, que com o fim do DNOS (1989), favoreceu a
desordem na gestão dos recursos hídricos regional. Para o manejo desses canais, instalouse um sistema de comportas gerenciado pelo órgão, que com sua extinção passou a ser
manejado pelos seus usuários, gerando conflitos relacionados ao uso da água, prejudicando
a população urbana por conviver em ambientes insalubres e a população rural com seus
múltiplos usos. A Política Nacional dos Recursos Hídricos (PNRH) propõe a gestão
compartilhada das águas, promovendo o ordenamento territorial a partir da articulação dos
usuários, que na região seria efetivada a partir de um Sistema de Gerenciamento de
Comportas dos Canais. Instrumentalizar esse processo favoreceria todos os atores sociais,
pois o modelo se caracteriza por suas dimensões: física, cultural, política, ecológica,
econômica e social, podendo ser aplicado para diferentes escalas geográficas, refletindo as
facetas do “viver” no espaço físico. Este trabalho teve como objetivo compreender a
dinâmica hídrica superficial dos canais da Baixada Campista e seu reflexo no rio Paraíba do
Sul, medido a partir da inversão de fluxo que ocorre sazonalmente, tendo como exemplo o
canal Coqueiros. Utilizou-se o método indutivo para as análises da vazão e direção do fluxo
do canal Coqueiros, como proposto por Cunha (2006). O que significa dizer que a partir do
conhecimento do caso particular observado, pode-se chegar ao entendimento do universo
de comportamento dos demais canais da Baixada Campista. Além disso, realizou-se
levantamento bibliográfico e entrevistas com representantes dos produtores rurais,
pescadores, moradores da área urbana do canal e do Instituto Estadual do Ambiente. A
região apresenta recursos hídricos significativos na forma de corpos lóticos e lênticos,
observados numa extensa malha de rios, canais artificiais e lagoas. Os canais foram
16
planejados para a drenagem do excedente hídrico do rio Paraíba do Sul, em direção ao
Sistema lagoa Feia, para posterior descarga no oceano. Sua qualidade ambiental muitas
vezes apresenta-se com baixos níveis de conservação devido ao despejo de efluentes
domésticos, industriais e agrícolas in natura nos corpos d’água, o que acelera os processos
de eutrofização e assoreamento. Considerando que a descarga líquida do rio Paraíba do
Sul, nas proximidades de sua desembocadura, varia sazonalmente entre 300 e 1.650 m³s -1,
com descarga mínima nos meses de inverno e máxima no verão. Observou-se e mediu-se
experimentalmente que nos períodos de estiagem prolongada, há mudança na direção do
fluxo superficial do canal Coqueiros na direção inversa projetada. Este fenômeno provoca a
descarga de águas servidas da área urbana da cidade de Campos dos Goytacazes no rio, o
que compromete a qualidade de suas águas e o abastecimento dos municípios à jusante,
fenômeno que pode ocorrer em outros canais.
PALAVRAS-CHAVE: Ordenamento territorial; Recursos hídricos; Gerenciamento de
comportas.
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