tese doutorado - sedimentação em um reservatório...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE FILOSOFIA E CIÊNCIAS HUMANAS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS GEOGRÁFICAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA

SEDIMENTAÇÃO EM UM RESERVATÓRIO DE ÁGUA NO SEMIÁRID O DE

PERNAMBUCO

CLARISSE WANDERLEY SOUTO FERREIRA

RECIFE

MARÇO-2012

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE FILOSOFIA E CIÊNCIAS HUMANAS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS GEOGRÁFICAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA


PERNAMBUCO


Tese submetida ao Programa de Pós-Graduação em Geografia Física do Departamento de Ciências Geográficas da Universidade Federal de Pernambuco, para obtenção do título de Doutora em Ciências Geográficas.

Orientadora: Profª. Drª. Maria do Socorro Bezerra de Araújo (UFPE) Co-orientador: Prof. Dr. Alessandro Hebert de Oliveira Santos (UFRPE-UAST)

RECIFE

MARÇO-2012

Catalogação na fonte Bibliotecária Maria do Carmo de Paiva, CRB4-1291

F383s Ferreira, Clarisse Wanderley Souto. Sedimentação em um reservatório de água no semiárido de

Pernambuco / Clarisse Wanderley Souto Ferreira. – Recife: O autor, 2012. 109 f. : il. ; 30 cm.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Maria do Socorro Bezerra Araújo. Co-orientador: Prof. Dr. Alessandro Hebert de Oliveira Santos.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Pernambuco. CFCH. Programa de Pós–Graduação em Geografia, 2012.

Inclui bibliografia e anexos.

1. Geografia. 2. Recursos hídricos. 3. Reservatórios - Sedimentação. 4. Geocronologia. 5. Sensoriamento remoto. I. Araújo, Maria do Socorro Bezerra (Orientadora). II. Santos, Alessandro Hebert de Oliveira (Co-orientador). III. Título. 910 CDD (22.ed.) UFPE (CFCH2012-16)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE FILOSOFIA E CIÊNCIAS HUMANASDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS GEOGRÁFICAS

PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA


'SEDIMENTAÇÃO EM UM RESERVATÓRIO DE ÁGUA NO SEMIARIDO DEPERNAMBUCO"

Tese defendida e aprovada pela banca examinadora:

Orientador:Profa. Dra. MARIA DO SOCORRO BEZERRÁ^DE ARAÚJO

Examinador:Prof. Dr. J Í̂SÉ ARAÚJO DOS SANTOS JÚNIOR

Examinador b. JOSIptÊProfa. Dra. JOSIptÊDA DOMICIANO GALVÍNCÍO

Examinador: oU,Profa. Dra. VIVIANNE LÚCIA BORMANN DE SOUZA

Examinador:Profa. Dra. REJANE MAtBALHÃES DE MENDONÇA PIMENTEL

RECIFE - PE2012

À minha família, pelo

carinho, confiança

e apoio constante a minha

formação profissional.

Obrigada.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por todos os benefícios que tem me concedido: saúde,

disposição, motivação e forças para a realização deste trabalho e por mais uma

conquista na minha vida acadêmica.

À minha orientadora, professora Drª Maria do Socorro Bezerra de Araújo, pela

orientação e confiança em mim depositada para a execução desta pesquisa, por

acreditar no meu potencial como aluna e pesquisadora.

Aos membros da Banca Examinadora, professores e pesquisadores que

participaram da Qualificação e discussões: Profa. Dra. Josiclêda Domiciano

Galvíncio (UFPE/ CFCH), Dra. Vivianne Lúcia Bormann de Souza (CRCN),

Profa. Dra. Rejane Magalhães de Mendonça Pimentel (UFRPE/ Departamento

de Biologia).

Aos amigos doutorandos Ailton Feitosa e Heverton Alves da Silva, pelo grande

apoio na realização das atividades de campo e geoprocessamento dos dados.

Ao amigo doutorando Carlos Costa Júnior, ao Dr. Cleomacio Miguel e à aluna de

Graduação Andreza de Melo pelo grande apoio nas atividades do Laboratório de

Análises Ambientais da UFPE.

Em especial, quero agradecer ao meu marido e à minha filha, por todo amor e

compreensão durante o período do doutorado. Aos meus pais que sempre me

incentivaram a estudar e aprender. Aos meus irmãos pelo carinho e apoio.

Aos amigos e companheiros da Pós-Graduação em Geografia da UFPE.

Aos professores do DEN: Dr. Antônio Celso Dantas Antonino, Dr. José Araújo,

Dr. Carlos Brayner e Dr. João Antônio Filho.

Ao Departamento de Energia Nuclear (DEN - UFPE), pelo suporte dado a esta

pesquisa.

Ao funcionário do DEN, seu Edmilson Costa e Silva (auxiliar de laboratório), que

muito colaborou com a parte prática deste trabalho.

Aos alunos de Iniciação científica, Kennedy Francys Rodrigues Damascena e

Renata Bezerra da Silva, pelo apoio no preparo de soluções.

À Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco

(FACEPE) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

(CAPES) pela bolsa de estudos concedida à aluna.


PERNAMBUCO

RESUMO

Os açudes são reservatórios extremamente importantes no semiárido,

complementando a captação de água para suprir as necessidades da população e as

atividades agropecuárias, numa área onde predominam rios intermitentes. Esses

reservatórios estão sujeitos aos mesmos impactos resultantes dos processos

erosionais que sofrem os rios. Taxas de sedimentação de sedimentos aceleradas

podem causar sérios problemas, entre eles, ocorrência de enchentes, redução das

condições favoráveis à prática da navegação e redução da vida útil dos reservatórios.

Este último de extrema gravidade para a região semiárida. Como medida preventiva,

faz-se necessário o conhecimento da produção de sedimentos no entorno do

reservatório e com que taxa esses sedimentos efetivamente chegam ao seu leito.

Este trabalho objetivou determinar a sedimentação no Açude Saco I, localizado no

município de Serra Talhada-PE, para estimar sua vida útil e servir de subsídio para

medidas de prevenção. Os mapas de uso e cobertura do solo e de drenagem da

bacia de contribuição foram elaborados com base no Enhanced Vegetation Index

(EVI) das imagens produto do sensor Mapeador Temático do satélite Landsat-5,

obtidas no site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), de órbita 216 e

ponto 66, processadas no software Erdas Imagine 9.1, validados em campo com a

ajuda de pontos de GPS. A taxa de sedimentação e a datação do açude foram

determinadas através da atividade do 210Pb pelo método de contagem β total,

utilizando-se os modelos Constant Initial Concentration (CIC) e Constant Rate of

Supply (CRS). O 210Pb estava presente em todas as amostras, em concentrações de

atividade similares quando calculados pelos modelos CIC e CRS, no entanto,

considerando que este açude recebe contribuições de alguns cursos d’água, o

modelo CRS apresentou-se como o mais adequado. Para a determinação da taxa de

sedimentação e das idades dos sedimentos foi observado que a taxa de

sedimentação cresceu com o aumento da profundidade e houve um declínio da taxa

de sedimentação e do fluxo dos sedimentos no decorrer do tempo. Para determinar a

vida útil do reservatório foram estimadas as cotas dentro do canal, com curvas de

nível a cada 1m, geradas a partir da imagem do SRTM, adquirida junto ao site da

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuárias - EMBRAPA (2005). A partir do ponto

zero dentro do canal no reservatório, com curva de nível na cota 473m até a curva de

nível, localizada junto à linha d’água do açude, com cota 489m, obteve-se uma

diferença máxima de nível em 16m. Levando-se em conta que a taxa de

sedimentação no açude variou de 0,01cm/a a 0,23 cm/a, determinou-se a vida útil

para o reservatório entre 160.000 a 7.000 anos, respectivamente, dependendo da

taxa de sedimentação considerada.

PALAVRAS CHAVE: geocronologia, 210Pb, sensoriamento remoto, semiárido,

recursos hídricos.

SEDIMENTATION OF A WATER RESERVOIR IN THE SEMIARID OF

PERNAMBUCO

ABSTRACT

The dams are extremely important reservoirs in the semiarid, complementing the

uptake of water for meeting the needs of the population and agricultural activities, in a

region dominated by intermittent rivers. These reservoirs are subject to the same

impacts due to the erosion process suffered by the rivers. Accelerated rates of

sedimentation can cause serious problems as the occurrence of floods, reduced

favorable conditions for practicing navigation and shortening the life of the reservoirs.

The latter one is extremely serious for the semiarid region. As a countermeasure, it is

necessary to know the production of sediments around the reservoir and the rate that

these sediments effectively reach its bed. The aim of this study was to determine the

sedimentation in the Saco I reservoir, located in Serra Talhada city in the state of

Pernambuco, to estimate its useful life and serve as subsidy for preventive actions.

The maps of usage and coverage of the soil and of watershed were developed based

on the Enhanced Vegetation Index (EVI) of the images produced by the Thematic

Mapper sensor of Landsat-5, obtained by National Institute of space research site, with

orbit of 216 and point of 66, already processed by Erdas Imagine 9.1 software, which

were validated in field using GPS points. The sedimentation rate in the reservoir and

its dating were determined through the activity of 210Pb, by the total β-counting method

using the Constant Initial Concentration (CIC) and Constant Rate of Supply (CRS)

models. The 210Pb was found in all samples, with similar concentrations activity when

calculated by the CRS and CIC models; however, considering that this reservoir

receives contributions from some streams, the CRS model was the most appropriate.

It was observed that the sedimentation rate increased with increasing depth and that

there was a decline in the rate of sedimentation and flow over time. To determine the

lifetime of the reservoir were estimated quotas within the channel, with contour every

1m, generated from the SRTM image, acquired by the site of EMBRAPA (Brazilian

Agricultural Research Corporation, 2005). From the zero point in the reservoir channel,

with contour at elevation 473m to the contour, located near the waterline of the dam

with 489 m elevation, we obtained a maximum difference of level at 16 m. Taking into

account that the rate of sedimentation in the reservoir, generally ranged from 0.01

cm/a to 0.23 cm/a, the lifetime of the reservoir was between 160,000 to 7,000 years,

respectively, depending on the sedimentation rate considered.

KEY-WORDS: geochronology, 210Pb, remote sensing, semi-arid, water resources

LISTA DE FIGURAS

página

Figura 1- Decaimento do 210Pb.....................................................................................31

Figura 2- Concentração de atividade de 210Pb em função da profundidade da camada

de sedimento................................................................................................................33

Figura 3- Esquema do modelo CRS para o cálculo da datação dos sedimentos........34

Figura 4- Localização espacial do município de Serra Talhada-PE.............................39

Figura 5- Altura pluviométrica anual no município de Serra Talhada-PE.....................40

Figura 6- Altura pluviométrica nos quatro meses mais chuvosos do ano (janeiro,

fevereiro, março, abril, maio) no município de Serra Talhada-PE...............................41

Figura 7- Localização do Açude Saco I, município de Serra Talhada-PE....................42

Figura 8- Amostrador de sedimentos...........................................................................44

Figura 9 - Representação esquemática da análise do 210Pb em sedimentos..............53

Figura 10- Detector Tennelec S5E da CANBERRA.....................................................55

Figura 11- Uso e cobertura do solo da bacia de contribuição do Açude Saco I, Serra

Talhada-PE...................................................................................................................61

Figura 12- Classes de cobertura do solo da bacia de contribuição do Açude Saco I,

Serra Talhada, PE, outubro, 2011................................................................................62

Figura 13 - Drenagem da bacia de contribuição do Açude Saco I, Serra Talhada-

PE.................................................................................................................................63

Figura 14 - Percentagem acumulada do solo em relação ao diâmetro das

partículas......................................................................................................................66

Figura 15- Taxa de sedimentação em relação à profundidade nos pontos P1, P2, P3,

P4 e P5 determinada pelo modelo CRS.......................................................................79

Figura 16- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no

ponto P1 determinados pelo modelo CRS...................................................................80



Figura 18- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo no






LISTA DE FOTOS

página

Foto 01- Preparação das amostras para quantificação do 210Pb...............................102

Foto 02- Agitação das amostras.................................................................................102

Foto 03- Filtração das amostras após agitação (lixiviação).......................................102

Foto 04- Colunas de troca iônica................................................................................102

Foto 05- Alimentação das colunas com amostra.......................................................102

Foto 06- Aquecimento da solução..............................................................................102

Foto 07- Filtração à vácuo para extração do precipitado do 210Pb.............................103

Foto 08- Papéis de filtro com o precipitado do 210Pb..................................................103

Foto 09-Caatinga arbórea na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada-PE..................104

Foto 10-Caatinga arbórea-arbustiva na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada-PE..104

Foto 11-Caatinga arbustiva na várzea do Açude Saco I, Serra Talhada-PE.............105

Foto 12-Solo exposto na várzea do Açude Saco I, Serra Talhada-PE......................105

Foto 13- Áreas irrigadas na várzea do Açude Saco I, Serra Talhada- PE.................106

Foto 14- Áreas irrigadas na várzea do Açude Saco I, Serra Talhada-PE..................106

Foto 15-Áreas de cultivos temporários (feijão e milho) na várzea do Açude Saco I,

Serra Talhada-PE.......................................................................................................107

Foto 16- Áreas de cultivos temporários (plantio de girassol) na várzea do Açude Saco

I, Serra Talhada-PE....................................................................................................107

Foto.17- Criação de gado na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada-PE..................108

Foto 18- Criação de gado na bacia do Açude Saco I, de Serra Talhada-PE.............108

Foto 19- Vista do Açude Saco I, Serra Talhada-PE...................................................109

Foto 20- Vista do relevo nas proximidades do Açude Saco I, Serra Talhada-PE......109

LISTA DE TABELAS

página

Tabela 1- Classificação da partícula de solo em função de seu tamanho...................23

Tabela 2- Localização dos pontos de coleta dos sedimentos no Açude Saco I, Serra

Talhada- PE..................................................................................................................44

Tabela 3- Valores de área, perímetro e comprimentos da bacia do Açude Saco I,

Serra Talhada- PE........................................................................................................57

Tabela 4- Ordem, quantidade e comprimento de canais de drenagem existentes na

bacia do Açude Saco I, Serra Talhada, PE..................................................................58

Tabela 5- Declividades determinadas para os pontos de coleta de amostras de solo

no Açude Saco I, Serra Talhada- PE...........................................................................64

Tabela 6- Granulometria e textura dos sedimentos para os pontos de coleta no Açude

Saco I, Serra Talhada- PE............................................................................................66

Tabela 7- Velocidades máximas de movimento de águas superficiais em que não

ocorre erosão, conforme o grau de transportabilidade e destacabilidade das partículas

de solo..........................................................................................................................67

Tabela 8- Densidade dos sedimentos (secos ao ar) no Açude Saco I, Serra Talhada-

PE, no horizonte superficial (0 a 10 cm).......................................................................69

Tabela 9- Atividade do 210Pb nas amostras de sedimentos do Açude Saco I, Serra

Talhada- PE..................................................................................................................72

Tabela 10- Datação e taxa de sedimentação calculadas pelo modelo CIC para o

Açude Saco I, Serra Talhada-PE.................................................................................74

Tabela 11- Datação do 210Pb, fluxo e taxa de sedimentação determinados pelo

modelo CRS para o Açude Saco I, Serra Talhada-PE.................................................75

Tabela 12- Datação através do 210Pb no Açude Saco I, Serra Talhada-PE, utilizando

os modelos CIC e CRS................................................................................................76

LISTA DE QUADROS

página

Quadro 1- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em diversos lagos,

determinados através do 210Pb.....................................................................................78

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA Agência Nacional da Água

CIC Constant Initial Concentration

CPRH Agência Estadual de Meio Ambiente

CPRM Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais

CRS Constant Rate of Supply

CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

DEN Departamento de Energia Nuclear

DNOCS Departamento Nacional de Obras Contra a Seca

EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuárias

EVI Índice de Vegetação

INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

IPA Instituto de Pesquisas Agronômicas

ITEP Instituto Tecnológico de Pernambuco

FUNDAJ Fundação Joaquim Nabuco

LAMEPE Laboratório de Meteorologia de Pernambuco

REN Radiação Eletromagnética

SIG Sistema de Informação Geográfica

SUMÁRIO

página

1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................19

2 REVISÃO DE LITERATURA.....................................................................................21

2.1 FATORES ATUANTES NO PROCESSO EROSIVO.........................................21

2.2.TRANSPORTE E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS EM BACIAS

HIDROGRÁFICAS...................................................................................................23

2.3 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO..............................................................................26

2.4 MÉTODO DE QUANTIFICAÇÃO DO 210Pb NOS SEDIMENTOS......................27

2.5 DETERMINAÇÃO DO 210Pb...............................................................................29

2.6 CONTADOR PROPORCIONAL ALFA-BETA....................................................30

2.7 DATAÇÃO DE SEDIMENTOS...........................................................................32

2.8 MEDIDAS DE CONTROLE DA EROSÃO..........................................................36

2.9 PREVISÃO DA VIDA ÚTIL DE RESERVATÓRIOS...........................................37

3 MATERIAL E MÉTODOS..........................................................................................38

3.1 ÁREA DE ESTUDO............................................................................................38

3.2 LEVANTAMENTO DE DADOS..........................................................................43

3.3 CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA DE CONTRIBUIÇÃO DO

AÇUDE SACO I........................................................................................................45

3.3.1. Descritores morfométricos utilizados.......................................................46

3.4 USO E COBERTURA DO SOLO E DRENAGEM..............................................47

3.4.1 Determinação da declividade....................................................................50

3.5.DETERMINAÇÃO DA TEXTURA E GRANULOMETRIA DOS

SEDIMENTOS..........................................................................................................50

3.6 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DO SOLO.................................................50

3.7.ANÁLISE PARA DETERMINAÇÃO DO 210Pb NAS AMOSTRAS DOS

SEDIMENTOS..........................................................................................................51

8.PROCEDIMENTO PARA AS ANÁLISES COM O DETECTOR

PROPORCIONAL DE FLUXO CONTÍNUO.............................................................54

3.8.1 Sistema de medidas.................................................................................54

3.9 CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DE ATIVIDADE DO 210Pb...........................55

3.10 MODELAGEM DOS DADOS...........................................................................56

3.10.1Determinação da datação e da taxa de sedimentação...........................56

3.11 DETERMINAÇÃO DA VIDA ÚTIL DO AÇUDE................................................56

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................................57


AÇUDE SACO I........................................................................................................57

4.2 USO E COBERTURA DO SOLO DA BACIA DO AÇUDE SACO I....................59

4.3 DRENAGEM DA BACIA DO AÇUDE SACO I....................................................62

4.3.1 Relação da granulometria dos sedimentos no Açude Saco I com a

velocidade da água............................................................................................65

4.4 DENSIDADE DO SOLO.....................................................................................68

4.5 ATIVIDADE DO 210Pb.........................................................................................71

4.6 DATAÇÃO E TAXA DE SEDIMENTAÇÃO........................................................73

4.6.1 Taxa de sedimentação e pluviometria......................................................79

4.6.2 Taxa de sedimentação e declividade do terreno......................................85

4.6.3 Altura da chuva nos meses mais chuvosos e taxa de sedimentação......85

4.6.4 Declividade do terreno e datação dos sedimentos...................................86

4.7 VIDA ÚTIL DO AÇUDE......................................................................................88

5 CONCLUSÕES.........................................................................................................89

6 REFERÊNCIAS ........................................................................................................91

ANEXO A- Etapas para realização das análise de determinação do 210Pb...............102

ANEXO B- Uso e cobertura do solo...........................................................................104

19

1 INTRODUÇÃO

Os açudes são reservatórios extremamente importantes no semiárido,

complementando a captação de água para suprir as necessidades da população e as

atividades agropecuárias, em área onde predominam rios intermitentes. Esses

reservatórios estão sujeitos aos mesmos impactos resultantes dos processos

erosionais que ocorrem nos rios. A retirada da vegetação, o manejo inadequado do

solo e a ocupação urbana acelerada nas áreas do entorno de rios ou açudes

influenciam, diretamente, os regimes hidrológicos, hidráulicos e sedimentológicos,

além da qualidade de suas águas superficiais (BELLINASO; PAIVA, 2007).

Taxas de sedimentação acelerada podem causar sérios problemas, entre eles,

a ocorrência de enchentes, a redução das condições favoráveis à prática da

navegação e a redução da vida útil dos reservatórios. Este último, de extrema

gravidade para a região semiárida. Os custos para desassorear o leito de um rio, lago

ou reservatório são elevados, e por isso, medidas preventivas, acompanhadas de um

monitoramento sedimentométrico adequado, são recomendadas (SCAPIN et al,

2007).

Como medida preventiva, faz-se necessário o conhecimento da produção de

sedimentos no entorno do reservatório e com que taxa esses sedimentos

efetivamente chegam ao seu leito. Esses dados servem de base para o

dimensionamento e operação de obras hidráulicas, interferindo decisivamente nos

custos de implantação e manutenção de tais sistemas. Os custos envolvidos no seu

monitoramento são bastante elevados, por essa razão são escassas as informações

medidas em campo, em especial em pequenas bacias (BELLINASO; PAIVA, 2007).

Um método bastante preciso para a quantificação dos sedimentos é a

utilização das medidas de decaimento do 210Pb em amostras coletadas no campo.

Esta técnica baseia-se na determinação do teor de 210Pb presente nos sedimentos. A

presença de um excesso de atividade de 210Pb a uma determinada profundidade do

perfil de sedimento pode ser resultante do acúmulo de material sólido, ao longo do

tempo. As taxas de acumulação são calculadas a partir do decréscimo da atividade do 210Pb em função da profundidade na qual o sedimento foi coletado. Tendo em vista

que o 210Pb decai com uma meia-vida de 22 anos, o decréscimo de sua atividade com

a profundidade do sedimento pode fornecer uma indicação sobre a taxa de

20

acumulação dos sedimentos, naquela área, e a sua relação com fatores exógenos,

tais como atividades agropecuárias (COSTA JÚNIOR, 2011; SHUCHUN et al, 2009;

SOUZA, 2007).

O reservatório Saco I, localizado no município de Serra Talhada-PE encontra-

se encaixado no relevo, de tal forma, que a geomorfologia do seu entorno favorece

um maior controle do estudo da taxa de sedimentação ocorrente. Assim, este estudo

poderá servir de referência para outros reservatórios com configuração semelhante e

os dados obtidos servirão de base para a tomada de decisões em políticas públicas

voltadas para o uso da água na região.

O objetivo deste trabalho foi determinar a taxa de sedimentação do Açude

Saco I, localizado no município de Serra Talhada, utilizando-se da medida do 210Pb

por detector proporcional de Fluxo Contínuo, de forma a estimar sua vida útil e servir

de subsídio para medidas de prevenção.

Como objetivos específicos foram realizadas as seguintes atividades:

Caracterização morfométrica da bacia de contribuição do açude; Elaboração dos

mapas de uso e cobertura do solo e de drenagem da bacia de contribuição do Açude

Saco I, a fim de avaliar a influência do uso do solo, do sistema de drenagem e da

declividade do terreno, no processo erosivo e no transporte de sedimentos para o

reservatório; Caracterização dos sedimentos de fundo do açude, quanto a

granulometria, assim como as características da morfologia do açude. Determinação

da taxa de sedimentação e a datação dos sedimentos, no açude; Estimativa da vida

útil do açude utilizando o mapa de curvas de nível.

21

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 FATORES ATUANTES NO PROCESSO EROSIVO

A erosão é um processo que provoca alterações no solo, em função do

empobrecimento de sua fertilidade, perda de nutrientes e o aumento da produção de

sedimentos. É um problema que acompanha a humanidade desde seus primórdios

(SILVA, 2004).

A compreensão do processo erosivo-sedimentológico é complexa, pois

envolve vários fatores de ordem física, meteorológica e antrópica/cultural. Os fatores

exercem influência, de forma e magnitude variável, conforme o local de ocorrência.

Dentre os principais fatores destacam-se o solo, o embasamento geológico, o clima, a

topografia e a cobertura do solo (SILVA, 2004).

As propriedades físicas exercem diferentes influências na resistência do solo à

erosão, principalmente a estrutura, que é o modo como se arranjam as partículas, a

taxa de infiltração, a permeabilidade, a densidade, a porosidade, a textura, que

compreende o agrupamento das partículas em classes, conforme o tamanho e as

características químicas, sendo o conteúdo de matéria orgânica a mais importante e

ainda as propriedades biológicas do solo (REICHARDT, 1987; WEIRICH NETO et al.,

2002; ALVES et al., 2007).

A estrutura do solo é a forma como se arranjam as partículas elementares do

solo e determina a maior ou menor facilidade de trabalho das terras, permeabilidade à

água, resistência à erosão e condições para o desenvolvimento adequado das raízes

das plantas. A estrutura pode ser modificada pelas práticas de manejo, como o

trabalho mecânico, a incorporação de matéria orgânica, a drenagem e a rotação de

culturas (BERTONI; LOMBARDI NETO, 1990).

A taxa de infiltração é definida como a lâmina de água (volume de água por

unidade de área) que atravessa a superfície do solo, por unidade de tempo. Pode ser

expressa em termos de altura da lâmina d’água ou volume d’água por unidade de

tempo (mm/h) (REICHARDT, 1987).

A permeabilidade é a capacidade que o solo tem de deixar passar água e ar

através do seu perfil. Em termos de movimentos de água, é a condutividade hidráulica

do solo saturado. Está diretamente relacionada com o tamanho das partículas,

22

volume e distribuição dos poros e varia nos horizontes de determinado solo. Constitui

uma das mais importantes propriedades físicas do solo para o estabelecimento de

práticas conservacionistas (BERTONI; LOMBARDI NETO, 1990).

A densidade do solo seco relaciona a massa do solo seco por unidade de

volume do solo. No volume do solo é incluído também o volume de sólidos e o de

poros. O uso principal da densidade do solo (Ds) é como indicador da compactação.

É também usado para medir alterações da estrutura e porosidade do solo (REINERT;

REICHERT, 2006). A densidade da partícula do solo considera a massa de solo seco

por unidade de volume de sólido do solo (BRADY, 1989).

A porosidade refere-se à proporção de espaços ocupados pelos fluidos em

relação ao espaço ocupado pela massa de solo. A perda dessa propriedade está

associada à redução do teor de matéria orgânica, à compactação e ao efeito do

impacto das gotas de chuva, fatores estes que, ao causarem diminuição no tamanho

dos agregados maiores, reduzem, em consequência, o tamanho dos poros

(BERTONI; LOMBARDI NETO, 1990).

A textura compreende a distribuição quantitativa das classes de tamanho de

partículas (granulometria) que compõem o solo e depende das características do

material originário e dos agentes naturais de formação do solo (BERTONI;

LOMBARDI NETO, 1990). São consideradas partículas: os seixos, os cascalhos, a

areia, o limo (ou silte) e a argila, conforme apresentado na Tabela 1. As partículas

com diâmetros inferiores a 2 mm são as de maior importância, pois muitas

propriedades físicas e químicas da porção mineral do solo dependem da proporção

que ele contém dessas partículas de tamanho pequeno. Assim, usualmente, se

consideram apenas as três frações menores (areia, silte e argila) para caracterizar a

textura.

A análise isolada de um único fator normalmente explica pouco a erosão em

um contexto completo, sendo até difícil a discussão a respeito deste assunto. A

análise dos diversos fatores que influenciam o processo erosivo e, principalmente, a

análise integrada das relações que os fatores possuem entre si fornecem subsídios

práticos e ideais que contribuem para a compreensão geral do processo erosivo e

fornecem bases sólidas para encontrar a melhor forma de manejar o solo e a sua

cobertura, de modo a reduzir e até evitar os problemas causados com o transporte de

23

sedimentos na bacia hidrográfica, especialmente o assoreamento dos cursos d’água e

dos reservatórios (SILVA, 2004).

Tabela 1- Classificação da partícula de solo em função de seu tamanho.

Nome Intervalo de tamanho das partículas (mm)

Cascalho muito grosso 64,00-32,00

Cascalho grosso 32,00-16,00

Cascalho médio 16,00-8,00

Cascalho fino 8,00-4,00

Cascalho muito fino 4,00-2,00

Areia muito grossa 2,00-1,00

Areia grossa 1,00-0,50

Areia média 0,50-0,25

Areia fina 0,250-0,125

Areia muito fina 0,1250-0,0625

Silte grosso 0,0625-0,0310

Silte médio 0,0310-0,0160

Silte fino 0,0160-0,0080

Silte muito fino 0,0080-0,0040

Argila grossa 0,0040-0,0020

Argila média 0,0020-0,0010

Argila fina 0,0010-0,0005

Argila muito fina 0,0005-0,00024

Fonte: American Geophysical Union (CARVALHO, 1994).

2.2.TRANSPORTE E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS EM BACIAS

HIDROGRÁFICAS

O comportamento de uma bacia hidrográfica em relação ao sedimento é muito

variável, desde as partes altas até as planícies. Isso depende das rochas e solos, da

cobertura vegetal, das declividades, do regime de chuvas, bem como de diversos

outros fatores (CARVALHO, 1994; ZACHAR, 1982).

De maneira geral, nas porções altas de uma bacia hidrográfica há maior erosão

e transporte de sedimentos. A erosão vai diminuindo da alta para a média bacia, à

medida que as declividades decrescem e as chuvas se tornam menos intensas, fora

24

das regiões montanhosas. Na parte baixa da bacia há muita formação de colúvios,

isto é, a maior parte dos sedimentos erodidos se distribui pelos terrenos.

(CARVALHO, 1994).

Os sedimentos, materiais sólidos e semi-flúidos são geralmente depositados no

leito dos lagos e reservatórios graças ao carreamento pelas enxurradas, de areia, silte

e argila, da bacia de contribuição e pela deposição de matéria orgânica em

decomposição, originada na bacia ou na própria água (SILVA, 2004).

A construção de uma barragem ou açude em curso d’água alteram as

características hidráulicas do trecho do rio, à montante, com o aumento da área

molhada, e consequente diminuição da velocidade média. Com isto há uma

desaceleração do movimento das partículas sólidas na direção do escoamento,

fazendo com que se depositem ao longo do reservatório (PAIVA; PAIVA, 2003).

Assim, as partículas de maior diâmetro vão se depositando na entrada do

reservatório, enquanto as mais finas vão se acumular em posições mais abaixo do

reservatório ou permanecem em suspensão, podendo chegar às estruturas de

descarga (PAIVA; PAIVA, 2003).

O conhecimento da quantidade de sedimentos transportada pelos rios é de

fundamental importância para o planejamento e aproveitamento dos recursos hídricos

de uma região, uma vez que os danos causados pelos sedimentos dependem da

quantidade e da natureza destes, às quais, por sua vez, dependem dos processos de

erosão, transporte e deposição de sedimentos (SCAPIN et al, 2004).

Uma parte do sedimento que chega até os canais de drenagem, é conduzida

pela massa d’água em suspensão, especialmente o material particulado de

granulometria mais fina, juntamente com os materiais oriundos do solo e já

dissolvidos. Essas duas frações (sólidos particulados e sólidos dissolvidos) perfazem

os sólidos totais em suspensão e compreendem tanto a fração mineral como a fração

orgânica do sedimento. Do volume total de sedimento carreado, uma fração,

denominada sólidos sedimentáveis, composta por particulados decantam no momento

em que a água fica em estado de estagnação. Esse parâmetro também é utilizado

como indicador físico da qualidade da água, sendo igualmente função do aporte de

sedimentos nos cursos d’água (SILVA, 2004).

25

A seletividade na fase da remoção e transporte das partículas faz com que os

sedimentos originados pela erosão, principalmente laminar, caracterizada por ocorrer

a remoção de uma camada fina e relativamente uniforme do solo pela precipitação

pluvial e pelo escoamento superficial sejam mais ricos em nutrientes, matéria

orgânica e argila, em relação ao solo que lhes deu origem, com taxas de

enriquecimento bastante variáveis (SPAROVEK, 1996).

Dentre os problemas causados pelos sedimentos transportados pelos rios,

segundo Scapin e colaboradores (2004), destaca-se:

• assoreamento de rios, diminuindo a sua navegabilidade e aumentando as

dimensões das enchentes;

• assoreamento de reservatórios, diminuindo a sua vida útil ou, provocando a

necessidade de dragagens periódicas de alto custo;

• inviabilidade, em alguns casos, de aproveitamento do rio para abastecimento e

até mesmo para irrigação, dependendo da quantidade de sedimentos transportados;

• contaminação do leito e das águas dos cursos d'água a grandes distâncias dos

pontos, onde foram gerados, em virtude de atuarem como vetores no transporte de

contaminantes neles aderidos;

• turbidez, alteração na fonte de alimentos e habitat para a fauna, e retenção de

produtos tóxicos, nas águas dos lagos e reservatórios.

Os problemas decorrentes dos sedimentos aumentam à medida que há maior

desenvolvimento e ocupação do espaço geográfico, tanto em relação à erosão como

a sedimentação. No entanto, estudos e pesquisas em hidrossedimentologia são

pouco realizados, tendo em vista que as consequências não são imediatas e os

trabalhos, incluindo coletas regulares de dados e amostras, análises de laboratório,

processamento de dados e estimativas de parâmetros, são onerosos e exigem muito

tempo e esforço (BEASLEY, 1972; CARVALHO, 1994). Em algumas partes do

mundo, tem-se encontrado formas alternativas, inteligentes e eficazes de combater,

com sucesso, a erosão e garantir a produção agrícola e a sobrevivência das

sociedades.

26

2.3 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO

A taxa de sedimentação refere-se à quantidade de material (orgânico e

mineral) depositado pela ação da água sobre o leito do curso d’água ou reservatório

de água em determinado intervalo de tempo. A sedimentação é medida em termos de

acumulação vertical ao longo do tempo ou a densidade de sedimentos por unidade de

área ao longo do tempo (SHUCHUN et al, 2009).

Os metais podem ser transportados para o sistema aquático pelo fluxo da

atmosfera ou pelo depósito no rio. No sistema aquático, os metais são transferidos

para os sedimentos por adsorção sobre a matéria em suspensão e posterior

sedimentação (SHUCHUN et al, 2009).

As concentrações de metais traços no sedimento são maiores que na água e

variam frequentemente, devido à temperatura da água, precipitação e outros fatores.

Dos vários tipos e formas de metais traços, o chumbo (Pb) é particularmente

conhecido como associado a poluentes industriais e outras atividades humanas

(SHUCHUN et al, 2009).

A substituição da vegetação nativa por uma agricultura intensiva, o crescimento

populacional, o uso e ocupação do solo em bacias hidrográficas são responsáveis

pelo aumento na taxa de sedimentação. Outra variável que influencia a taxa de

sedimentação é o aumento da biomassa fitoplanctônica e de macrófitas aquáticas e

sua transformação em material sedimentável, após a morte dos organismos

(SABARÁ; BARBOSA, 2007).

Segundo o estágio de evolução do curso d’água, haverá maior ou menor

transporte de sedimentos (CARVALHO, 1994). A dinâmica do transporte fluvial está

também relacionada com a velocidade da água.

O deslocamento de grandes volumes de sedimentos para os fundos de vale

causa os assoreamentos de várzeas, inviabilizando o uso agrícola, além de

alterações dos traçados dos álveos dos rios (SILVA, 2004).

O transporte e deposição de sedimentos nos cursos d’água podem ocasionar a

degradação do canal de drenagem não só do ponto de vista da alteração física, mas

também da alteração das características físicas e químicas da água do rio. Por outro

lado, o transporte e a deposição de sedimentos, têm os seus aspectos positivos,

27

enquanto processo natural, na medida em que atuam como agentes fertilizadores das

várzeas ribeirinhas, contribuindo para o aumento da produção agrícola nessas áreas

(SCAPIN et al., 2004).

Em relação ao aspecto sedimentológico, as barragens geram uma redução das

velocidades da corrente provocando a deposição gradual dos sedimentos carreados

pelo curso de água, ocasionando o assoreamento, diminuindo gradativamente a

capacidade de armazenamento do reservatório e podendo vir a inviabilizar a operação

do aproveitamento, além de ocasionar problemas ambientais de diversas naturezas

(CARVALHO et al., 2000)

As mudanças no meio ambiente podem ser derivadas da relação de curtos

registros obtidos da parte central dos lagos (RUIZ-FERNANDEZ et al., 2005). A

sedimentação em pequenos lagos, em contraste com grandes lagos e estuários, é

extremamente sensível para eventos ocorridos dentro dos divisores de água,

permitindo a reconstrução da maior parte da história da bacia de drenagem, incluindo

erosão da borda da região causada pelo desmatamento e principalmente por causa

das atividades antropogênicas, altas precipitações ou alta variabilidade das condições

climáticas (RUIZ-FERNANDEZ et al., 2005).

2.4 MÉTODO DE QUANTIFICAÇÃO DO 210Pb NOS SEDIMENTOS

O chumbo é encontrado em minerais como galena (sulfeto de chumbo, PbS),

anglesita (sulfato de chumbo, PbSO4), cerussita (carbonato de chumbo, PbCO3) e

outros minerais. A abundância do chumbo total na crosta terrestre é de 1000 µg/kg e

na água do mar é de 0,03 µg/kg. Seu ponto de fusão é 327,46 ºC. Associado à

matéria orgânica pode sublimar em temperaturas superiores a 500 ºC. É um metal

traço do grupo 14 da tabela periódica. O isótopo radioativo 210Pb tem uma meia-vida

de 22 anos e emite radiação beta com energia média de 16 keV, tornando a

determinação deste nuclídeo bastante difícil por espectrometria gama (SILL; WILLIS,

1965).

A presença de 210Pb em águas superficiais, tais como, rios e lagos, decorre

tanto da deposição atmosférica deste radionuclídeo, devido ao decaimento do 222Rn,

como de sua lixiviação das rochas e sedimentos que contêm urânio (COSTA JÚNIOR,

2011).

28

O 210Pb presente nos sedimentos possui duas origens naturais:

a) Formação no próprio sedimento, devido à presença de 226Ra na rocha

matriz.

b) Formação na atmosfera, a partir do decaimento do 222Rn, que emana de

solos e rochas, com sua consequente deposição, associada a partículas

em suspensão e aerossóis. Esta fração de 210Pb é chamada não suportada

(ou em excesso), indicando que não foi gerada a partir do decaimento do 226Ra presente na rocha matriz. Em camadas mais profundas de

sedimentos, com idades superiores a 100 anos, por exemplo, todo o 210Pb

presente foi gerado pelo 226Ra (com o qual se encontra em equilíbrio

secular), uma vez que o 210Pb não suportado (de origem atmosférica) já

decaiu. Assim, nestas camadas, as concentrações de atividade de 210Pb e 226Ra são praticamente iguais (SOUZA, 2007; AHN et al., 2010 ).

Um método bastante preciso para a quantificação dos sedimentos é a

utilização das medidas de decaimento do 210Pb em amostras coletadas no campo. A

presença de um excesso de atividade de 210Pb a uma determinada profundidade do

perfil de sedimento pode ser resultante do acúmulo de material sólido, ao longo do

tempo (COSTA JÚNIOR, 2011).

O 210Pb tem-se mostrado como um traçador para datação de sedimentos

depositados em lagos, num período de 100 anos, tempo apreciável para mudanças

ambientais ocorridas devido a industrialização (RUIZ-FERNANDEZ et al., 2005).

As taxas de acumulação são calculadas a partir do decréscimo na qual o

sedimento foi coletado. O decréscimo da atividade do 210Pb em função da

profundidade pode fornecer uma indicação sobre a taxa de acumulação dos

sedimentos, naquela área, e a sua relação com fatores exógenos.

Uma fração de 210Pb depositado no lago é transportado para o leito do lago e

incorporada nos registros dos sedimentos. Os sedimentos mais antigos se tornam

enterrados pelos depósitos mais recentes e o 210Pb não suportado, registra o tempo

desde a deposição no leito do lago. A concentração do 210Pb não suportado em cada

camada de sedimento declina com a idade, de acordo com o decaimento radioativo

usual (AHN et al., 2010).

29

Na prática, o fornecimento de partículas do 210Pb para os sedimentos de fundo

pode ser influenciado por muitos fatores, incluindo: o fluxo atmosférico; a taxa de

transporte a partir da captação; o tempo de residência da água; a fração do

radionuclídeo fixada às partículas sedimentadas; a velocidade média de

sedimentação das partículas; processos de transporte pós-deposicionais de

sedimentos (AHN et al., 2010).

Se os processos erosivos na coleta e o crescimento na taxa de acumulação de

sedimentos são constantes, é razoável supor que todos os sedimentos assentados

irão ter a mesma concentração inicial do 210Pb não suportado. Neste caso, a

concentração do 210Pb não suportado irá declinar exponencialmente com a massa

seca cumulativa de sedimentos. Quando a concentração do 210Pb não suportado é

plotado numa escala logaritímica, o resultado do perfil do 210Pb será linear. A

acumulação da taxa de sedimento poderá ser determinada graficamente por meio de

um perfil inclinado (APPLEBY; OLDFIELD, 1983).

2.5 DETERMINAÇÃO DO 210Pb

Dentre os métodos para determinação do 210Pb se destacam a espectrometria

gama e o método de contagem β total (COSTA JÚNIOR, 2011). Uma das principais

vantagens da espectrometria gama é a quantidade de informações obtidas em uma

única análise. Além disso, é uma técnica de análise rápida, multielementar e não

destrutiva.

Um dos detectores é o HPGe, mais usado para baixas energias, ou seja,

menor que 100 keV. A principal característica está na sua alta resolução em

determinar a energia da radiação gama, proporcionando, assim, uma menor incerteza

na medida. No entanto, devido à baixa energia da emissão dos raios gama emitidos

(46,5 keV), situada na região da alta influência do efeito Compton e a pequena

probabilidade de emissão (4%), era necessário o uso de um grande volume da

amostra, o que acarretava dificuldade na sua medição (autoabsorção). Verificava-se

também baixa eficiência de contagem, devido a ocorrência de interferências e da

geometria. Atualmente, este último fator não é mais um problema, visto que, utiliza-se

um branco com a mesma geometria da amostra (SANTOS JÚNIOR et al., 2009).

30

Com relação à determinação do 210Pb por espectrometria beta, representa uma

técnica muito sensível, mas limitada pelo tempo necessário para o estabelecimento

do equilíbrio secular, superior a 6 meses (LAURIA et al., 2003).

O método de contagem β total (num contador proporcional) apresenta a

vantagem de medir com rapidez a concentração de radionuclídeos que emitem

radiação beta com energia máxima de 300 keV. Este método é comumente

empregado para determinação de teores acima de 37 mBq de 210Pb (limite de

detecção da técnica). Matrizes variadas são analisadas: água, sedimentos, materiais

biológicos, tabaco, entre outros. Diferentes metodologias têm sido desenvolvidas

nesta linha, sendo o chumbo precipitado comumente como cromato de chumbo

(COSTA JÚNIOR, 2011).

Segundo Mingote (2006), a determinação dos radionuclídeos é feita pela

medida da atividade de um dos seus filhos (sendo uma medida indireta), após o

período de decaimento radioativo adequado.

Trabalhos como o de Godoy e colaboradores (1998), Figueiredo e

colaboradores (2011), Souza (2007), Cazotti e colaboradores (2002) determinaram 210Pb em sedimentos pelo método de contagem β total.

2.6 CONTADOR PROPORCIONAL ALFA-BETA

O contador proporcional Alfa-Beta é um tipo de detector gasoso, o qual foi

introduzido em 1948 por Samuel Curran (KNOLL, 1999). Quando a partícula penetra

em uma câmera repleta de gás, produz elétrons livres e íons positivos, os quais

imediatamente começam a se mover no sentido dos elétrons de sinais opostos. Ao

serem coletados pelos eletrodos provocam uma pequena corrente no circuito externo,

que pode ser detectada eletronicamente pela variação da voltagem. Em média,

qualquer tipo de partícula carregada, e com qualquer energia, interagindo em

qualquer gás, perde aproximadamente, 30 eV de energia cinética para cada par de

elétron-íon produzido (KNOLL, 1999).

O contador é normalmente calibrado quanto a eficiência usando-se fontes

específicas (normalmente Am-241 para alfa e K-40 para emissores beta). Na

interpretação dos resultados deve-se supor que a eficiência de contagem é a mesma

31

para todos os radionuclídeos com o mesmo tipo de decaimento. No entanto, a

eficiência varia bastante com a energia das partículas beta. Em particular, os

contadores proporcionais não detectam as partículas betas de energia inferior a

300 keV (KNOLL, 1999; LAURIA et al., 2003). Contudo, ainda segundo Lauria e

colaboradores (2003), devido à alta-absorção, não se recomenda que os métodos

diretos de medição alfa e beta total sejam utilizados para analisar amostras de solos,

alimentos e pastos. O método torna-se preciso quando a amostra é submetida à

separação radioquímica. A eficiência e curvas de autoabsorção são obtidas em

função de radionuclídeos padrões específicos (COSTA JÚNIOR, 2011).

Os métodos para determinação de 210Pb tem como base, as propriedades

radioativas do 210Pb e seus filhos. A Figura 1 mostra a sequência de decaimento do 210Pb. Observa-se que o 210Pb emite raios γ [Eγ = 46,5 keV (4,25 %)] e partículas beta

de baixa energia [Eβmax = 16,5 keV (84 %); 63,5 keV (16 %)], de modo que torna-se

difícil ser medido diretamente por espectrometria γ ou contagem em cintilador líquido,

devido às incertezas associadas com a medida do fotopico de 46,5 keV de baixo

percentual de abundância e às altas taxas de radiação de fundo associadas. A

determinação direta de baixos teores de 210Pb é praticamente impossível sem uma

pré-concentração da amostra (MINGOTE, 2006).

β,γ β α

Figura 1- Decaimento do 210Pb Fonte: MINGOTE, 2006.

Uma técnica de separação radioquímica bastante utilizada é a troca iônica (JIA;

TORRI, 2007; SILVA, 2009). A separação radioquímica por troca iônica é na verdade

a transferência de íons específicos de uma solução pouco concentrada para outra,

mais concentrada, por meio do fenômeno de uma resina trocar seus íons fracamente

ligados por outros da solução, quando a resina e a solução são colocadas em contato

(HECK, 2010). É um processo de separação, concentração e análise de materiais que

210Pb

22 anos Eγ=46,5 keV (4,25%) Eβ=16,5 keV (84%)

63,5 keV (16%)

210Bi

5,012 dias

Eβ= 1,2 MeV

210Po

138,376 dias

Eα=5,30MeV

206Pb

Estável

32

são seletivamente adsorvidos em resinas trocadoras de íons (MENDHAM et al.,

2002).

O método da troca iônica é eficaz em análises químicas, devido a capacidade

dos trocadores de íons serem praticamente insolúveis em água e em solventes

orgânicos, além de conterem íons ativos capazes de troca reversível com outros íons

em solução, sem que ocorra modificação física apreciável no material (MENDHAM et

al., 2002).

Essa técnica foi utilizada para determinação de 210Pb em sedimentos (GODOY

et al., 1998; HONORATO, 2002) e em urina humana (COSTA JÚNIOR, 2011). Após

pré-concentração do 210Pb e um tempo de crescimento do 210Bi (15-30 dias, para

atingir o equilíbrio secular), a contagem beta total é realizada em um contador

proporcional. O método apresenta alta sensibilidade, consequência da alta eficiência

de contagem (cerca de 40 %) e baixa radiação de fundo (cerca de 2 com, de acordo

com as condições do laboratório). A exatidão do método é avaliada pela análise de

amostras de referência com erros percentuais entre -5 e 23 % (MINGOTE, 2006).

O método tem mostrado grande aplicabilidade por mensurar níveis acima de

37 mBq de concentração de atividade do 210Pb na maioria das amostras biológicas e

ambientais que foram estudadas (JIA; TORRI, 2007).

2.7 DATAÇÃO DE SEDIMENTOS

O método de datação de sedimentos pelo 210Pb é bem conhecido, sendo

aplicável para estabelecer uma cronologia precisa dos sedimentos em locais onde

não ocorrem mudanças abruptas nas condições de sedimentação (SOUZA, 2007).

Existem dois modelos principais para a datação de sedimentos pela técnica do 210Pb. No primeiro modelo, denominado CIC (Constant Initial Concentration), supõe-

se que a incorporação do 210Pb não suportado aos sedimentos ocorre a um fluxo

constante e que a taxa de sedimentação em um determinado ponto também é

constante. A datação pelo modelo CIC é seguro em ambientes estáveis, com

acumulação de taxas de sedimentos uniformes. Nestas condições, a atividade do 210Pb a uma profundidade z (cm) é expressa pela equação 1:

A (z) = A(o) e –λ. z/w ( 1 )

33

onde:

A(o) = atividade do chumbo não suportado;

λ = constante de decaimento do 210Pb ;

W= taxa de sedimentação (cm/ano).

A curva para a determinação da taxa de sedimentação é obtida a partir de um

gráfico do logarítmo da concentração de atividade de 210Pb versus a profundidade da

camada de sedimento, conforme mostrado na Figura 2. Neste gráfico, a inclinação da

reta corresponde a -λ/w, onde w é a taxa de sedimentação que se deseja determinar.

A idade do sedimento, por outro lado, pode ser calculada utilizando-se a

equação 2, que representa a lei do decaimento radioativo:

A (z) = A(o) e –λt ( 2 )

de modo que:

t= - (ln (A/Ao)/ λ) ( 3 )

Figura 2- Concentração de atividade de 210Pb em função da profundidade da camada de sedimento Fonte: SOUZA, et al. (2007).

34

O outro modelo utilizado para a datação dos sedimentos é o CRS (Constant

Rate of Supply). Este modelo (Figura 3) também se baseia na diferença entre as

atividades do 210Pbtotal e aquela em equilíbrio secular com o 226Ra (tomando-se um

fluxo constante de 210Pb em excesso). Porém, considera que ocorrem variações na

taxa de sedimentação ao longo do tempo e pressupõe ainda que haja um

fornecimento constante de 210Pb da atmosfera para o lago, resultando numa taxa

constante de fornecimento de 210Pb, independentemente de quaisquer variações que

possam ter ocorrido na taxa de acumulação do sedimento. Assim a idade de uma

determinada seção, para uma profundidade qualquer (x) em relação à superfície, será

dada pela equação 4:

t= 1/λ. ln {A(∞)/ [(A(∞) – A(x)]} ( 4 )

onde:

t= idade (em anos) de uma determinada fatia de sedimento;

λ = constante de decaimento do 210Pb;

A(∞) = atividade integrada total de 210Pb (mBq.cm-2) do perfil (da superfície até a

profundidade máxima a ser datada);

A(x) = atividade integrada residual de 210Pb (mBq.cm-2).

Figura 3- Esquema do modelo CRS para o cálculo da datação dos sedimentos Fonte: CAZOTTI, et al. (2002).

35

Por outro lado, a atividade integrada segundo Joshi e Shukla (1991); Honorato (2002)

é dada pela equação 5:

A(∞) = ∑=

n

i 1

ρi . xi . ci .- 0,5 . ρi . xi . ci ( 5 )

onde:

n = número de seções da coluna de sedimento;

ρi = densidade seca da i-ésima camada de sedimento (g/cm3);

xi = espessura corrigida da i-ésima camada de sedimento (cm);

ci = concentração de 210Pb em excesso da i-ésima camada de sedimento (mBq/g).

A espessura corrigida da i-ésima camada de sedimento (xi) é dada pela

equação 6:

xi = (mt/πr2 . ρu) ( 6 )

onde:

mt = massa úmida total da camada de sedimento (g);

r = raio da camada de sedimento (cm);

ρu = densidade úmida total do sedimento (g/cm3).

A densidade úmida do sedimento, por sua vez, pode ser calculada pela

equação 7:

ρu =ρs – 1,422φ ( 7 )

onde: φ é á porosidade da camada de sedimento, a qual é dada pela equação 8:

φ = {(mH2O/ρH2O)/[(mH2O/ρH2O)+(ms/ρs)]} ( 8 )

onde:

mH2O = massa de água presente no sedimento (g), (massa de sedimento úmido -

massa de sedimento seco);

ms= massa de sedimento seco (g);

ρH2O = densidade da água (g/cm3);

ρs = densidade do sedimento seco.

36

O fluxo de sedimentos é dado pela equação 9:

ϕ = [λ. A (x)]/ ci ( 9 )

Finalmente, a taxa de sedimentação é calculada dividindo-se o fluxo de

sedimentos pela densidade do sedimento seco (SANCHES CABEZA et al., 2000).

Os modelos CRS e CIC, naturalmente fornecem o mesmo resultado se as

taxas de sedimentação tiverem permanecido relativamente constantes.

2.8 MEDIDAS DE CONTROLE DA EROSÃO

A eficácia de medidas de controle da erosão é determinada investigando-se

quais diferentes medidas de prevenção e controle da erosão são capazes de melhorar

ou recuperar a permeabilidade do solo (amenização da energia cinética das gotas de

chuva), a manutenção ou melhora da resistência de agregados, a redução e

regularização do escoamento superficial, a redução da velocidade do vento, a

interceptação de partículas transportadas, entre outras (ZACHAR, 1982). É também

importante a avaliação dos efeitos de medidas de controle da erosão na melhoria da

qualidade ambiental e no aumento da produtividade agrícola (SILVA, 2004).

Segundo Aciesp (1987), três atitudes podem contribuir para um melhor

aproveitamento do solo, as quais são: manejo, preservação e conservação do solo.

• O manejo compreende a aplicação de programas de utilização dos

ecossistemas naturais ou artificiais, com base em teorias ecológicas, sólidas,

de modo que mantenha, da melhor forma possível, as comunidades vegetais e

animais como fontes de produtos biológicos para o homem e, também, como

fonte de conhecimento científico e de lazer.

• A preservação garante a manutenção das características próprias daquilo que

vem sendo utilizado (objeto, organismo, sistema, recurso e/ou ambiente) e

também das interações entre os seus componentes, quando houver.

• A conservação compreende um conjunto de diretrizes planejadas para o

manejo e utilização sustentada dos recursos naturais, em um nível ótimo de

rendimento e preservação da diversidade biológica. Combinação de todos os

métodos de exploração e uso dos terrenos que protejam o solo contra a

depleção, causada por fatores naturais ou provocada pelo homem.

37

• Essas práticas, além de contribuir para o aproveitamento do solo, possibilita a

redução da desagregação das partículas do solo e o seu arraste, contribuindo

para o controle da erosão e consequentemente para redução do assoreamento

nos corpos d’água (SILVA, 2004).

2.9 PREVISÃO DA VIDA ÚTIL DE RESERVATÓRIOS

A definição da vida útil de um reservatório está associada à sua utilização. Para

os reservatórios destinados à produção de energia elétrica e/ou abastecimento, a vida

útil é considerada igual ao tempo, em anos, no qual o nível dos depósitos de

sedimentos alcançam as tomadas d’água (PAIVA; PAIVA, 2003). Para os

reservatórios destinados ao controle de cheias, a sua vida útil pode ser considerada o

tempo, em anos, no qual o volume do reservatório não estará mais cumprindo com a

sua finalidade (PAIVA; PAIVA, 2003).

38

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 ÁREA DE ESTUDO

O estudo foi realizado no Açude Saco I, localizado na bacia hidrográfica do rio

Pajeú, região semiárida do estado de Pernambuco, no município de Serra Talhada. O

reservatório possui capacidade de acumulação de 36.000.000 m3. É um dos principais

corpos de acumulação do município.

De acordo com o Diagnóstico do Município de Serra Talhada, elaborado pela

Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais - CPRM (2005), o município de Serra

Talhada está localizado na parte setentrional da microrregião Pajeú, porção norte do

estado de Pernambuco, limitando-se geograficamente, ao norte, com o Estado da

Paraíba, ao sul, com Floresta, a leste com Calumbi, Betânia e Santa Cruz da Baixa

Verde e, a oeste, com São José do Belmonte e Mirandiba (Figura 4). A área municipal

possui 2959 km2 e encontra-se inserido na unidade geoambiental da Depressão

Sertaneja que representa a paisagem típica do semiárido nordestino, caracterizada

por uma superfície de pediplanação bastante monótona, relevo predominantemente

suave-ondulado, cortada por vales estreitos, com vertentes dissecadas. Elevações

residuais, cristas e/ou outeiros pontuam a linha do horizonte. Esses relevos isolados

testemunham os ciclos intensos de erosão que atingiram grande parte do sertão

nordestino.

39

Figura 4- Localização espacial do município de Serra Talhada-PE.

Conforme dados da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuárias - Embrapa

(2011), na área da bacia hidrográfica do Açude Saco I predominam Cambissolo

Latossólico textura média e argilosa substrato granito e sienito; Podzólico vermelho

escuro pouco profundo, textura média/média e argilosa, ambos também Eutrófico;

Solos Planossolo e Solonetz Solodizado. Atualmente, o solo Podzólico Eutrófico é

denominado Luvissolo e o Solonetz é denominado planossolo nátrico (Empresa

Brasileira de Pesquisa Agropecuárias - EMBRAPA, 2006).

A precipitação média histórica do município fica em torno de 639 mm (Instituto

Tecnológico de Pernambuco/Laboratório de Meteorologia de Pernambuco -

ITEP/LAMEPE, 2011). Na Figura 5 pode-se acompanhar o gráfico com a altura

pluviométrica anual e na Figura 6, o gráfico com a altura pluviométrica nos quatro

meses mais chuvosos do ano (janeiro, fevereiro, março e abril), no município de Serra

Talhada, no período de 1963 a 2010. Os dados pluviométricos referentes à Estação

Serra, localizada no município de Serra Talhada, extraídas no período de 1963 até

40

2008 foram obtidos através da Agência Nacional da Água - ANA (2008), enquanto que

os dados dos anos de 2009 e 2010, referentes à Estação IPA, localizada nas

proximidades do Açude Saco I foram obtidos na Agência Pernambucana de Água e

Clima - APAC (2011).

Todos os cursos d’ água no município têm regime de escoamento intermitente

e o padrão de drenagem é o dendrítico (Companhia de Pesquisas de Recursos

Minerais - CPRM, 2005).

Figura 5- Altura pluviométrica anual no município de Serra Talhada-PE.

41

Figura 6- Altura pluviométrica nos quatro meses mais chuvosos do ano (janeiro, fevereiro, março, abril, maio) no município de Serra Talhada-PE.

A área total da bacia de contribuição do Açude Saco I possui 137,07 km², que

corresponde a uma bacia de 4a ordem, conforme determinado na caracterização

morfométrica por Ferreira e colaboradores, 2010 e apresentado no item 4.1. O Açude

Saco I (Figura 7) está situado nas coordenadas 38˚17’ 9.01” W e 7˚56’42,7” S.

Segundo dados da Fundação Joaquim Nabuco-FUNDAJ (2009), o reservatório teve a

construção concluída no ano de 1936, para fins de abastecimento humano e irrigação

e possui uma área de 5,65 km2, de acordo com os dados obtidos no mapa de uso e

cobertura do solo.

A bacia do Açude Saco I é típica do semiárido brasileiro quanto às práticas de

exploração agrícola do solo e recursos naturais. O entorno do açude é caracterizado

por uma vegetação de caatinga hiperxerófila nas encostas. Na margem direita do

reservatório predominam pequenos sítios com plantio de sequeiro, onde são

cultivadas espécies típicas como milho, feijão, sorgo, girassol e palma, bem como,

explorada a pecuária extensiva, no período de chuvas. No período de estiagem são

42

realizados plantios com irrigação do açude. Nesta área são desenvolvidas também

várias outras atividades, tais como: criação de peixes, com tratamento e preparação

para comercialização; plantio de cebolas; e caprinocultura, pelo Instituto de Pesquisas

Agropecuárias-IPA. Com relação à criação de animais, atualmente esta atividade se

encontra limitada, uma vez que as áreas ocupadas no entorno do açude são

controladas pelo IPA, que não autoriza a exploração indiscriminada por parte dos

usuários.

Na margem esquerda do açude não são desenvolvidas atividades. A área

apresenta a vegetação de caatinga arbóreo-arbustiva nativa conservada, com

exceção de uma pequena região, a qual possui alguns resquícios de plantio do capim

buffel. Nesta área predomina um relevo de topografia muito íngreme, com formação

rochosa.

Figura 7- Localização do Açude Saco I, município de Serra Talhada-PE. Fonte: Agência Estadual de Meio Ambiente - CPRH (2009).

43

3.2 LEVANTAMENTO DE DADOS

Inicialmente foi realizado um levantamento bibliográfico junto aos órgãos

competentes, procurando-se identificar e organizar as informações existentes. Na

Agência Estadual de Meio Ambiente-CPRH, obteve-se o relatório de monitoramento

da qualidade da água de reservatórios do Estado de Pernambuco em 2006, 2007 e

2008, bem como a base de dados para elaboração dos mapas georeferenciados. No

Departamento Nacional de Obras Contra a Seca - DNOCS foi encontrada a ficha

técnica do Açude Saco I.

Posteriormente, em novembro de 2008, foi realizado um reconhecimento da

área em estudo e feita uma avaliação e fotointerpretação dos dados obtidos,

objetivando o conhecimento da qualidade das águas do Açude Saco I, a

caracterização morfométrica da bacia em estudo, a determinação dos pontos de

coleta dos sedimentos e a definição das estratégias para realização da coleta e

análises físicas, químicas e de datação dos sedimentos do Açude Saco I.

As coletas dos sedimentos do Açude Saco I foram realizadas no período de

09.09.10 e 10.09.10. Para a definição dos pontos foi feito, inicialmente, um estudo do

mapa da bacia hidrográfica e, através de reconhecimento da área, foi possível

determinar que as coletas seriam feitas nos cinco pontos de contribuição do açude.

Além deste critério foi observado também o Esquema com Distribuição Sistemática

dos Pontos de Amostragem (malha quadrada), definido pela Companhia Ambiental do

Estado de São Paulo - CETESB (1999), que além de evitar a coleta de amostras em

pontos muito próximos, apresenta as mesmas vantagens da subdivisão da área (com

a possibilidade de redução de pontos de amostragem, permitindo uma boa

representatividade da área).

Desta maneira, para cada ponto foram retiradas amostras indeformadas

utilizando-se um amostrador de sedimento, formado por um conjunto de cilindros

metálicos, que se acoplavam, e um bastão que auxiliava na perfuração do solo para

retirada da amostra (Figura 8). Na base do cilindro metálico era adaptado um tubo de

PVC com diâmetro e altura de 5 cm, e depois fechado com a parte superior (tampa)

do cilindro. Para a retirada do material, o conjunto metálico era enterrado,

inicialmente, nas profundidades de 0 a 5 cm; o material ficava retido no cilindro de

PVC, o qual era fechado, lacrado e rotulado. Depois colocava-se outro cilindro de

44

PVC no conjunto e coletava-se as amostras nas profundidades 5 cm a 10 cm, no

mesmo ponto de referência.

Figura 8- Amostrador de sedimentos.

Para as análises de textura e granulometria, foram coletadas amostras de

sedimento no mesmo local (nos cinco pontos anteriormente definidos e nas

profundidades de 0 a 5 cm e 5 cm a 10 cm), utilizando uma pá, e depois armazenadas

em sacos plásticos,. devidamente identificados e lacrados. Os pontos de coleta estão

descritos na Tabela 2 e mostrados na Figura 13:

Tabela 2- Localização dos pontos de coleta dos sedimentos no Açude Saco I, Serra Talhada/ PE.

Pontos/Prof. (cm)

Coordenadas Altitude (m) Data coleta Horário coleta (h)

P1(0-5) P1(5-10

S 07º 54’ 25,5” W 38º16’25,1”

505 09.09.10 15:40

P2(0-5) P2(5-10)

S 07º 54’ 22,5” W 38º16’25,0”

503 09.09.10 16:15

P3(0-5) P3(5-10)

S 07º 55’ 22,9 W 38º17’18,4”

493 09.09.10 16:56

P4(0-5) P4(5-10)

S 07º 56’ 30,8” W 38º17’35,4”

487 10.09.10 9:38

P5(0-5) P5(5-10)

S 07º 56’ 54,4” W 38º17’32,5”

502 10.09.10 10:21

45

As análises que objetivaram a determinação das características físicas do

sedimento, como granulometria e textura, bem como a preparação do sedimento para

a determinação do 210Pb foram realizadas no Laboratório de Física do Solo, enquanto

que as análises para determinação da atividade do 210Pb foram realizadas no

Laboratório de Análises Ambientais, ambos no Departamento de Energia Nuclear da

Universidade Federal de Pernambuco.


AÇUDE SACO I

O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é função de suas

características geomorfológicas (forma, relevo, área, geologia, rede de drenagem,

solo, dentre outros) e do tipo de cobertura vegetal, segundo Tonello (2006), citado por

Lima (1986). Desse modo, as características físicas e bióticas de uma bacia possuem

importante papel nos processos do ciclo hidrológico, influenciando dentre outros, a

infiltração, a quantidade de água produzida como deflúvio, a evapotranspiração e os

escoamentos superficial e sub-superficial (TONELLO, 2005).

A bacia hidrográfica pode ser considerada um sistema físico onde a entrada é o

volume de água precipitado e a saída é o volume de água escoado pelo exutório,

considerando-se como perdas intermediárias os volumes evaporados e transpirados e

também os infiltrados profundamente (TUCCI, 2000). Desse modo, a área da bacia

hidrográfica tem influência sobre a quantidade de água produzida como deflúvio. A

forma e o relevo, no entanto, atuam sobre a taxa ou sobre o regime dessa produção

de água, assim como a taxa de sedimentação (TONELLO, 2005).

O caráter e a extensão dos canais (padrão de drenagem) afetam a

disponibilidade de sedimentos, bem com a taxa de formação do deflúvio. Muitas

dessas características físicas da bacia hidrográfica, por sua vez, são, em grande

parte, controladas ou influenciadas pela sua estrutura geológica. Para investigar as

características das diversas formas de relevo, as bacias hidrográficas se configuram

como feições importantes, principalmente no que se refere aos estudos de evolução

do modelado da superfície terrestre (TONELLO, 2005).

As características físicas de uma bacia constituem elementos de grande

importância para avaliação do seu comportamento hidrológico, pois, ao se

46

estabelecerem relações e comparações entre tais características e os dados

hidrológicos conhecidos, podem-se determinar indiretamente os valores hidrológicos

em locais nos quais faltem dados (VILLELA; MATTOS, 1975). Segundo, Christofoletti

(1970), a análise de aspectos relacionados a drenagem, relevo e geologia pode levar

à elucidação e compreensão de diversas questões associadas à dinâmica ambiental

local.

A quantificação da disponibilidade hídrica serve de base para o projeto de

planejamento dos recursos hídricos. Para isso, é necessário expressar

quantitativamente, todas as características de forma, de processos e de suas inter-

relações. É importante ressaltar que nenhum desses índices, isoladamente, deve ser

entendido como capaz de simplificar a complexa dinâmica da bacia, a qual inclusive

tem magnitude temporal (TONELLO, 2005).

Para a realização da caracterização morfométrica da bacia hidrográfica que

contribui para o Açude Saco I, no município de Serra Talhada, na bacia do Pajeú,

Pernambuco- Brasil foram necessárias as delimitações de atributos básicos, a saber:

áreas, perímetros, comprimentos axiais. A partir destes atributos foram determinados

os índices de forma da bacia, traduzidos nos valores de Coeficiente de compacidade

(Kc), Fator de forma (Kf) e Índice de circularidade (Ic). Além destes valores, foram

calculados também a Densidade de drenagem (Dd) e a ordem dos cursos d’água

(hierarquização de drenagem). Neste trabalho foi utilizada a base de sados fornecida

pela Agência Estadual de Meio Ambiente-CPRH e com o auxílio do software ArcGIS

9.3 foram determinados ao atributos acima citados.

3.3.1. Descritores morfométricos utilizados

Tornou-se necessário, a hierarquização de drenagem, realizada por meio dos

métodos propostos por Strahler (1952) e magnitude de drenagem, seguindo os

parâmetros estabelecidos por Shreve (1966). A partir desta classificação inicial foi

possível a análise de índices morfométricos para a bacia hidrográfica.

47

3.4 USO E COBERTURA DO SOLO E DRENAGEM

As mudanças no uso e ocupação do solo de uma bacia hidrográfica,

decorrentes principalmente de atividades antrópicas, tais como desmatamento,

reflorestamento e urbanização entre outras, têm impactos consideráveis sobre o

comportamento hidrológico da mesma, e em particular no que se refere à geração de

escoamento superficial (PAIVA; PAIVA, 2003).

Sob o ponto de vista da gestão da bacia hidrográfica, toda ação de

planejamento visando o ordenamento territorial, e em consequência a atenuação ou

eliminação de impactos decorrentes das alterações no uso do solo, deve ser

precedida de um diagnóstico ou monitoramento do uso e ocupação do solo. No

entanto, as extensões a serem avaliadas podem inviabilizar um mapeamento preciso

e atualizado utlizando-se métodos convencionais, de aerofotogrametria, topografia e

cartografia, para a aquisição de dados, devido aos elevados custos e prazos para

obtenção das informações (PAIVA; PAIVA, 2003; CALIJURI, 1996).

A exigência de uma visão globalizada das questões ambientais tem contribuído

para uma crescente demanda por informações cartográficas, obtidas em ritmo cada

vez mais intenso graças ao desenvolvimento de técnicas apoiadas no uso de

computadores e às imagens obtidas por sensores instalados a bordo de satélites

espaciais, que, com suas características de repetitividade e periodicidade, tornaram-

se também ferramentas indispensáveis na análise e monitoramento multitemáticos e

multitemporais de fenômenos naturais ou decorrentes de ações antrópicas em nosso

planeta (CALIJURI, 1996).

Assim, o geoprocessamento, apresenta um grande potencial para suprir a

carência de dados e informações adequadas para tomada de decisões sobre

problemas urbanos, rurais e ambientais, através de técnicas matemáticas e

computacionais, e tecnologias, para adquirir, posicionar, e tratar dados e informações

geográficas. Dentre essas ferramentas destacam-se os sistemas de informações

geográficas, as técnicas de processamento de imagens de satélite de observação da

terra, e as técnicas de modelagem numérica do terreno, entre outras (PAIVA; PAIVA,

2003; CALIJURI, 1996).

Em resumo, o sensoriamento remoto pode ser definido como a ciência que visa

obter dados e informações a respeito de objetos (alvos) a partir de medições feitas à

48

distância, sem entrar em contato como o objeto. A metodologia mais utilizada é

aquela baseada na análise da energia ou radiação eletromagnética (REM) refletida ou

emitida pelos alvos. Como exemplos de alvos naturais, pode-se citar: corpos d’água,

vegetação, solo exposto, entre outros (PAIVA; PAIVA, 2003).

A energia refletida e/ou emitida pelos alvos em diversas regiões do espectro

magnético é medida por sensores, montados em aeronaves ou satélites de

observações da terra, tais como LANDSAT e SPOT. Os dados assim obtidos são

fornecidos ao usuário na forma de imagens digitais adequadas à análise com o auxílio

de computadores, ou impressas em papel fotográfico para impressão visual. Por meio

de imagens digitais obtidas simultaneamente em várias bandas espectrais, é possível

identificar as características físicas do alvo, sua distribuição espacial e, quando se

dispõem de imagens obtidas em datas distintas, as variações que ocorrem ao longo

do tempo (PAIVA; PAIVA, 2003).

Contudo, um Sistema de Informação Geográfica-SIG integra, além de

informações oriundas de imagens de satélites, informações espaciais oriundas de

mapas, dados de censos, cadastros urbano e rural e modelos numéricos de terreno.

Enfim, um SIG destina-se a atuar como uma ferramenta eficiente de planejamento em

todas as aplicações que fazem uso de mapas. Portanto, todas as atividades que

envolvem a coleta de dados sobre a superfície terrestre podem ser beneficiadas por

um sistema dessa natureza (IM et al; 2012; VALÉRIO FILHO, 1994; TUCCI, 2000).

Com o sensoriamento remoto é possível obter índices de vegetação e valores

de Albedo da superfície extremamente úteis para a caracterização ambiental de

grandes áreas. Um índice de vegetação atualmente amplamente utilizado é o Índice

de Realce da Vegetação (Enhanced Vegetation Index – EVI) proposto por Huete

(1997) e desenvolvido para promover a redução das influências atmosféricas e do

solo de fundo do dossel no monitoramento da vegetação (JUSTICE, 1998).

Para elaboração do mapa de uso e cobertura do solo do Açude Saco I utilizou-se

a base de dados obtidos a partir dos resultados do EVI das imagens do produto do

sensor Mapeador Temático do satélite Landsat-5, obtida no site do INPE (Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais), de órbita 216 e ponto 66, já processadas no

software Erdas Imagine 9.1. Para estas análises selecionou-se uma imagem de 06 de

49

outubro de 2010, com o Sistema de Referência: Datun WGS84, que foi recortada para

a área de estudo, utilizando o software ArcGis 9.3 (ESRI, 2008).

Através das ferramentas de modelagem e tratamento de dados deste software,

foi realizada a exportação das informações e digitalização, no caso do mapa de uso e

cobertura do solo, das áreas correspondentes a caatinga árborea, caatinga arbórea-

arbustiva, caatinga arbustiva, solo exposto, áreas irrigadas e de cultivos temporários,

área com água e área urbana na bacia hidrográfica do Açude Saco I.

Com o mapa de uso e cobertura do solo da bacia foi possível calcular, as áreas

das classes de vegetação e do açude. Os dados foram posteriormente validados em

campo pela coleta dos pontos em GPS (Garmin Etrex) e material fotográfico, nos dias

18 e 19 de maio de 2011.

Para elaboração dos mapas de drenagem do Açude Saco I foi utilizada a base

de dados obtidos a partir dos resultados do EVI - Índice de Vegetação das imagens

do produto do sensor Mapeador Temático do satélite Landsat-5, obtida no site do

INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), de órbita 216 e ponto 66, já

processadas no software Erdas Imagine 9.3. Para esta análise foi selecionada uma

imagem de 06 de outubro de 2010, com o Sistema de Referência: Datun WGS84, que

foi recortada para a área de estudo, utilizando o software ArcGis 9.3 (ESRI, 2008).

Através das ferramentas de modelagem e tratamento de dados deste software foi

realizada a exportação das coordenadas geográficas e das cotas de elevações;

digitalização da bacia hidrográfica do Açude Saco I; definição das linhas de drenagem

e das curvas de nível; determinação das dimensões da bacia e do açude, da

declividade, comprimento do declive; e finalmente a elaboração do mapa de

drenagem do Açude Saco I, o que permitiu a avaliação da influência da drenagem no

transporte de sedimentos para o reservatório.

Os dados relativos ao Açude Saco I foram validados em campo pela coleta dos

pontos em GPS (Garmin Etrex) e material fotográfico, referentes aos diferentes tipos

de uso e cobertura do solo, nos dias 18 e 19 de maio de 2011.

50

3.4.1 Determinação da declividade

A avaliação da declividade no Açude Saco I foi realizada nos cinco pontos de

coleta dos sedimentos, georeferenciados no local, em novembro de 2010. Com as

cotas de elevação nos pontos de coleta já conhecidas e analisando o mapa de

drenagem foi possível verificar através das curvas de nível o valor das cotas que se

encontravam localizadas acima dos pontos de coleta no Açude Saco I, com

possibilidade, de contribuição de sedimentos para os pontos em estudo. Desta

maneira, utilizando-se as ferramentas do ArcGis 9.3 (ESRI, 2008) foram determinadas

as distâncias de cada ponto de coleta para a curva de nível mais elevada, e

consequentemente com as elevações e as distâncias foram obtidas a declividade

para cada ponto de coleta.

3.5. DETERMINAÇÃO DA TEXTURA E GRANULOMETRIA DOS SEDIMENTOS

Para análise da textura foram utilizados as amostras deformadas de

sedimentos coletadas nas profundidades de 0 a 5 cm e 5 a 10 cm nos cinco pontos e

armazenadas em sacos plásticos.

A análise textural foi efetuada pelo método do densímetro, conhecido também

como método do hidrômetro, proposto em 1926 por Bouyoucos, baseado no princípio

de que a matéria em suspensão (silte e argila) confere determinada densidade ao

liquido. Após o cálculo do percentual das frações do solo, foram utilizados os

triângulos texturais, que são utilizados em classificação do solo, para determinar as

classes texturais (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuárias - EMBRAPA, 1997).

3.6 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DO SOLO

A determinação da densidade do solo (Ds) é relativamente simples e baseia-se

na coleta de uma amostra de solo de volume conhecido e com estrutura preservada

(REINERT; REICHERT, 2006).

Para determinação da densidade dos solos (sedimentos) e quantificação do 210Pb nas amostras de sedimento foram utilizadas as amostras de sedimentos

indeformadas, coletadas por um amostrador e preservadas em cilindros de PVC com

os diâmetros e as alturas conhecidas. No laboratório, o perfil do sedimento foi cortado

51

a cada 1cm, transferido para um anel de PVC, com as suas características

previamente determinadas (altura das paredes, diâmetro, peso) e coberto com uma

tela (com o peso previamente determinado). O conjunto (solo úmido, cilindro, tela) da

amostra com 1cm foi pesado e levado para secar ao ar por aproximadamente oito

dias.

Com o sedimento seco ao ar, foi realizada uma nova pesagem do conjunto a fim

de se obter o peso do sedimento seco ao ar. Dessa maneira, com o peso do

sedimento seco e o volume da amostra do sedimento seco, a cada 1cm, foi

determinada a densidade do sedimento no Açude Saco I.

Depois o sedimento foi destorroado, peneirado na malha nº 2,00mm, colocado

num cadinho de porcelana (com peso previamente definido) e pesado novamente.

3.7 ANÁLISE PARA DETERMINAÇÃO DO 210Pb NAS AMOSTRAS DOS

SEDIMENTOS

As amostras de sedimentos foram levadas para secagem na mufla a 450ºC

durante três dias e depois, as cinzas foram armazenadas em recipientes de plástico,

devidamente identificados com o número do ponto coletado e a data do

acondicionamento.

A determinação das concentrações de 210Pb nos sedimentos foi realizada a

partir do método da troca iônica apresentado por Godoy (1998), cujas etapas estão

descritas a seguir:

a) Lixiviação

Após os procedimentos de calcinação das amostras de sedimento, a massa

total de cinzas foi aferida, em seguida foram retirados apenas 2 gramas, conforme o

método estabelecido por Godoy (1998), para serem lixiviados com 100 ml de HBr

0,5M; 1,0g de cloridrato de hidroxilamina; 1 ml de carreador de chumbo

(20 mg Pb2+/ml) por um período de 12 horas.

b) Percolação na resina trocadora de íons

A solução foi colocada para percolar numa coluna contendo resina trocadora

de íons do tipo BIO-RAD DOWEX 1-X8 50-100. Durante o procedimento, o 210Pb ficou

52

retido na resina enquanto a solução inicial foi eluída. Após a eluição da solução o 210Pb foi retirado da resina utilizando 50 ml de HNO3 1M. A solução obtida foi

aquecida até a secagem total. Foi adicionado 50 ml de água deionizada, 5 gotas de

vermelho de metila e acetato de amônio a 40% para ajustar o pH entre 4,5 e 5,0.

Depois foi acrescentado 2ml de cromato de sódio. Nesse momento, o chumbo

precipitou na forma de cromato de chumbo.

c) Deposição do precipitado

Após o resfriamento das amostras, as soluções foram filtradas (à vácuo)

contendo cromato de chumbo com papéis de filtro quantitativo. Em seguida, o

precipitado foi levado para a secagem por 10 minutos (a 100oC) e pesagem, a fim de

se determinar o rendimento químico da recuperação do chumbo (100% = 31,4 mg

PbCrO4). Contudo, antes da realização da contagem β, o precipitado foi coberto por

papel contato. Após essa etapa, foram necessários 35 dias para que o 210Pb entrasse

em equilíbrio radioativo com o 210Bi. Após esse período, as contagens beta do

precipitado foram realizadas num detector proporcional Tennelec S5E da

CANBERRA, de baixo background. Cada amostra foi analisada em triplicata, durante

3 horas cada uma.

A representação esquemática do procedimento para determinação das

concentrações de atividade do 210Pb (Figura 9) está melhor ilustrado no Anexo A

(Fotos 01 a 08).

53

Figura 9 - Representação esquemática da análise do 210Pb em sedimentos.

2g de cinzas

Lixiviação com 100ml

de HBr 0,5M (12 horas)

1 ml de carreador de Chumbo (20mg 2+/ml)

1,0 g de cloridrato de

hidroxilamina

Percolação na resina

trocadora de íons BIO-RAD DOWEX

1-X8

210Pb retirado com 50ml de HNO3

1M

Deposição do

precipitado

Contagem das

amostras

54

3.8 PROCEDIMENTO PARA AS ANÁLISES COM O DETECTOR PROPORCIONAL

DE FLUXO CONTÍNUO

3.8.1 Sistema de medidas

Para as medidas do 210Pb em sedimento foi utilizado o sistema alfa-beta do

Departamento de Energia Nuclear, um detector proporcional de fluxo contínuo

Tennelec S5E da CANBERRA (Figura 10). A contagem das amostras foi realizada em

triplicata e o tempo utilizado foi de 3 h para cada leitura. Este procedimento consiste

na medida beta total do precipitado contendo 210Pb (GODOY et al., 1998).

Em qualquer tipo de análise envolvendo a técnica do detector proporcional alfa-

beta, faz-se necessário uma avaliação completa dos parâmetros relacionados ao

sistema de medidas adotado no arranjo experimental. Para tanto, alguns parâmetros

foram observados, para obter uma resposta eficiente do detector alfa-beta na

determinação do 210Pb. Entre os parâmetros estudados estão: a curva de calibração

para eficiência do detector e o limite de detecção (COSTA JÚNIOR, 2011). Para o

funcionamento da câmara de ionização do detector Tennelec S5E da CANBERRA foi

utilizado o gás P10, composto por 90% de Argônio e 10% de CH4.

55

Pb210

Figura 10- Detector Tennelec S5E da CANBERRA

3.9 CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DE ATIVIDADE DO 210Pb

A concentração de atividade do 210Pb em Bq/L foi determinada utilizando-se a

Equação abaixo (JIA; TORRI, 2007):

A = CA - CB

RQ x Q x Ԑβ x ( 1- е - ƛ Bi – 210 x t)

Onde: CA é a taxa de contagem da amostra (cpm); CB é a taxa de contagem do

background (cpm); RQ é o rendimento químico (%); Q é a quantidade de amostra

utilizada na análise [massa (kg) ou volume (L)]; Ԑβ é a eficiência de contagem beta (β)

do bismuto; λBi é a constante de decaimento do Bi-210 = 0,1383 d-1; t é o tempo

transcorrido entre a precipitação do cromato de chumbo e a contagem em dias.

56

3.10 MODELAGEM DOS DADOS

3.10.1 Determinação da datação e da taxa de sedimen tação

Para se determinar a idade da coluna dos sedimentos e a taxa de

sedimentação foram utilizados os modelos Constant Initial Concentration (CIC) e

Constant Rate of Supply (CRS). Após a análise, os resultados foram obtidos a partir

das equações apresentadas no item 2.7 (Datação de sedimentos) e representados

em planilhas e gráficos, que serão mostrados no item 4.6.

3.11 DETERMINAÇÃO DA VIDA ÚTIL DO AÇUDE

A vida útil do açude foi determinada utilizando as curvas de nível a cada 1m de

distância, geradas a partir da imagem do SRTM, adquirida junto ao site da Empresa

Brasileira de Pesquisa Agropecuárias - EMBRAPA (2005). Desta forma foi possível

estimar as equidistâncias entre vários pontos dentro do Açude Saco I.

A partir do ponto zero (localizado na região mais profunda) dentro do canal no

açude, com curva de nível de cota 473 m até a curva de nível com cota 489 m,

localizada junto a linha d’água do açude foi estimada a diferença máxima de

elevação.

Para determinação das distâncias entre os pontos foi adotado o critério de

subdivisão da área, procurando evitar a proximidade entre os pontos. Logo, a

distância entre os locais definidos para estimativa da profundidade foi de 600 m,

distribuídos em 07 pontos cotados ao longo do açude, abrangendo uma distância total

de 3600 m. Apesar de manter a distância de 600 m entre os 07 pontos, os valores

obtidos apresentaram diferenças de cota muito pequenas. Nos pontos avaliados as

cotas encontradas foram: 473 m (ponto zero), 483 m, 484 m, 484 m, 487 m, 488 m,

489 m (linha d’água).

57

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO


AÇUDE SACO I

A partir da determinação da área, perímetro e comprimentos da bacia de

contribuição do Açude Saco I, apresentados na Tabela 3 foi possível determinar os

índices de forma da bacia: Coeficiente de compacidade (Kc), Fator de forma (Kf) e

Índice de circularidade (Ic). Além destes valores, foram calculados também a

Densidade de drenagem (Dd) e a ordem dos cursos d’água (hierarquização de

drenagem).

Tabela 3- Valores de área, perímetro e comprimentos da bacia do Açude Saco I, Serra Talhada, PE.

Perímetro (P) 74,53 Km

Área (A) 137,07 Km²

Comprimento do Rio Principal (L) 34,62 Km

Comprimento Axial da Bacia (Lx) 27,11 Km

Para Strahler (1952), todos os canais sem tributários são de primeira ordem,

mesmo que sejam nascentes dos rios principais e afluentes; os canais de segunda

ordem são os que se originam da confluência de dois canais de primeira ordem,

podendo ter afluentes também de primeira ordem; os canais de 3º ordem originam-se

da confluência de dois canais de segunda ordem, podendo receber afluentes de

segunda e primeira ordens; os canais de 4º ordem originam-se da confluência de dois

canais de terceira ordem podendo receber afluentes de terceira e primeira ordens.

Com a análise do sistema de drenagem da bacia (Tabela 4), foi verificado que a

bacia do Açude Saco I é de 4ª ordem, conforme a classificação de Strahler (1952), o

que demonstra que a bacia possui um sistema de drenagem com ramificações

significativas. Sua magnitude de drenagem é de 57, segundo os parâmetros

estabelecidos por Shreve (1996), representando o total de canais de nascentes da

bacia, ou seja, o número de canais de primeira ordem obtidos na classificação de

Strahler (1952).

58

Tabela 4- Ordem, quantidade e comprimento de canais de drenagem existentes na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada, PE

Ordem Nº de canais Comprimento dos canais

(Km)

1ª 57 69,54

2ª 14 25,95

3ª 2 5,98

4ª 1 28,16

TOTAL 74 129,63

Durante a análise da hierarquia da bacia, foi verificado que a bacia possui

padrão de drenagem, variando entre o dendrítico e o paralelo, sendo este último

encontrado principalmente onde há um maior controle estrutural ou nos locais de

encostas mais acentuadas.

O coeficiente de compacidade (kc) calculado para a bacia foi de 1,78. Um

coeficiente igual à unidade corresponderia a uma bacia circular e, como a tendência à

enchente de uma bacia será tanto maior quanto mais próximo da unidade for este

coeficiente, foi constatado que com este Kc a bacia do Açude Saco I demonstra ter

um melhor escoamento por ser mais alongada e portanto, menos susceptível a

enchentes. Segundo Garcez (1988), desde que outros fatores não interfiram, valores

menores do índice de compacidade indicam maior potencialidade de produção de

picos de enchentes elevados.

Com relação ao fator de forma (kf), a bacia apresentou Kf de 0,18. Numa bacia

estreita e longa, com fator de forma baixo, há menos possibilidade de ocorrência de

chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a extensão da bacia. Além disso, a

contribuição dos tributários atinge o curso d'água principal em vários pontos ao longo

do mesmo, afastando-a, portanto, da condição ideal da bacia circular (GRUPO DE

RECURSOS HÍDRICOS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA, 2005). Isto

significa dizer que, a bacia do Saco I tem um número significativo de tributários

atingindo o rio principal, tornando-a susceptível ao escoamento e comprovando a

análise feita para o coeficiente de compacidade.

O índice de circularidade (Ic), calculado em 0,31 caracteriza a forma da bacia

como alongada, confirmando a avaliação feita em relação ao coeficiente de

59

compacidade (Kc) determinado anteriormente. Seu valor se distancia da unidade,

evidenciando um menor risco de grandes cheias em condições normais de

pluviosidade anual, e topografia muito favorável ao escoamento superficial.

O índice de densidade de drenagem (Dd) estimado foi de 0,9456 km/km², o que

demonstra um sistema de drenagem pobre, apesar de ter apresentado um número

significativo de ramificações, conforme a classificação de Strahler (1952). Este índice

de densidade de drenagem atrelado ao clima da região, explicam a necessidade da

construção de açudes e barragens para que a água permaneça disponível por mais

tempo no local. Bacias hidrográficas terão maior eficiência de drenagem quanto maior

for essa relação (VILLELA; MATTOS, 1975).

4.2 USO E COBERTURA DO SOLO DA BACIA DO AÇUDE SACO I

O fator cobertura sobre o solo é de grande importância na prevenção e controle

da erosão e dos agravamentos do processo erosivo, principalmente como proteção do

solo. Está intimamente ligado a processos antrópicos (econômicos, sociais e

culturais), os quais explicam o modo pelo qual vem sendo manejado o solo de uma

região, assim como sua cobertura (SILVA, 2004). O tamanho, a intensidade e a

modalidade da exploração da área influenciam o tipo de cobertura e predispõem o

solo à erosão (SILVA, 2004). Para os mapas de uso e cobertura do solo e de

drenagem da bacia do Açude Saco I foi adotada uma área de abrangência da bacia

de contribuição de 55,29 km2, correspondente a uma bacia de 3ª ordem, conforme a

classificação de Strahler (1952). Nesta área foi verificada a predominância de relevo,

variando de suavemente ondulado a suavemente montanhoso, com cotas de até

830m. Nesta área da bacia está localizada, parte do município de Serra Talhada,

além de alguns povoados rurais.

De acordo com o mapa de uso e cobertura do solo da bacia de contribuição do

Açude Saco I (Figura 11) e o detalhamento das classes da cobertura do solo (Figura

12), foi verificado que a vegetação se encontra assim distribuída: caatinga árborea

cobrindo uma área com 17,18 km2, caatinga árborea-arbustiva com 8,40 km2 e

caatinga arbustiva com 1,20 km2. Devido ao tipo de cobertura encontrada nestas

áreas, pode-se dizer que o solo torna-se mais protegido dos processos erosivos,

60

durante a ocorrência das chuvas, período em que a vegetação se encontra mais

exuberante.

A classe apresentada como água, corresponde à área molhada dos açudes

Borborema (0,40 km2) e Saco I (5,65 km2), totalizando 6,05km2. Nas proximidades do

IPA são desenvolvidos experimentos com irrigação proveniente do Açude Saco I, para

o plantio de palma, girassol e fruteiras nativas. Esta região faz parte das áreas

irrigadas, as quais representam 0,45 km2 da bacia de contribuição. Nas áreas de

cultivos temporários, com 5,75 km2 são desenvolvidos, nos períodos chuvosos, o

plantio de algodão herbáceo, feijão, girassol, mamona, milho e sorgo.

Segundo Silva (2004), a ausência da cobertura é percebida logo no primeiro

estágio do processo erosivo. Neste mapeamento, o solo exposto apresentou

16,26 km2, o que representa uma área significativamente extensa, já antropizada e

sujeita a processos erosivos mais intensos. Nas áreas, classificadas como solo

exposto, localizadas nas proximidades do IPA, foi possível observar a exploração de

atividades agropecuárias, com criação de cavalos, cabras e gado. A área urbana, a

qual representa parte da cidade de Serra Talhada e ocupa 3,55 km2 da bacia

hidrográfica do Açude Saco I, também foi classificada como solo exposto.

Conforme o tipo de cobertura sobre o solo, a efetividade de sua proteção será

maior ou menor, algumas favorecendo mais o processo de infiltração da água e

outras impermeabilizando totalmente o solo, como é o caso da pavimentação,

existente na área urbana, representada na área de abrangência do estudo, como

parte da cidade de Serra Talhada.

Alguns detalhes do uso e da cobertura do uso da área em estudo, como porte e

tipo da vegetação predominante, sistema de irrigação implantado, espécies de

cultivos, atividades agropecuárias exploradas, vista do açude Saco I podem ser

observadas nas Fotos (9 a 20) apresentadas no Anexo B.

61

Figura 11- Uso e cobertura do solo da bacia de contribuição do Açude Saco I, Serra Talhada-PE.

62

Figura 12-Classes de cobertura do solo da bacia de contribuição do Açude Saco I, Serra Talhada, PE, outubro, 2011.

De acordo com o mapeamento de uso e cobertura do solo da bacia de

contribuição do Açude Saco I foi constatado um percentual significativo de áreas

antropizadas, representando aproximadamente 41% da área, mais suscetíveis aos

processos erosivos e, consequentemente ao transporte de sedimentos para o

reservatório.

O EVI demonstrou ser eficiente na separação entre corpos hídricos e a

classificação da cobertura do solo na área dos açudes.

4.3 DRENAGEM DA BACIA DO AÇUDE SACO I

Dentre os fatores topográficos, a declividade de um terreno é possivelmente o

mais importante no condicionamento da gênese e evolução do processo erosivo.

Contudo, o comprimento de rampa não é menos importante que o declive, pois à

medida que o caminho percorrido vai aumentando, não somente as águas se tornam

mais volumosas como também a velocidade de escoamento aumenta

progressivamente e a maior energia resultante se traduz em maior erosão

(RODRIGUES, 1982). A partir do mapa de drenagem da bacia de contribuição do

açude Saco I (Figura 13), foram determinadas as declividades do terreno, que se

encontram determinadas na Tabela 5.

63

Figura 13- Drenagem da bacia de contribuição do Açude Saco I, Serra Talhada-PE.

64

Tabela 5 - Declividades determinadas para os pontos de coleta de amostras de solo no Açude Saco I, Serra Talhada-PE.

Pontos Elevação da curva de

nível mais elevada

(m)

Elevação no

ponto de coleta

(m)

Distância entre

os pontos (m)

Declividade (%)

P1 510 505 1525,90 0,33

P2 510 503 1455,2 0,48

P3 590 493 916,54 10,6

P4 630 487 813,17 17,6

P5 620 502 1289,79 9,15

Segundo Bertoni; Lombardi Neto (1990), o tamanho e a quantidade do material

em suspensão arrastado pela água dependem da velocidade com que ela escorre,

que por sua vez, é uma resultante do comprimento de rampa e do grau de declividade

do terreno. Desta forma, avaliando a declividade encontrada entre os pontos de coleta

dos sedimentos e as curvas de nível mais elevadas, situadas em local que permitiu a

contribuição do transporte de sedimentos para os pontos em estudo, foi possível

concluir o seguinte:

• Com as declividades determinadas nos pontos P1 (0,33%) e P2 (0,48%,), o

relevo é considerado como plano, logo os solos apresentam baixa

susceptibilidade à erosão. Mesmo com uso agrícola prolongado (de 10 a 20

anos), os solos, em relevo plano ou quase plano e de boa permeabilidade não

apresentam erosão em sua maior parte (SILVA, 2004).

• Com as declividades apresentadas nos pontos P3 (10,6%), P4(17,6%) e P5

(9,15%), o relevo nessas áreas é considerado como ondulado e os solos são

moderadamente susceptíveis à erosão (SILVA, 2004). Estes solos, quando

usados para agricultura podem apresentar erosão moderada. Inicialmente

ocorre a remoção de todo horizonte “A”, que facilmente pode continuar com a

formação de sulcos, ravinas e voçorocas. Práticas conservacionistas são

necessárias desde o início de sua utilização agrícola. Em alguns casos, o

combate à erosão pode ser feito com práticas simples, como em lavouras de

ciclo longo, mas geralmente são necessários controles intensivos que

demandam investimentos e conhecimentos técnicos da área (SILVA, 2004).

65

4.3.1 Relação da granulometria dos sedimentos no Aç ude Saco I com a

velocidade da água

Algumas características básicas do solo, como destacabilidade e

transportabilidade das partículas são fatores que interferem na velocidade do

movimento das águas e podem reduzir os processos erosivos. A transportabilidade

está relacionada com a granulometria e a destacabilidade, com a coesão (SILVA,

2004). A velocidade aumenta significativamente de valor tanto no sentido dos

materiais mais finos para remover como nos de maior diâmetro para transportar. Os

terrenos com partículas maiores apresentam alta destacabilidade e baixa

transportabilidade, ao passo que nos terrenos com partículas de menor diâmetro

ocorre o inverso: baixa destacabilidade e alta transportabilidade (RODRIGUES, 1982).

Os solos da região são solos jovens, pouco evoluídos e por isso raso, típico de

regiões semiáridas (MELO et al., 2008). Conforme consta na Tabela 6, na Figura 14 e

com maiores detalhes no item 4.5 (Determinação da textura e granulometria dos

sedimentos), os sedimentos encontrados nos pontos P1, P3 e P5 nas duas camadas

e P2 na camada de (5-10) cm pertencem ao grupo dos solos classificados como

franco. Segundo Brady (1989), um solo franco ideal é definido como uma mistura de

partículas de areia, silte e argila que apresentam propriedades leves e pesadas em

proporções equilibradas. Os solos de importância agrícola são, na maioria, de algum

tipo de franco. Os solos francos (textura média) são os mais resistentes à erosão. No

ponto P2, na camada de (0-5 cm) o sedimento foi classificado como franco-argilo-

arenoso, enquanto que no ponto P4, nas duas camadas, os sedimentos foram

classificados como franco-arenosos.

Com relação à granulometria da areia (Tabela 6), observa-se que em todos os

pontos, o maior percentual se encontra representado como areia fina. Logo, de

acordo com a Tabela 7, a velocidade para que ocorra a erosão é mínima em areias

finas, apresentando baixa destacabilidade e alta transportabilidade.

66

Tabela 6 – Granulometria e textura dos sedimentos para os pontos de coleta no Açude Saco I, Serra Talhada- PE

Figura 14 - Percentagem acumulada do solo em relação ao diâmetro das partículas.

Pontos (cm)

Partículas do sedimento em função do tamanho (%)

Classificação

Argila Silte

Areia

Muito

Fina Fina Média Grossa

Muito

Grossa

P1 (0-5) 19,93 42,25 6,91 12,42 6,29 4,04 1,29 Franco

P1(5-10) 25,80 39,19 6,35 11,32 4,86 3,00 1,30 Franco

P2 (0-5) 9,38 30,00 4,61 17,86 14,02 11,76 3,77 Franco-argilo-arenoso

P2(5-10) 9,38 47,49 7,51 12,29 5,94 4,87 2,10 Franco

P3 (0-5) 11,72 44,79 4,97 23,33 10,00 7,06 3,10 Franco

P3(5-10) 14,07 42,97 5,18 12,40 9,66 6,99 3,14 Franco

P4 (0-5) 9,38 36,18 6,40 18,29 14,63 7,04 1,53 Franco-arenoso

P4(5-10) 8,21 25,39 5,66 22,36 20,90 9,66 1,76 Franco-arenoso

P5 (0-5) 11,72 38,54 6,55 16,32 9,36 6,32 2,16 Franco

P5(5-10) 14,07 38,95 6,28 14,79 9,03 6,13 2,39 Franco

67

De uma maneira geral, analisando os demais constituintes do sedimento, pode-

se constatar que os sedimentos encontrados no Açude Saco I possuem quantidades

equilibradas de areia, silte e argila, conforme consta na Tabela 6. Comparando-se os

tipos de sedimentos encontrados (Tabela 6), com os valores de velocidades indicados

na Tabela 7 (Velocidades máximas de movimento de águas superficiais em que não

ocorre erosão, conforme o grau de transportabilidade e destacabilidade das partículas

de solo), pode-se concluir que as velocidades de movimento das águas superficiais

em torno de 0,7 e 0,8 m/s representam uma faixa de segurança para que não

ocorressem processos erosivos nestas áreas.

Tabela 7- Velocidades máximas de movimento de águas superficiais em que não ocorre erosão, conforme o grau de transportabilidade e destacabilidade das partículas de solo.

Fonte: SILVA (2004).

Tipos de terreno Velocidade (m/s)

Areia muito fina e limpa 0,2-0,3

Areia muito fina e solta 0,3-0,5

Areia grossa ou solo fino arenoso 0,5-0,6

Solos arenosos correntes 0,6-0,7

Limos arenosos 0,7-0,8

Limos, solos aluvionares, cinzas vulcânicas 0,8-0,9

Limos consistentes e limos argilosos 0,9-1,2

Argilas duras e saibros 1,2-1,5

Areões e godos 1,5-1,8

Conglomerados, xistos, cascões 1,8-2,5

68

4.4 DENSIDADE DO SOLO

A densidade do solo (Ds) pode ser definida como a massa (ou peso) de uma

unidade de volume do solo seco. Este volume incluirá tanto os sólidos como os poros

(BRADY, 1989).

Segundo Reinert; Reichert (2006), os valores normais para solos arenosos

variam de 1,2 g/cm3 a 1,9 g/cm3, enquanto que os solos argilosos apresentam valores

mais baixos, de 0,90 g/cm3 a 1,7 g/cm3. Valores de densidade do solo (Ds)

associados ao estado de compactação com alta probabilidade de oferecer riscos de

restrição ao crescimento radicular situam-se em torno de 1,65 g/cm3 para solos

arenosos, e 1,45 g/cm3 para solos argilosos.

Os resultados obtidos das densidades dos perfis dos sedimentos (secos ao ar),

das amostras indeformadas coletadas, nas camadas 0 a 5 cm e 5 a 10 cm, nos cinco

pontos, e que foram cortadas e determinadas a cada 1 cm estão apresentados na

Tabela 8:

69

Tabela 8- Densidade dos sedimentos (secos ao ar) no Açude Saco I, Serra Talhada-PE, no horizonte superficial (0 a 10 cm).

Pontos/Prof.

(cm)

Densidade do solo (g.cm-3)

Pontos/Prof.

(cm)

Densidade do solo (g.cm-3)

P1 (0-1) 1,18 P3 (5-6) cm 1,08

P1 (1-2) 1,11 P3 (6-7) cm 1,20

P1 (2-3) 1,16 P3 (7-8) cm 1,20

P1 (3-4) 1,33 P3 (8-9) cm 1,20

P1 (4-5) 1,45 P3(9-10) cm 1,18

P1 (5-6) 1,44 P4 (0-1) cm 1,02

P1 (6-7) 1,47 P4 (1-2) cm 0,98

P1 (7-8) 1,39 P4 (2-3) cm 1,28

P1 (8-9) 1,26 P4 (3-4) cm 1,37

P1(9-10) 1,78 P4 (4-5) cm 1,27

P2 (0-1) 1,43 P4 (5-6) cm 0,97

P2 (1-2) 1,22 P4 (6-7) cm 1,28

P2 (2-3) 1,18 P4 (7-8) cm 1,39

P2 (3-4) 1,34 P4 (8-9) cm 1,18

P2 (4-5) 1,32 P4(9-10) cm 1,15

P2 (5-6) 1,31 P5 (0-1) cm 1,07

P2 (6-7) 1,33 P5 (1-2) cm 1,16

P2 (7-8) 1,31 P5 (2-3) cm 1,08

P2 (8-9) 1,32 P5 (3-4) cm 1,13

P2(9-10) 1,39 P5 (4-5) cm 1,09

P3 (0-1) 1,37 P5 (5-6) cm 1,28

P3 (1-2) 1,10 P5 (6-7) cm 1,16

P3 (2-3) 1,18 P5 (7-8) cm 0,88

P3 (3-4) 1,15 P5 (8-9) cm 1,22

P3 (4-5) 0,85 P5(9-10) cm 1,21

70

Conforme os resultados obtidos:

O ponto P1 apresentou nas camadas de 0-10 cm, valores mais próximos dos

intervalos de 1,20 g/cm3 a 1,90 g/cm3, caracterizando um solo arenoso, enquanto que,

os pontos P2, P3, P4 e P5 apresentaram, nas camadas de 0-10 cm valores mais

próximos do intervalo de 0,90g/cm3 a 1,70 g/cm3, caracterizando um solo argiloso.

Segundo Brady (1989), a quantidade de matéria orgânica num solo exerce

influência marcante na densidade do solo, o que justifica o fato dos solos de

superfície (que quase sempre possuem maior quantidade de matéria orgânica que os

subsolos) possuírem via de regra, a densidade mais reduzida que os subsolos.

Desta forma, observa-se que de uma maneira geral, a densidade do solo variou

entre 0,85 g/cm3 e 1,78 g/cm3, o que representa um solo com densidade baixa e

possivelmente rico em matéria orgânica, justificado também pela sua profundidade

(BRADY, 1989).

O conteúdo de matéria orgânica no solo é de grande importância no controle

da erosão. Nos solos argilosos, modifica a estrutura, melhorando as condições de

arejamento e de retenção de água, o que é explicado pelas expansões e contrações

alternadas que redundam de seu umedecimento e secamento sucessivos (BERTONI;

LOMBARDI NETO,1990).

Nos solos arenosos, a aglutinação das partículas, firmando a estrutura e

diminuindo o tamanho dos poros, aumenta a capacidade de retenção de água

(BERTONI; LOMBARDI NETO,1990).

A matéria orgânica retém duas a três vezes o seu peso em água, aumentando

assim a infiltração, com diminuição das perdas por erosão (BERTONI; LOMBARDI

NETO,1990).

71

4.5 ATIVIDADE DO 210Pb

Para a determinação da atividade do 210Pb em excesso (210Pb da atmosfera)

nas amostras de sedimentos foram adotados os seguintes parâmetros: Taxa de

contagem do background da sala (0,27cpm), rendimento químico (RQ) do 210Pb

determinado para cada uma das amostras, massa (2g), eficiência (20cpm/Bq) e

radionuclídeo (210Pb).

Os resultados obtidos no presente trabalho para a atividade do 210Pb em

excesso nos sedimentos, se encontram detalhados na Tabela 9. Como cada amostra

foi analisada em triplicata sendo 3 sub-amostras para cada amostra, totalizando 9

medidas (valor mínimo necessário para uma representatividade satisfatória), os

resultados mostrados representam as médias aritméticas da concentração de

atividades calculadas e seus respectivos desvios-padrões. O desvio acumulado

calculado corresponde à soma dos desvios padrões.

72

Tabela 9- Atividade do 210Pb nas amostras de sedimentos do Açude Saco I, Serra Talhada-PE.

Pontos/Prof.

(cm)

Atividade 210Pb em

excesso (Bq/Kg)

Desvio acumulado

P1 (0-2) 30,93 0,73

P1 (2-4) 21,33 1,73

P1 (4-6) 36,21 2,37

P1 (6-8) 22,29 2,37

P1(8-10) 16,88 0,91

P2 (0-2) 22,42 0,00

P2 (2-4) 20,88 1,46

P2 (4-6) 15,34 0,18

P2 (6-8) 19,20 0,55

P2(8-10) 6,83 0,18

P3 (0-2) 20,81 6,83

P3 (2-4) 24,74 1,82

P3 (4-6) 24,81 6,26

P3 (6-8) 19,39 1,18

P3(8-10) 15,72 1,46

P4 (0-2) 16,24 0,36

P4 (2-4) 14,95 0,36

P4 (4-6) 11,21 1,09

P4 (6-8) 11,98 0,00

P4(8-10) 5,93 3,01

P5 (0-2) 15,46 0,36

P5 (2-4) 16,11 0,18

P5 (4-6) 8,33 4,57

P5 (6-8) 11,21 0,55

P5(8-10) 9,41 1,28

73

4.6 DATAÇÃO E TAXA DE SEDIMENTAÇÃO

A partir da atividade do 210Pb foi possível determinar a datação e a taxa de

sedimentação dos sedimentos. A datação do 210Pb se apresenta como uma

ferramenta muito eficaz para o estabelecimento da cronologia em sedimentos

recentes até aproximadamente 100 anos. Essa metodologia de determinação da

datação através do 210Pb considera admissível uma variação de até dez anos para as

idades encontradas (SAN-MIGUEL, et al., 2004) e pode ser expressa por dois

modelos diferentes de cálculo. Num determinado ambiente aquático, o modelo a ser

escolhido para datação dos sedimentos depende de certas condições: em ambientes

onde o aporte de sedimentos pode variar, em consequência de mudanças climáticas

ou antropogênicas e onde há o aporte de sedimentos externos, adota-se o modelo

CRS (Constant Rate of Supply), que pressupõe um fluxo constante de 210Pb

atmosférico e variações na taxa de sedimentação (RAVICHANDRAN et al., 1995;

APPLEBY et al., 1978; SILVA et al., 2009; FIGUEIREDO et al., 2011). Por outro lado,

em ambientes onde a taxa de sedimentação é constante, pode-se considerar que os

sedimentos têm uma concentração inicial de 210Pb em excesso também constante,

então, o modelo a ser aplicado é o CIC (Constant Initial Concentration) (SAN-MIGUEL

et al., 2001).

A avaliação da datação e da taxa de sedimentação do perfil de sedimentos foi

realizada para a concentração de atividade de 210Pb a cada 2 cm, utilizando-se os

modelos CIC e CRS. A densidade adotada foi a determinada em laboratório,

conforme consta na Tabela 9. Nas Tabelas 10, 11 e 12 estão apresentados os

resultados da datação, da taxa de sedimentação e fluxo de sedimentos do Açude

Saco I.

Na determinação da datação e taxa de sedimentação pelo modelo CIC foram

descartados alguns pontos, tendo em vista que os valores não apresentaram

linearidade, com os demais resultados encontrados (Tabela 10).

74

Tabela 10 Datação e taxa de sedimentação calculadas pelo modelo CIC para o Açude Saco I, SerraTalhada - PE.

Pontos/Prof.

(cm)

Ano correspondente

(Modelo CIC)

Taxa de sedimentação

(cm/a)

P1 (4-6) 1974 0,16

P1 (6-8) 1961 0,16

P1(8-10) 1949 0,16

P2 (0-2) 1998 0,16

P2 (2-4) 1985 0,16

P2 (4-6) 1973 0,16

P2(8-10) 1948 0,16

P3 (4-6) 1988 0,28

P3 (6-8) 1981 0,28

P3(8-10) 1974 0,28

P4 (0-2) 2002 0,24

P4 (2-4) 1993 0,24

P4 (4-6) 1985 0,24

P4(8-10) 1968 0,24

P5 (0-2) 2006 0,46

P5 (2-4) 2001 0,46

P5 (6-8) 1993 0,46

P5(8-10) 1988 0,46

75

Tabela 11- Datação do 210Pb, fluxo e taxa de sedimentação determinados pelo modelo CRS para o Açude Saco I, Serra Talhada-PE,

Pontos/Prof.

(cm)

Ano correspondente

(Modelo CRS)

Fluxo

(g/cm2/a)

Taxa de

sedimentação (cm/a)

P1 (0-2) 2004 0,03 0,02

P1 (2-4) 1998 0,07 0,06

P1 (4-6) 1977 0,08 0,06

P1 (6-8) 1952 0,17 0,12

P1(8-10) ∞ 0,28 0,18

P2 (0-2) 2000 0,03 0,02

P2 (2-4) 1988 0,05 0,04

P2 (4-6) 1974 0,10 0,07

P2 (6-8) 1932 0,10 0,08

P2(8-10) ∞ 0,32 0,23

P3 (0-2) 2000 0,02 0,02

P3 (2-4) 1987 0,04 0,03

P3 (4-6) 1981 0,05 0,05

P3 (6-8) 1954 0,08 0,07

P3(8-10) ∞ 0,12 0,10

P4 (0-2) 2004 0,01 0,01

P4 (2-4) 1987 0,04 0,03

P4 (4-6) 1976 0,07 0,06

P4 (6-8) 1927 0,09 0,07

P4(8-10) ∞ 0,21 0,18

P5 (0-2) 2001 0,02 0,02

P5 (2-4) 1989 0,04 0,04

P5 (4-6) 1972 0,12 0,10

P5 (6-8) 1955 0,10 0,10

P5(8-10) ∞ 0,15 0,12

76

Tabela 12- Datação através do 210Pb no Açude Saco I, Serra Talhada-PE, utilizando os modelos CIC e CRS.

Pontos/Prof.

(cm)

Ano correspondente

(Modelo CIC)

Ano correspondente

(Modelo CRS)

P1 (0-2) - 2004

P1 (2-4) - 1998

P1 (4-6) 1974 1977

P1 (6-8) 1961 1952

P1(8-10) 1949 ∞

P2 (0-2) 1998 2000

P2 (2-4) 1985 1988

P2 (4-6) 1973 1974

P2 (6-8) - 1932

P2(8-10) 1948 ∞

P3 (0-2) - 2000

P3 (2-4) - 1987

P3 (4-6) 1988 1981

P3 (6-8) 1981 1954

P3(8-10) 1974 ∞

P4 (0-2) 2002 2004

P4 (2-4) 1993 1987

P4 (4-6) 1985 1976

P4 (6-8) - 1927

P4(8-10) 1968 ∞

P5 (0-2) 2006 2001

P5 (2-4) 2001 1989

P5 (4-6) - 1972

P5 (6-8) 1993 1955

P5(8-10) 1988 ∞

77

Os resultados obtidos para datação tanto por um modelo como pelo outro se

aproximaram bastante (Tabela 12). Com relação à taxa de sedimentação, a mesma

se manteve constante para o modelo CIC, e apresentou variação ao longo do tempo

para o modelo CRS, como já era esperado.

Levando-se em consideração a profundidade corrigida, determinada com a

compactação do solo, foi possível observar que, para a profundidade real do solo

(profundidades de 0 a 10 cm), a taxa de sedimentação dobra de valor em relação a

taxa de sedimentação, calculada considerando a profundidade corrigida. Neste

trabalho foi adotada a taxa de sedimentação calculada pela profundidade real.

Considerando que o açude recebe contribuições de alguns cursos d’água, o

modelo CRS se apresenta como o mais adequado, logo neste caso, serão

considerados os valores encontrados através deste modelo para datação e taxa de

sedimentação.

Avaliando os resultados da Tabela 11 observa-se que taxa de sedimentação

para o ponto P1 variou de 0,02 cm/a a 0,18 cm/a; para o ponto P2 variou de

0,02 cm/a a 0,23 cm/a; para o ponto P3 variou de 0,02 cm/a a 0,10 cm/a; para o ponto

P4 variou de 0,01 cm/a a 0,18 cm/a; e para o ponto P5 variou de 0,02cm/a a 0,12

cm/a. Para o açude como um todo, considerando os pontos avaliados, a taxa de

sedimentação variou de 0,01 cm/a a 0,23 cm/a.

Logo, comparando-se estes valores de taxa de sedimentação para o Açude

Saco I com os resultados já encontrados em diversos outros lagos pelo modelo CRS,

por Finlayson e Kenyon (2007), Shuchun e colaboradores (2009), Damatto (2011),

Bezerra e colaboradores (2011), Lajczak (1996) apud Ahn (2010), conforme consta no

Quadro 1, o Saco I se apresenta na faixa determinada para o Lago Guchenghu

(China), para a Planície de inundação do rio Paraguai (Lagoa Negra) e para a Planície

de inundação do Rio Paraguai (Lagoa Castelo). Os Lagos Nuga Nuga (Austrália),

Taihu (China) e Puruzinho (Amazônia Ocidental) apresentaram taxas de

sedimentação superiores às encontradas para o Saco I.

Com relação ao fluxo para o Açude Saco I (Tabela 11), determinado de acordo

com a Equação 9 do item 2.7 (Datação de sedimentos), o valor para o ponto P1

variou de 0,03 g/cm2/a a 0,28 g/cm2/a; para o ponto P2 variou de 0,03 g/cm2/a a

0,32 g/cm2/a; Para o ponto P3 variou de 0,02 g/cm2/a a 0,12 g/cm2/a; para o ponto P4

78

variou de 0,01 g/cm2/a a 0,21 g/cm2/a; para o ponto P5 variou de 0,02 g/cm2/a a

0,15 g/cm2/a. Para o açude como um todo, considerando os pontos avaliados,

constata-se que o fluxo variou de 0,01 g/cm2/a a 0,32 g/cm2/a.

Comparando-se o fluxo de sedimentos encontrado para o Açude Saco I, com o

de outras localidades (Quadro 1), o resultado determinado para o Açude Saco I foi

inferior ao do Lago Taihu (China) e superior ao do Lago Toro (Japão) (FINLAYSON;

KENYON, 2007; SHUCHUN et al., 2009; DAMATTO, 2011; BEZERRA et al., 2011;

LAJCZAK, 1996 apud AHN, 2010).

Quadro 1- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em diversos lagos, determinados através do 210Pb.

Local Taxa de sedimentação Fluxo

Lago Nuga Nuga, Austrália (FINLAYSON; KENYON, 2007)

0,3cm/ano não determinado

Lago Guchenghu, China (SHUCHUN et al., 2009)

0,056 a 0,167cm/ano não determinado

Lago Taihu, China (SHUCHUN et al., 2009)

0,34cm/ano 0,10 a 0,56 (g/cm2/ano)

Lago Puruzinho, Amazônia Ocidental (DAMATTO, 2011)

0,5 cm/ano não determinado

Planície de inundação do Rio Paraguai, Lagoa Negra (BEZERRA et al., 2011)

0,05 a 0,5cm/ano

não determinado

Planície de inundação do Rio Paraguai, Lagoa Castelo (BEZERRA et al., 2011)

0,03 a 0,7cm/ano não determinado

Lago Toro, Japão (LAJCZAK,1996 apud AHN, 2010)

não determinado 0,0013 a 0,0014g/cm2/ano até 1963, aumentando para 0,0031 g/cm2/ano após 1963.

79

De acordo com o gráfico apresentado na Figura 15, representando a taxa de

sedimentação determinada através do modelo CRS, nos cinco pontos de coleta dos

sedimentos, foi observado que, em todas as situações, ocorrem o crescimento da

taxa de sedimentação com o aumento da profundidade. Isto é o comportamento

esperado para o 210Pb na natureza e também mostrado em trabalhos realizados por

Souza e colaboradores (2011), Figueiredo e colaboradores (2011), Souza e

colaboradores (2007) e Cazotti e colaboradores (2002), Entretanto, quando se

considera a taxa de sedimentação e o fluxo em relação ao tempo, observa-se que

ocorre uma redução da taxa de sedimentação e do fluxo no decorrer do tempo

(Figuras 16 a 20).

Figura 15 - Taxa de sedimentação em relação à profundidade nos pontos P1, P2, P3, P4 e P5 determinada pelo modelo CRS.

Dentro das curvas apresentadas é possível afirmar que o Ponto 03 (Figura 15)

de coleta, devido àa sua linearidade, poderia ter a taxa de sedimentação determinada,

exclusivamente, pelo modelo CIC.

4.6.1 Taxa de sedimentação e pluviometria

As Figuras 16 a 20 mostram a taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos

em relação ao tempo, determinados através do modelo CRS.

80

Figura 16- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no ponto P1 determinados pelo modelo CRS.

Fazendo uma comparação entre os resultados da taxa de sedimentação,

determinada pelo modelo CRS, no ponto P1 (Figura 16), e a altura pluviométrica

anual na região (Figura 5), no item 3.1 (Área de estudo) é possível afirmar que:

• Em 1952, a taxa de sedimentação foi de 0,12 cm/ano. Neste período não é

possível fazer uma relação com a pluviometria, tendo em vista que não foram

encontrados os dados de chuvas neste ano.

• Em 1977, a taxa de sedimentação foi de 0,06cm/ano, enquanto a pluviometria

deste ano foi de 1053,4 mm/ano.





• Diante destes resultados é possível afirmar que, no decorrer do tempo, a

pluviometria apresentou variações anuais, mas a taxa de sedimentação

manteve-se praticamente constante, com uma pequena redução, mais

recentemente, não tendo relação com a maior ou menor pluviosidade ocorrida

no período.

81

Figura 17 - Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no ponto P2 determinados pelo modelo CRS.







• Em 1974, a taxa de sedimentação foi de 0,07 cm/ano, enquanto a pluviometria



deste ano foi de 707,3mm/ano.




pluviometria apresentou um declínio, o qual foi acompanhado pela taxa de

sedimentação.

82

Figura 18- Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no ponto P3, determinados pelo modelo CRS.




• Em 1954, a taxa de sedimentação foi de 0,07cm/ano. Neste período não é










pluviometria apresentou variações, e que a taxa de sedimentação decresceu

independentemente da pluviosidade ocorrida ter sido maior ou menor.

83

Figura 19 - Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no ponto P4, determinados pelo modelo CRS.


determinada pelo modelo CRS, no ponto P4 (Figura 19), e a pluviometria anual na

região (Figura 5), no item 3.1 (Área de estudo) é possível afirmar que:












independentemente da pluviosidade ocorrida ter sido maior ou menor.

84

Figura 20-Taxa de sedimentação e o fluxo de sedimentos em relação ao tempo, no ponto P5, determinados pelo modelo CRS.



anual na região (Figura 5), no item 3.1 é possível afirmar que:










• Diante destes resultados é possível afirmar que no decorrer do tempo, a


independente da pluviosidade ocorrida ter sido maior ou menor.

De uma maneira geral, pode-se afirmar que a altura pluviométrica anual

ocorrida na região não apresentou relação com a taxa de sedimentação, determinada

no Açude Saco I, para os pontos avaliados, mas que a taxa de sedimentação reduziu

ao longo do tempo.

85

4.6.2 Taxa de sedimentação e declividade do terreno

Fazendo uma avaliação entre a declividade do local onde foram coletados os

sedimentos e os pontos mais altos, na margem direita (antropizada) do açude e a taxa

de sedimentação determinada, pode-se afirmar o seguinte:

• No ponto P1, a taxa de sedimentação variou de 0,02 cm/a a 0,18 cm/a, e a

declividade neste ponto foi de 0,33%.

• No ponto P2, a taxa de sedimentação variou de 0,02 cm/a a 0,23 cm/a; e a








• Diante destes resultados é possível afirmar que a declividade do terreno não

justifica a maior ou menor taxa de sedimentação determinada nos pontos

avaliados do Açude Saco I. No ponto P2, onde pela declividade encontrada o

relevo é considerado plano ou quase plano (0,48%) e os solos apresentam

baixa susceptibilidade à erosão, foi encontrada a maior taxa de sedimentação,

enquanto que no ponto P4, onde pela declividade encontrada o relevo é

classificado como ondulado (17,6%) e os solos são moderadamente

susceptíveis a erosão, a taxa de sedimentação teve menor valor.

4.6.3 Altura da chuva nos meses mais chuvosos e tax a de sedimentação

A partir dos dados pluviométricos dos meses mais chuvosos no ano, no

município de Serra Talhada foi determinada a altura pluviométrica dos anos de 1963 a

2007 e obtido o gráfico mostrado na Figura 6.

Com os resultados obtidos, observou-se o seguinte:

As maiores alturas pluviométricas ocorreram até o ano de 1986, com

803,30 mm, representando o total para os meses de janeiro, fevereiro, março e abril.

A partir de 1986, as alturas atingiram um valor máximo de 705,00 mm, no ano de

86

2007. Comparando as alturas pluviométricas determinadas para o período mais

chuvoso com as taxas de sedimentação, obtidas através do Modelo CRS, não se

pode afirmar que haja relação entre elas.

4.6.4 Declividade do terreno e datação dos sediment os

Fazendo uma avaliação entre a declividade do local onde foram coletados os

sedimentos e os pontos mais altos, na margem direita (antropizada) do açude e a

datação dos sedimentos, observou-se o seguinte:

• No ponto P1, a datação variou de 1952 (camada mais profunda) a 2004

(camada mais superficial), e a declividade neste ponto foi de 0,33%.


(camada mais superficial); e a declividade neste ponto foi de 0,48%.







• Diante destes resultados é possível afirmar que a declividade também não

apresentou relação com a datação dos sedimentos. Nos pontos P1, P3 e P5 foi

verificada praticamente a mesma datação entre eles, tanto na camada mais

profunda como na mais superficial do açude. Os sedimentos dos pontos P2 e

P4 se apresentaram como os mais antigos, na camada mais profunda, e

também tiveram a datação muito próxima, entre eles. Na camada superficial, os

sedimentos tiveram praticamente a mesma datação, em todos os pontos.

Avaliando os aspectos estudados na bacia de contribuição do Açude Saco I:

uso e cobertura do solo, textura e granulometria do solo, drenagem da área,

declividade, pluviometria (fatores que contribuem para os processos erosivos, para o

transporte de sedimentos e que podem refletir na taxa de sedimentação) foi possível

concluir que:

87

• A região apresenta baixa pluviometria anual, fato que não apresentou relação

com o aumento ou redução das taxas de sedimentação determinadas no

açude, conforme foi avaliado no item 4.6.1 .

• Os demais fatores contribuíram para o transporte de sedimentos, mas de uma

maneira uniforme ao longo do reservatório.

• A ocorrência da maior taxa de sedimentação verificada nos pontos P1 e P2,

localizados na entrada do reservatório, pode ser justificada pela redução da

velocidade média do escoamento final provocada pela existência do

reservatório.

Os resultados obtidos mostram ainda que as maiores taxas de sedimentação

em cada ponto de coleta, pelo modelo CRS, ocorreram nos períodos de 1927 a 1957,

ou seja, antes e durante o período de maior exploração e produtividade da bacia do

Saco I, principalmente com a cultura do algodão mocó, plantada nas décadas de 50 e

60 (Instituto de Pesquisas Agronômicas - IPA, 2008).

Em 1962, a Estação Experimental do IPA, localizada em Serra Talhada, com

área total de 3200 ha, sendo 600 ha ocupada pela bacia do Açude Saco I, chegou a

cultivar cerca de 60 ha com algodão mocó. A partir de 1977, a programação de

Pesquisa da Estação Experimental de Serra Talhada passou a ser definida em função

de programas identificados no meio rural, de acordo com as prioridades do Governo

para região: algodão arbóreo, algodão herbáceo, sorgo forrageiro, sorgo granífero,

feijão macassar, pastagem e fruteiras nativas (Instituto de Pesquisas Agronômicas -

IPA, 2008).

De acordo com os resultados obtidos neste trabalho, observou-se um

decréscimo na taxa de sedimentação, possivelmente como consequência da

minimização das atividades desenvolvidas pelo Instituto de Pesquisas Agronômicas -

IPA, que atualmente estão mais restritas e controladas.

88

4.7 VIDA ÚTIL DO AÇUDE

Considerando que a diferença máxima de elevação estimada do reservatório

entre o ponto zero (localizado na região mais profunda do açude), com cota de 473 m

e a linha d’água, situada na cota 489 m, apresentava 16 m, e levando-se em conta

que a taxa de sedimentação no Açude Saco I, variou, de uma maneira geral, de

0,01 cm/a a 0,23 cm/a, foi possível relacionar essas grandezas e concluir que a vida

útil do Saco I poderá ser estimada entre 160.000 anos a 7.000 anos, respectivamente,

dependendo da taxa de sedimentação adotada.

89

5 CONCLUSÕES

a) A bacia de contribuição do Açude Saco I, apresenta um sistema de drenagem

pobre; susceptibilidade ao escoamento por ser mais alongada; menor risco de

grandes cheias em condições normais de pluviosidade anual e topografia muito

favorável ao escoamento superficial.

b) O índice de densidade de drenagem determinado para a bacia hidrográfica do

Saco I atrelado ao clima da região, explicam a necessidade da construção de

açudes e barragens para que a água permaneça disponível por mais tempo no

local.

c) O mapeamento de uso e cobertura do solo e de drenagem da bacia de

contribuição do Açude Saco I permitiu detectar um percentual significativo de

áreas antropizadas, mais susceptíveis aos processos erosivos e,

consequentemente, ao transporte de sedimentos para o reservatório.

d) De uma maneira geral, analisando a textura e a granulometria do sedimento, os

sedimentos encontrados no Açude Saco I possuem quantidades equilibradas

de areia, silte e argila.

e) O mapeamento de uso e cobertura do solo e de drenagem da área, a

determinação da declividade, bem como da textura e da granulometria do solo

da bacia de contribuição do Açude Saco I, demonstraram que estes fatores

contribuem para o transporte de sedimentos, mas contribuem, de uma maneira

uniforme ao longo do reservatório.

f) A região apresenta baixa pluviometria anual, mas isto não representou

indicativo de relação com o aumento ou redução das taxas de sedimentação

no açude.

g) A ocorrência da maior taxa de sedimentação verificada nos pontos P1 e P2,

localizados na entrada do açude, pode ser justificada pela redução da

velocidade média do escoamento final provocada pela existência do

reservatório.

h) Em todos os pontos analisados ocorreram crescimento da taxa de

sedimentação com o aumento da profundidade, o que já era esperado.

Entretanto, quando se considerou a taxa de sedimentação e o fluxo de

90

sedimentos com o tempo, observou-se um declínio desses parâmetros ao

longo do tempo.

i) Para o açude como um todo, considerando os pontos avaliados, a taxa de

sedimentação variou de 0,01 cm/a a 0,23 cm/a, enquanto o fluxo variou de

0,01 g/cm2/a a 0,32 g/cm2/a.

j) As idades dos sedimentos, tanto pelo modelo CIC como CRS se aproximaram

bastante, mas considerando que o Açude Saco I recebe contribuições de

alguns cursos d’água, o CRS apresentou-se como o mais adequado para a

determinação da datação e da taxa de sedimentação.

k) As maiores taxas de sedimentação em cada ponto de coleta, pelo modelo CRS

ocorreram nos períodos de 1927 a 1957, ou seja, antes e durante o período de

maior exploração e produtividade da bacia do Saco I, com o plantio do algodão

mocó.

l) Os resultados mais recentes apresentaram um decréscimo na taxa de

sedimentação, possivelmente como consequência da minimização das

atividades desenvolvidas pelo IPA, as quais, atualmente estão mais restritas e

controladas.

m) A vida útil do açude, para a profundidade estimada em 16 m (diferença máxima

de elevação), foi determinada entre 160.000 a 7.000 anos, levando em

consideração os valores encontrados da taxa de sedimentação. Se a

produtividade agrícola tivesse se mantido nas proporções verificadas durante o

período de 1927 a 1957, na bacia do Açude Saco I, provavelmente a vida útil

do açude seria reduzida consideravelmente.

91

6 REFERÊNCIAS

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102

ANEXO A - Etapas para realização das análise de determinação do 210Pb

Foto 01- Preparação das amostras para Foto 02- Agitação das amostras. quantificação do 210Pb.

Foto 03 - Filtração das amostras após Foto 04- Colunas de troca iônica. agitação (lixiviação).

Foto 05- Alimentação das colunas com Foto 06- Aquecimento da solução. Amostra.

103

Foto 07- Filtração à vácuo para extração Foto 08- Papéis de filtro com o precipitado do precipitado do 210Pb. do 210Pb.

104

ANEXO B- Uso e cobertura do solo

Foto 09-Caatinga arbórea na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 10 - Caatinga arbórea-arbustiva na bacia do Açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

105

Foto 11-Caatinga arbustiva na várzea do açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 12-Solo exposto na várzea do açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

106

Foto 13- Áreas irrigadas na várzea do açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 14- Áreas irrigadas na várzea do açude Saco I, Serra Talhada – PE. (FERREIRA, Clarisse)

107

Foto 15-Áreas de cultivos temporários (feijão e milho), na várzea do Açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 16- Áreas de cultivos temporários (plantio de girassol) na várzea do açude Saco I,Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

108

Foto 17- Criação de gado na bacia do açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 18- Criação de gado na bacia do açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

109

Foto 19- Vista do Açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

Foto 20- Vista do relevo nas proximidades do Açude Saco I, Serra Talhada-PE. (FERREIRA, Clarisse)

tese doutorado - sedimentação em um reservatório...

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