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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE GEOGRAFIA, DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE CURSO DE GEOGRAFIA BACHARELADO

Wilson Francisco da Silva

DETERMINAÇÃO DA CARGA DE MATERIAL EM SUSPENSÃO NO RIO SÃO FRANCISCO: ANO HIDROLÓGICO 2007

Maceió 2009


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Wilson Francisco da Silva

DETERMINAÇÃO DA CARGA DE MATERIAL EM SUSPENSÃO NO RIO SÃO FRANCISCO: ANO HIDROLÓGICO 2007

Trabalho de Conclusão de Curso para a obtenção do título de Bacharel em Geografia pelo Instituto de Geografia, Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal de Alagoas.

Orientador: Prof. Dr. Paulo Ricardo Petter Medeiros

Maceió 2009


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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE GEOGRAFIA, DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE CURSO DE GEOGRAFIA BACHARELADO

Wilson Francisco da Silva

DETERMINAÇÃO DA CARGA DE MATERIAL EM SUSPENSÃO NO RIO SÃO FRANCISCO: ANO HIDROLÓGICO 2007

Trabalho de Conclusão de Curso para a obtenção do título de Bacharel em Geografia pelo Instituto de Geografia, Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal de Alagoas. Trabalho de Conclusão de Curso aprovado em: __________________________________.

BANCA EXAMINADORA:

___________________________________ Prof. Dr. Paulo Ricardo Petter Medeiros Orientador

_____________________________________ ___________________________________ Prof. Dra. Rochana Campos de A. Lima Prof. Esp. Sinval Autran G. M. Júnior Membro Membro

Maceió 2009


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DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus pais Antonio Francisco da Silva e Izali Maria da Conceição Silva, aos meus familiares e amigos que sempre estiveram comigo em todos os momentos da minha vida e em especial a minha noiva Mauricéa Gomes Ferreira que luta para torna esse sonho realidade.


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AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Paulo Ricardo Petter Medeiros, pela paciência, dedicação e humildade com que conduziu este trabalho, além da oportunidade de estágio oferecida. Aos professores do IGDEMA, que auxiliaram na minha formação como profissional. A todos os funcionários dos Blocos 06 e 07 da UFAL, que desempenharam suas funções, colaborando para meu aprendizado. A todos os colegas de classe, pela paciência e bom humor que conduziram as nossas relações de amizade e aprendizagem. Aos funcionários do LABMAR/UFAL, Flávio Caxico e Sílvia Maria Torres, pelo apoio e paciência que tiveram de ensinar, nas realizações das análises de laboratório. Ao Profº. Dr. Lindemberg Medeiros, Ramiro Cordeiro dos Santos, Rivaldo Couto dos Santos Júnior e Antonio José Pereira Almeida pelo apoio e ajuda nas horas de necessidade. Aos condutores das embarcações que auxiliaram nas coletas, e em especial, o José Antonio, pela paciência e bom humor. A Pró-Reitoria de Pós Graduação PROPEP pelo Programa de Iniciação Científica PIBIC/CNPq e UFAL/LABMAR pela concessão da bolsa de estágio. Ao Instituto Milênio Estuários (Processo 420.050 / 2005-1), pela participação no seu projeto, Transferências de nutrientes e metais pesados na interação continente-oceano em cinco bacias do litoral sudeste e nordeste brasileiro. Em especial a Prof.ª Dra. Rochana Campos e ao Prof.º Esp. Sinval Autran Guimarães Mendes Júnior, pelo incentivo dado para conclusão deste trabalho e pela participação na banca examinadora do mesmo.


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RESUMO Os rios constituem os agentes mais importantes no transporte dos materiais intemperizados do continente para o mar. A construção de barragens em rios modifica as condições naturais do curso d’água, pois regularizam as vazões provocando erosão e assoreamento. As grandes hidrelétricas, localizadas na Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco, ocasionaram a regularização da vazão do rio à jusante das barragens, proporcionando um dos maiores problemas ambientais do seu Baixo Curso, a diminuição do aporte de sedimentos, além do assoreamento e erosão marginal. O presente trabalho tem como objetivo calcular a carga de sedimentos em suspensão no Baixo São Francisco (período 2007), após a regularização da vazão pela Usina Hidroelétrica de Xingó, construída em 1994. Na determinação do aporte fluvial as grandezas fundamentais são a concentração, medida em laboratório através do método de filtração, e a descarga líquida, fornecida pela CHESF (Companhia Hidrelétrica do São Francisco). Foram realizadas 12 campanhas de amostragem de água superficial com garrafa Van Dorn, entre janeiro e dezembro de 2007, para determinação da concentração de material em suspensão a montante da cidade de Piaçabuçu (AL), sendo os pontos de coleta georreferenciados. As vazões e o aporte fluvial encontrados foram comparados com dados pretéritos, para a melhor interpretação dos resultados encontrados. O aporte fluvial atual reduziu-se drasticamente, produzindo um transporte para o oceano de 9,35 x 105 T/ano, uma redução de aproximadamente 87% em comparação a 1970. Essa carga quando comparada com outros rios do mundo de porte similar é considerada baixa. Dessa forma o rio São Francisco perdeu a variabilidade sazonal e interanual das vazões após a construção das barragens, e com ela, à diminuição do aporte de material em suspensão, além do aumento da erosão marginal, do assoreamento da calha do rio formando bancos de areia e dos impactos na biota aquática. Palavras Chave: Rio São Francisco – Aporte Fluvial – Concentração de Sedimentos – Vazão Regularizada.


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ABSTRACT Rivers are the most important agents in the transportation of eroded material to the sea. Dams alter the natural course of rivers and stabilize river discharge which in turn leads to erosion and deposition in the river bed. River São Francisco’s hydroelectric plants have stabilized the river discharge down-stream from the plants. That situation has created the river’s lower basin main environmental problems, naming a reduction in the flow of sediments and an increase in the deposition of sediments and river-side erosion. This work aims at estimating the load of suspension material in the lower course of river São Francisco (year 2007), after the stabilization of the river discharge following the construction of the Xingó hydroelectric plant, in 1994. In order to determine the river sediment transportation capacity the fundamental elements are concentration, which is measured in the lab by means of the filtration method, and the net discharge as informed by CHESF (Companhia Hidrelétrica do São Francisco). Twelve sampling surveys were carried out of superficial water with the use of the Van Dorn bottle, over the January-December period in 2007, to determine the concentration of suspension material up-stream from the Piaçabuçú town (Alagoas state), with the sampling points being geo-referenced. Discharge and the load carried by the river were compared with historic data base. The current material that is carried by the river is drastically smaller, with a transportation to the sea of only 9,35 x 105 T/year, a reduction of approximately 87% if compared with year 1970. This way, river São Francisco has lost its seasonal and inter-annual variation in its discharge after the construction of the dams which in turn has led to a reduction in the volume of suspension material. The change has also led to an increase in the river-side erosion and it has also increased deposition in the river bed, leading to the development of sand banks as well as to impacts on the aquatic biota. Key-words: River São Francisco – River Discharge – Sediment Concentration – Stabilized Discharge.


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LISTA DE FIGURAS Figuras

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01 – Ciclo Hidrológico....................................................................................................11 02 - Quantificação de água no planeta............................................................................11 03 - Subdivisões da Bacia do São Francisco...................................................................18 04 - Mapa de Altitude da Bacia do São Francisco..........................................................21 05 - Mapa geológico da bacia do São Francisco.............................................................22 06 - Mapa geomorfológico da região do Baixo São Francisco.......................................23 07 - Divisão geomorfológica e vegetativa da foz do rio São Francisco..........................23 08 - Mapas da vegetação da bacia do rio São Francisco.................................................26 09 - Distribuição das vegetações no Baixo São Francisco..............................................27 10 - Demanda de recursos hídricos por região fisiográfica do rio São Francisco...........28 11 - Seqüência das hidroelétricas da Bacia do Rio São Francisco..................................29 12 - Localização dos pontos de coleta.............................................................................32 13 – Equipamento de filtração a vácuo, Bomba de vácuo com Vacuômetro..................33 14 - Sonda Multiparamétrica YSI 6600 e Garrafa Van Dorn..........................................33 15 - Balanças para a determinação do peso dos filtros de amostragem..........................33 16 – Estufas de secagem dos filtros de amostragem.......................................................33 17 - Vazão Defluente em Xingó de janeiro de 2006 a setembro de 2008.......................37 18 - Média mensal das vazões de 2007 fornecidas pela CHESF.....................................38 19 - Comparação das vazões médias interanuais com as fornecida pela CHESF...........38 20 - Médias das concentrações em mg/l em cada mês de coleta.....................................39 21 - Relação entre concentração de sedimentos e vazão.................................................40 22 - Ocorrência de sedimentos em suspensão na Bacia do rio São Francisco................43


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LISTA DE TABELAS Tabelas

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01 - Distribuição da água no planeta...............................................................................12 02 - Dados de área, população e número de municípios da bacia do rio São Francisco.17 03 - Médias de altitude, precipitação, temperatura, período chuvoso e extensão, por região fisiográfica da bacia do rio São Francisco............................................................19 04 - Perfil longitudinal, altitude e vazão do rio São Francisco........................................20 05 - Caracterização e localização das hidroelétricas na bacia do rio São Francisco.......28 06 - Área, população e número de municípios do Baixo São Francisco.........................30 07 - Alterações hidrogeomorfológicas de um rio represado............................................36 08 - Variação da concentração de (MS) ao longo do tempo, no Baixo São Francisco...40 09 – Média mensal das vazões, fluxos diários e cargas mensais e aporte de sedimentos no Baixo São Francisco...................................................................................................41 10 - Dados pretéritos e atuais de aporte fluvial no Baixo São Francisco........................42 11 – Área de drenagem, descarga de água e sedimento (específico) de vários rios no mundo..............................................................................................................................42


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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................10 1.1 A distribuição da água no mundo........................................................................10 1.2 Rios......................................................................................................................13 1.3 Influências de Barragens.....................................................................................13 1.4 OBJETIVOS........................................................................................................14 1.4.1 Objetivo Geral..................................................................................................14 1.4.2 Objetivo Específico..........................................................................................14 1.5 JUSTIFICATIVA................................................................................................15 2. CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO.............................16 2.1 Generalidades......................................................................................................16 2.2 Regiões Fisiográficas...........................................................................................17 2.3 Relevo, Geologia e Geomorfologia.....................................................................20 2.4 Solos (Pedologia) e Irrigação..............................................................................24 2.5 Climatologia........................................................................................................25 2.6 Fitogeografia (Cobertura Vegetal Natural).........................................................25 2.7 Hidrografia..........................................................................................................27 2.8 Usinas Hidrelétricas na Bacia do São Francisco.................................................28 2.9 Aspectos Sócios Econômicos..............................................................................30 3. METODOLOGIA........................................................................................................31 3.1 Método utilizado..................................................................................................31 3.3 Determinação das concentrações e cargas...........................................................31 3.2 Localização dos pontos de coleta........................................................................33 4. RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO..............................................................35 4.1 Influência das barragens nos processos aluviais..................................................35 4.2 Vazões encontradas em Xingó no período estudado...........................................37 4.3 Influências das vazões na produção de sedimentos.............................................39 4.4 Concentração e Carga de sedimentos na bacia do Rio São Francisco.................39 5. CONCLUSÃO.............................................................................................................44 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................45


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1. INTRODUÇÃO

A construção de barragens para a geração de energia elétrica, entre outros fins, normalmente modifica as condições naturais dos cursos d’água, o rio São Francisco é exemplo disso. Essas construções geram redução das velocidades da corrente provocando a deposição gradual de sedimentos e conseqüente assoreamento, erosão marginal, diminuição gradativa da capacidade de armazenamento do reservatório, além de ocasionar problemas ambientais de diversas naturezas. Os sedimentos, partículas sólidas originadas da erosão do solo e das rochas, transportam nutrientes fundamentais para a manutenção da fauna e flora aquática, além de manter a estabilidade das praias a sua jusante. Segundo Lima et al. (2001), os sedimentos são responsáveis pela formação e manutenção de praias de rios, pelo equilíbrio do fluxo sólido e liquido entre os continentes e oceanos, constituem fator fundamental para a dinâmica dos cursos d’água, transportam nutrientes que servem de alimentos para peixes ou para a eutrofização de reservatórios etc. O São Francisco se apresenta no cenário nacional como um rio marcado pela diversificação no uso dos seus recursos hídricos, o que o torna desafiante no que diz respeito ao planejamento adequado para utilização de suas águas. Há na bacia diversas instituições governamentais e não governamentais que atuam com programas, projetos e ações relacionados à questão dos recursos hídricos, entretanto o rio continua em processo de erosão, assoreamento e diminuição das vazões. O presente Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) trata da determinação da carga de material em suspensão, medido através de sua concentração, na região do Baixo São Francisco, em 2007. 1.1 A distribuição da água no mundo A água é responsável pela existência e pela manutenção de toda a vida no planeta, incluindo a regularização térmica do ambiente, a biodiversidade e os ciclos. Devido os seus diversos usos, alimentação, uso doméstico, irrigação, uso industrial e hidroeletricidade, a água funciona como fator de desenvolvimento econômico. Segundo TUNDISI (2003), de 1900 a 2000, o uso total da água no planeta aumentou dez vezes (de 500 km3/ano para aproximadamente 5.000 Km3/ano), em todo o mundo. Cerca de 70% do planeta terra é coberto por água, e os 30% restante são terras emersas. A quantidade de água no planeta há 500 milhões de anos, é praticamente a


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mesma, variando apenas a sua distribuição, através do movimento contínuo e cíclico da água nas fases sólida, líquida e gasosa. Este processo, o chamado “ciclo hidrológico”, figura 1 “é o princípio unificador fundamental de tudo que se refere à água.” (TUNDISI, 2003).

Figura 1 - Ciclo hidrológico. Fonte: <www.cetesb.sp.gov.br/Agua/rios/ciclo.asp>. Acesso em: 15 de junho de 2008.

É através do ciclo hidrológico que ocorre a evaporação, a formação de nuvens e a volta da água a superfície sob a forma de chuva, neblina e neve. Depois, escorrem superficialmente para rios e lagos ou infiltram no subsolo e voltam para o mar, mantendo, o equilíbrio do sistema hidrológico do planeta. De toda água existente no planeta, cerca de 97,5% é salgada, menos de 2,5% é doce, e está distribuída nas calotas polares (68,9%), aqüíferos (29,9%), rios e lagos (0,3%), e (0,9%) outros reservatórios. O total de água da Terra e a distribuição de água doce no planeta podem ser observados na figura 2 e tabela 1 apresentados a seguir.

Figura 2 - Quantificação de água no planeta e distribuição de água doce. Fonte: Introdução ao Gerenciamento de Recursos Hídricos, (2000).


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A tabela 1 mostra a distribuição da água no planeta, deixando evidente o contraste existente entre os volumes de água doce e salgada, e entre águas subterrâneas e os pequenos volumes disponíveis em rios e lagos. Tabela 1 - Distribuição da água no planeta, áreas e volumes totais.

A água é um recurso natural renovável, além de elemento vital da vida no planeta. Em comparação com outros recursos naturais, ela, tem uma capacidade de se renovar rapidamente. Entretanto ainda, muito se fala em escassez de água potável no mundo, como sendo um grande problema ambiental e socioeconômico. Estes fatos se tornam ainda mais preocupantes, quando se observa à má distribuição desta na superfície terrestre, o desperdício, a poluição e a degradação de mananciais e reservatórios naturais. Apesar de depender da água para sobreviver e se desenvolver economicamente, os seres humanos, continuam a poluir e degradar este recurso através do despejo de resíduos sólidos e líquidos em rios, lagos, barragens e oceanos, além de deteriorar sistematicamente as matas ciliares, que ajudam na renovação, qualidade e quantidade da água.


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1.2 Rios Os rios são cursos naturais de água doce, com canais definidos e fluxo permanente ou sazonal para um oceano, lago ou outro rio (Teixeira, 2000). Os rios nascem nas regiões mais elevadas do relevo e despejam suas águas em outro rio, num lago ou mesmo no oceano, e tem como uma das principais funções, o transporte de material erodido do continente para o oceano. Os rios constituem os agentes mais importantes no transporte dos materiais intemperizados das áreas elevadas para as mais baixas e dos continentes para o mar, ou seja, os rios funcionam como canais de escoamento, dentro dos processos aluviais, como: erosão; transporte; e sedimentação (Christofoletti, 1980). Os processos de erosão, desgaste mecânico ou químico provocado pela água ou pelo material transportado, transporte, deslocamento do material intemperizado pelo escoamento superficial, e a deposição do sedimento, devido à redução da velocidade e do grau de turbulência da corrente, ocorrem nos rios, em condições naturais a fim de se manter-se em equilíbrio no ambiente. Nas condições de equilíbrio, o rio é capaz de transportar todo material fornecido pelas vertentes, ou seja, aquelas formadas provenientes da erosão fluvial e aquelas providas das enxurradas nos processos pluviais, (Bigarella, 2003). Segundo Milliman (1991), os rios contribuem com aproximadamente 70% do aporte total mundial de sedimentos para o oceano. Segundo Medeiros (2003), os rios, além de sedimentos, transportam elementos biogênicos como nitrogênio, fósforo e silicato, tanto na forma orgânica quanto na inorgânica, que são essenciais para a manutenção da produtividade biológica marinha. Para o entendimento deste trabalho, fica conhecido que sedimento refere-se ao material em suspensão e é a quantidade de material particulado derivado de rochas, de pequena granulometria (silte e argila) ou materiais biogeoquímicos, que se mantêm em suspensão pela energia da corrente de água, pelas componentes verticais e horizontais. Segundo Cristofolleti (1981), nos rios brasileiros, a carga em suspensão é relativamente pequenas, quase sempre inferiores a 100mg/l. 1.3 Influências de Barragens A construção de barragens em rios implica consequentemente em mudança nas condições naturais do curso d’água. De forma geral, uma barragem reduz a velocidade


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da corrente e a quantidade de sedimentos transportados, desenvolvendo uma biota lêntica na barragem com perda de espécies e solos agrícolas e empobrecimento da fauna a jusante, com alterações nos pulsos de inundações que alteram o transporte de nutrientes e a turbidez da água, além de provocar o deslocamento de um grande contingente populacional gerando impactos sócio-ambientais. Estima-se que este deslocamento populacional, devido à construção de grandes barragens, é cerca de 40 a 80 milhões de pessoas no mundo (World Commission on Dams, 2000). No Brasil, nos últimos 30 anos cerca de um milhão de pessoas perderam suas terras por conta da construção de barragens, (Movimento dos Atingidos por Barragens - MAB, 2004). De acordo com dados oficiais, a construção da Barragem de Sobradinho, no rio São Francisco provocou um deslocamento, de 60 mil pessoas de uma área alagada de 4.214 km². A construção de uma barragem, segundo Medeiros (2003), envolve o represamento de água em reservatórios que, em função do aporte fluvial de nutrientes e sedimentos a montante, acumulam e transformam estes materiais ao longo do tempo. Com isso ocorre uma maior deposição de sedimentos dentro dos reservatórios e uma diminuição na sua vida útil, um maior tempo de residência da água, uma maior concentração de nutrientes no reservatório, e uma diminuição a jusante de oxigênio dissolvido, transporte de nutrientes e turbidez e alteração dos pulsos de inundação. Atualmente as barragens servem para geração de energia elétrica, fornecimento de água para consumo humano, uso industrial e para irrigação de plantas, além de piscicultura e lazer social em seu reservatório. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo Geral: - Determinar a carga de material em suspensão (MS) no Baixo São Francisco (período 2007). 1.4.2 Objetivos Específicos: - Comparar a carga atual de material em suspensão (MS) com dados pretéritos; - Relacionar a vazão com a concentração e carga de sedimentos; - Relacionar a concentração de material em suspensão (MS) com dados pretéritos; - Comparar o aporte fluvial do São Francisco com outros rios de porte semelhante.


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1.5 JUSTIFICATIVA Nos últimos anos, uma série de impactos ambientais tem sido relatada no Baixo São Francisco, como resultante das sucessivas intervenções humanas, principalmente das construções e operações das usinas hidroelétricas localizadas rio acima. Com a construção das barragens, para a geração de energia elétrica, o São Francisco vem sofrendo alteração no seu regime hidrossedimentológico, especialmente ao longo do seu médio e baixo curso, com a diminuição da concentração e carga de sedimentos. Essa condição pode ser observada pela turbidez da água e pela perda da qualidade da vida aquática. A perda da variabilidade interanual e sazonal da vazão no Baixo São Francisco têm provocado alterações nos pulsos de inundação, assoreamento e exposições dos taludes marginais, prejudicando sensivelmente à população ribeirinha, com a diminuição da biodiversidade aquática nativa e produção pesqueira. A variabilidade interanual de produção de sedimentos pode ser correlacionado com a vazão e a precipitação, variáveis antrópicas e naturais. Estudos hidrossedimetológicos em bacias hidrográficas são de fundamental importância para a análise de implantação e execução de atividades econômicas além de ajudar na manutenção e operação de hidrovias.


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2. CARACTERIZAÇÃO DA BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO 2.1 Generalidades O São Francisco é conhecido como rio da Integração Nacional, por fazer a ligação da região Sudeste, a partir de Minas Gerais com a região Nordeste brasileira, desaguando no oceano Atlântico, entre os estados de Alagoas e Sergipe, ou seja, une duas das principais regiões do país, além de subsidiar a vida econômica dessas regiões com o fornecimento de energia gerado em sua bacia. O rio nasce no Chapadão da Zangaia, a 1.428 metros de altitude, no município de São Roque (MG) onde foi criado o Parque Nacional da Serra da Canastra, em 1972, para proteção de sua nascente. Nessa região não há mais vegetação, sendo praticamente uma planície varrida por fortes ventos, quase desértica. O rio corta cinco estados, já sua bacia hidrográfica abrange sete Estados da Federação, Minas Gerais, Bahia, Goiás e o Destrito Federal, Pernambuco, Sergipe e Alagoas. Percorrendo regiões com as mais diversas condições sócio-ambientais, ou seja, o rio se modifica em seu percurso, com volume hídrico e usos diferenciados da água: energia; consumo; lazer; turismo; e piscicultura. Segundo Medeiros (2003), o rio São Francisco atravessa uma longa depressão encravada entre o Planalto Atlântico e as Chapadas do Brasil Central, seguindo a orientação sul-norte até aproximadamente a Cidade de Barra, quando dirige-se para nordeste até atingir a cidade de Cabrobó, quando inflete para sudeste para desembocar no Oceano Atlântico. Segundo a Agência Nacional de Águas (2004), o rio São Francisco é o terceiro maior rio do Brasil, com uma extensão de aproximadamente 2.700 km e descarrega uma média de 2.810m3/s no Oceano Atlântico, além de sua bacia hidrográfica possuir uma área de 639.219 km2, onde habitam cerca de 13 milhões de pessoas, que correspondem a 8% da população do país. Segundo Medeiros (2003, subprojeto 1.1B) a área da bacia corresponde a 7,5% do território nacional, sendo cerca de 83% dessa área pertencente aos estados de Minas Gerais e Bahia, 16% de Pernambuco, Alagoas e Sergipe e 1% de Goiás e Destrito Federal, além de sua bacia está localizada entre 7º e 21° de latitude S, e 35º a 47° de longitude W. A tabela 2 resume os dados de Área, população e número de municípios, por unidade da federação, na bacia do São Francisco.


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Tabela 2 - Dados dos estados pertencentes à bacia do rio São Francisco.

Fonte: IBGE-CENSO 2000/ANA/GEF/PNUMA/OEA, Apud, ANA 2003A.

Passando por grande parte do semi-árido nordestino, o rio São Francisco tem grande importância na economia e na cultura dos povoados ribeirinhos e das cidades do seu entorno, pois subsidia com sua fauna o alimento necessário para a população, além dos festejos promovidos pelas crenças religiosas dos pescadores. Além de extensa, 2700 km, a bacia do rio São Francisco é muito diversificada, com uma grande variedade de vegetações, ecossistemas e características humanas. O rio também se modifica em seu percurso, com volume hídrico e usos diferenciados. Atualmente a bacia do rio São Francisco tem se caracterizado por apresentar um grande numero de barragens que servem para geração de energia elétrica, irrigação, piscicultura e lazer, ao longo de seu curso. Segundo Ramos (2003), cerca de 85% da água do São Francisco tem origem nos cerrados e 72% de sua vazão advém do Estado de Minas Gerais. Apesar de atravessar, em sua maior extensão, uma região sujeita ao fenômeno de seca, o Rio São Francisco é perene, pois suas nascentes, bem como as de seus principais afluentes, estão situadas em regiões de chuvas regulares, segundo Godoy (2003). 2.2 Regiões Fisiográficas A bacia do São Francisco compreende os estados de Minas Gerais, Bahia, Goiás, Pernambuco, Sergipe, Alagoas e Distrito Federal, estando compreendida entre as latitudes 7º00’ e 21º00’ Sul e longitudes 35’00 e 47º40’ W. A bacia do rio São Francisco é tradicionalmente subdividida em quatro grandes trechos, ou regiões fisiográficas, segundo a CODEVASF (1975) apud Medeiros (2003, p. 33) e são denominadas de montante para jusante de: Alto; Médio; Sub-Médio e o Baixo São Francisco, como são mostradas na figura 3.


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Figura 3 - Subdivisões da BSF, em detalhe a área de estudo. Fonte: Adaptado de Junqueira (2002).

• Alto São Francisco: se estende da nascente, localizada na Serra da Canastra, no município de São Roque de Minas, em Minas Gerais, até a cidade de Pirapora, no mesmo estado. Nesta região está contida a Usina Hidroelétrica de Três Marias. Há além de atividades mineradoras e siderúrgicas, uma grande concentração urbano-industrial na região metropolitana de Belo Horizonte e atividade agrícola correlata. Segundo Medeiros (2003), nesse trecho acumulam-se 75 % de seu suprimento de água, antes de correr por 1.800 km na direção norte através de uma das regiões mais áridas do Brasil. Segundo Junqueira (2002), a região apresenta clima tropical úmido, com chuvas no verão, cerca de 60% do total, e inverno seco. As precipitações médias anuais variam de 1.000 a 1.500 mm e a temperatura média situa-se em torno de 23° C. •

Médio São Francisco: é o trecho de maior extensão compreendido entre as

cidades de Pirapora (MG) e Remanso (BA), localizada ás margens do reservatório de Sobradinho. Embora pouco modernizada, essa área é dominada pela atividade pecuarista, além do crescente desenvolvimento da atividade agrícola moderna e a introdução das agroindústrias. Esse é um trecho navegável, e é onde se encontra os maiores afluentes. O clima predominante é do tipo Aw, quente e úmido, transcorrendo para um clima de semi-árido, BShw, onde a estação chuvosa é irregular nos meses de novembro a abril.


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• Sub-Médio São Francisco: está localizada entre Remanso (BA) e Paulo Afonso (BA), e é parcialmente navegável. Abrange áreas dos estados da Bahia e Pernambuco. Na região de Petrolina (PE) e Juazeiro (BA), ocorrem grandes perímetros irrigados com tecnologias modernas, entretanto, o espaço restante é voltado para a atividade pecuária e a agricultura de subsistência. A região do Sub-Médio apresenta características de semi-árido, clima BShw, ou seja, temperatura elevado e precipitação inferior a evaporação. •

Baixo São Francisco: é a região que se estende de Paulo Afonso à foz, no oceano

Atlântico, fazendo a divisa entre os municípios de Piaçabuçú (AL) e Brejo Grande (SE). Segundo Costa (2003), essa região encontra-se localizada entre as coordenadas geográficas de 8º e 11º latitude sul e 36º a 39º longitude oeste, constituindo-se na região mais oriental da bacia. O Baixo São Francisco ocupa uma área total de 30.337km2, equivalente a 5% da área da Bacia do São Francisco, sendo à menor porção das quatro subdivisões da bacia (Junqueira, 2002). Essa região é caracterizada por afluentes intermitentes ou temporários em sua maioria, vazões regularizadas pelos reservatórios de Paulo Afonso, Moxotó e Xingó, além da agricultura de subsistência e atividade agropecuária. Bernardes (1951), utilizando a classificação de Köppen, adaptada ao Brasil, demonstrou que o clima do Baixo São Francisco é o AS’ (quente e úmido, com chuvas

de inverno). Algumas características geográficas da bacia do Rio São Francisco, com sua subdivisão, encontram-se na tabela 3. Tabela 3 - Médias de altitude, precipitação, temperatura, período chuvoso e extensão, da BSF.

Fonte: Sato & Godinho (1999), apud Costa (2003).


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2.3 Relevo, Geologia e Geomorfologia O relevo é o resultado das forças endógenas e exógenas que agem em conjunto, formando e modelando a superfície terrestre. Na bacia do São Francisco encontramos planalto (regiões mais altas), planícies (regiões mais baixas), chapadas, regiões de serras e morros e cânions (Baixo São Francisco). O rio São Francisco nasce numa altitude de 1.600m, na Serra da canastra em Minas Gerais. É tipicamente um rio de Planalto. A maior parte do seu curso encontra-se entre as altitudes 400 e 600 metros, sendo interrompido por muitas quedas d’água, no seu curso superior e inferior, como pode ser observado na tabela 4. Tabela 4 - Perfil longitudinal, altitude e vazão do rio São Francisco.

Fonte: ANA (2004), Subprojeto 4.5C.

A região do Baixo São Francisco destaca-se pela presença de um “canyon” que se inicia na cidade de Paulo Afonso (BA), e se estende por cerca de 100 km em forma de cachoeiras por leitos de rochas cristalinas até as proximidades da cidade de Pão de Açúcar (AL), onde é interrompido pela barragem da usina hidroelétrica de Xingó. Daí para a foz é um percurso de cerca de 165 km, e o rio começa a se apresentar com menor


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declividade, formando assim meandros. A figura 4 demonstra a variação da altitude na bacia do rio São Francisco.

Figura 4 - Mapa de altitude da BSF. Fonte: Fonte: Adaptado de (Hermuche, 2002), Subprojeto 4.1C.

Segundo Medeiros (2003), na geomorfologia do Baixo São Francisco, destaca-se a planície costeira com altitude inferior a 100 m e os tabuleiros costeiros da Formação Barreiras com altitudes entre 100 e 200 m. De forma geral, a geologia da bacia do São Francisco pode ser dividir em terrenos cristalinos e sedimentares. Nesta divisão, os terrenos sedimentares incluem as bacias sedimentares, coberturas detrito-lateríticas, depósitos colúvio-eluviais e aluviões. Na figura 5, as áreas ocupadas pelo embasamento cristalino estão localizadas, predominantemente, na margem direita do Alto e Médio São Francisco e, em ambas as margens, na região do Baixo São Francisco.


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Figura 5 - Mapa geológico da bacia do São Francisco. Fonte: ANA (2004), Subprojeto 4.5C.

Os terrenos cristalinos perfazem cerca de 57% da área da bacia do São Francisco, enquanto que os terrenos sedimentares representam aproximadamente 43%. Esses terrenos, via de regra, possuem boa capacidade de armazenamento de água, favorecendo a infiltração da água e reduzindo as vazões máximas nas calhas dos cursos de água devido à boa permeabilidade e porosidade das rochas. Já os terrenos cristalinos, possuem pouca capacidade de acumulação e favorecem a rápida saturação e ao incremento do escoamento superficial, favorecendo as maiores vazões de pico. A geomorfologia da área de estudo se inicia dentro de um escudo exposto do Patamar Colinoso Marginal até Propriá (SE), daí começa a Bacia sedimentar com predominância dos tabuleiros da Formação Barreiras, do período Terciário, onde se estende até Penedo (AL), aí se localiza o vértice interno da região deltaica com campos de areias e remanescentes de dunas vegetadas (Oliveira, 2003). A figura 6 localiza a geomorfologia do Baixo São Francisco por município.


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Figura 6 - Mapa geomorfológico da região do Baixo São Francisco. Fonte: Fontes (2003).

A Planície Quaternária com feição deltaica é formada por depósitos de origem marinha, lacustre e eólica. Essa planície é atravessada por um canal fluvial ativo, que contêm barras arenosas migrantes e ilhas no seu leito, como pode ser observado na figura 7 com as principais feições de sua foz.

Figura 7 - Divisão geomorfológica e vegetativa da foz do São Francisco. Fonte: Oliveira (2003).


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2.4 Solos (Pedologia) e Irrigação Os solos da bacia do rio São Francisco são bastante variados, revelando suas múltiplas origens geológicas (variedade litológica). Sua textura varia entre arenoso e argiloso, sendo relativamente pobres com baixa e média fertilidade natural na região de cerrado. Sua maior porção é própria para pastagens e reflorestamento, com restrições para o uso agrícola devido à escassez de água, na região do semi-árido e caatinga, Médio e Baixo curso. Para Junqueira (2002), de forma geral, o Baixo São Francisco apresenta dois tipos pedológicos de oeste para leste, o primeiro localizado entre as cidades de Paulo Afonso (BA) e Propriá (SE), e têm três tipos diferentes de solos, os litólicos, os Planossolos Solódicos e os Bruno não-Cálcicos, já o segundo localiza-se a jusante da cidade de Propriá (SE) e vai até a foz no oceano Atlântico com as Areias Quartzosas Marinhas, Areias Quartzosas, Solos Indiscriminadas de Mangue, Podzólicos, Podzol, Latossolos, Solos Aluviais e Gleis Pouco Úmidos. A bacia do rio São Francisco apresenta climas ideais para a irrigação, porém o déficit hídrico (diferenças acumuladas entre a evapotranspiração potencial e a precipitação – menor valor, durante determinado período) é acentuado por causa da precipitação insuficiente e irregular. Segundo Junqueira (op cit), dentre as atividades produtivas encontradas no Baixo São Francisco há o predomínio da agricultura de sequeira e irrigada (cana, feijão, milho, mandioca, algodão, sisal, banana, abacaxi, fumo, hortaliças e café) e pecuária extensiva. Segundo Oliveira (2003), as atividades agrícolas intensivas no Baixo São Francisco, é praticamente inexistente, portanto sua influência no comportamento sedimentológico é ínfima. Os problemas relacionados à concentração de material em suspensão no Baixo São Francisco estão associados à cascata de barragens que absorve quase toda carga de sedimentos formados no alto e médio curso. A bacia do São Francisco tem uma área de cerca de 64.000.000 de hectares, sendo 25.6 milhões (40%) de terras aptas para a agricultura (Ramos, 2003). O uso do solo da região do Baixo São Francisco está associado principalmente à agricultura e em segundo plano pela pecuária, sendo esta última um pouco mais afastada da planície costeira, adentrando para o interior.


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Nos últimos anos, as áreas irrigadas do semi-árido sofreram significativas transformações, principalmente no que diz respeito às culturas ali produzidas atualmente como a soja, uva, café entre outras. Do total de terras aptas para a irrigação, na bacia do São Francisco, apenas 300.000 hectares são irrigados, o que representa apenas 10% do potencial de áreas aptas para a irrigação, sendo 74.000 hectares correspondentes a projetos públicos (Vale do São Francisco, 2002b), (Ramos, 2003). 2.5 Climatologia A bacia do São Francisco nasce numa região úmida, com orientação sul-norte, até aproximadamente a cidade de Barra, depois dirigi-se para nordeste, até a cidade de Cabrobó (PE), onde percorre zonas secas, e só então emboca para sudeste, chegando ao baixo curso, próximo ao litoral, em uma zona um pouco úmida. Com isso pode-se observar uma variedade pluviométrica decorrente da posição da bacia em relação aos sistemas de circulação atmosférica. Devido à grande extensão de seu vale, a bacia do São Francisco possui climas bastante diversificados. Há na bacia três tipos predominantes de clima: Tropical Úmido (Planaltos Interiores); Tropical Semi-Árido (Planícies do Médio e Sub-Médio); e Tropical Semi-Úmido na região Costeira (Guimarães & Bragança, 2003), local do presente estudo. No Baixo São Francisco as temperaturas são de 17ºC a 28ºC segundo Souza e Lima (2000), apud Medeiros (2003). O período chuvoso da região Semi-Árida do Baixo São Francisco tem início em março e se estende até agosto, ou seja, a maior concentração está no período de inverno, com precipitação média anual de 500 mm. Essas variações climáticas ocorridas ao longo da bacia do São Francisco afetam as precipitações no Alto e Médio curso, locais onde determinam o escoamento do rio. 2.6 Fitogeografia (Cobertura Vegetal Natural) De forma geral, a vegetação predominante na bacia do rio São Francisco é o cerrado (vegetação característica de áreas que possuem duas estações do ano bem definidas: uma chuvosa e uma seca) e a caatinga, ocorrendo também à floresta tropical e a mata seca em menor proporção (Guimarães e Bragança, 2003). A floresta tropical foi devastada quase que totalmente pelas pastagens e pelo uso agrícola, aumentando a produção de sedimentos e intensificando os processos erosivos.


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Entretanto, ainda há fragmentos de florestas, pequenas matas de serra, mangues e vegetação litorânea. A figura 8 mostra o mapa da vegetação na bacia do São Francisco.

Figura 8 - Mapas da vegetação da BSF. Fonte: (Hermuche, 2002), Subprojeto 4.1C.

No Baixo São Francisco as vegetações predominantes são a caatinga no trecho mais alto; e a mata, na região costeira, com vegetação litorânea (vegetação de mangue e dunas), na região de sua foz, como mostra a figura 9.


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Figura 9 - Distribuição das vegetações no Baixo São Francisco, Junqueira (2002).

2.7 Hidrografia O São Francisco possui 168 afluentes, entre rios, riachos, ribeirões, córregos, e veredas, dos quais 99 são perenes e 69 intermitentes. O rio possui 36 tributários principais dos quais 19 são perenes. No Baixo São Francisco, entre Alagoas e Sergipe, quase que não há ligação com rios de médio e pequeno porte, que possa aumentar significantemente sua vazão. Com uma disponibilidade de 64,4 bilhões de m3ano-1, o rio São Francisco responde por 69% das águas superficiais do Nordeste. A demanda de água na bacia é de 224 m3/s em seus vários usos. Deste valor, 28 m3/s (12,5%) são derivados ao abastecimento urbano; 160 m3/s (71,4%) para a irrigação; 7 m3/s (3,1%) para a dessedentação de animais e 29 m3/s (13%) para a atividade industrial (ANA, 2002b), apud Ramos (2003). A figura 10 mostra a divisão do uso dos recursos hídricos da bacia, por região fisiográfica, deixando evidente a maior utilização dos recursos na irrigação.


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Figura 10 - Distribuição do uso de água por região fisiográfica. Fonte: ANA (2003), Subprojeto 4.5A.

O Médio, o Sub-Médio e o Baixo São Francisco têm os maiores aproveitamentos dos recursos hídricos na irrigação, ao contrário do Alto São Francisco que apresenta a maior parte dos recursos hídricos na área urbana. 2.8 Usinas Hidrelétricas na Bacia do São Francisco A partir de 1950 foram construídas várias barragens ao longo do rio São Francisco (Tabela 5), com a finalidade de geração de energia hidroelétrica. Segundo Oliveira (2003), o rio São Francisco tem uma vazão média anual de 2.850 m3/s, apresentando uma das maiores descargas liquidas do Brasil, porém o rendimento de sedimento por área é um dos menores, devido à construção de barragens em cascata. Tabela 5 - Caracterização e localização das usinas nas regiões fisiográficas do rio São Francisco.

Fonte: Medeiros (2003), Subprojeto 1.1 B.

De montante para jusante, as principais usinas hidrelétricas em operação no rio São Francisco são: Três Marias, Sobradinho, Itaparica (Luis Gonzaga), Moxotó (Apolônio Sales), Paulo Afonso 1, 2 e 3, Paulo Afonso 4 e Xingó. Das usinas citadas, apenas Três Marias, Sobradinho e Itaparica possuem reservatórios de regularização.


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A bacia do São Francisco tem um potencial hidroelétrico da ordem de 26.346 MW, sendo que, até dezembro de 1997, 9.290 MW, já haviam sido instalados e estavam em operação, situação que persiste até 2002, e hidroelétricas com capacidade de geração de 1 MW estavam em construção (Ramos, 2003). O volume de água acumulado nos reservatórios do rio São Francisco é de aproximadamente 68 bilhões de m3, sendo Sobradinho responsável por cerca de 50% do volume total dos reservatórios do rio São Francisco e Xingó apresenta apenas 6% do volume total, segundo Costa (2003). A Figura 11 mostra a seqüência das barragens e o aproveitamento hidrelétrico do rio São Francisco.

Figura 11 - Seqüência das barragens e aproveitamento hidrelétrico da Bacia do Rio São Francisco. Fonte: Boletim de Monitoramento dos reservatórios do São Francisco. ANA, 2008.

Obras de engenharia em canais fluviais afetam não só a área de influência direta, mas toda a bacia. O rio São Francisco, um dos principais rios brasileiros e o principal rio da região Nordeste, tanto pela sua importância hídrica como pelo desenvolvimento gerado nessa região é exemplo disso, pois sofre a alteração no regime hidrossedimentológico, com a construção, operação e manutenção das hidroelétricas e hidrovias impactando a qualidade de vida da população ribeirinha e da biota da região. Um rio natural possui uma dinâmica hidrológica própria que resulta em uma morfologia peculiar. Qualquer modificação sofrida por este rio, a exemplo da construção de uma barragem, resulta em uma mudança significativa no seu regime hidrológico, sobretudo, em seu segmento a jusante (Coelho, 2008). As barragens alteram a forma do canal e a capacidade de transporte, causando aumento no fornecimento de sedimentos para o reservatório e conseqüente


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assoreamento, em virtude da mudança da água corrente pára água parada (lótica lêntica) e a jusante, erosão marginal, vazão regularizada e deposição de sedimentos (assoreamento). Ao acumular água durante a estação chuvosa, estas represas alteram, expressivamente, a vazão normal do rio e de seus tributários (Lima et al., 2001). Ocorrendo a liberação em grande escala da água represada, (aumento da vazão), esta lavará a calha do rio e transportará o material já depositado. Entretanto, o aumento da vazão associado à retirada da mata ciliar e atividades agrícolas na bacia, levará a modificação da descarga sólida, ou seja, atividades ligadas ao uso da terra, práticas agrícolas indevidas e urbanização colaboram com o assoreamento e a erosão marginal. 2.9 Aspectos Sócios Econômicos As principais cidades da bacia do rio São Francisco são: Belo Horizonte, Betim e Divinópolis (MG); Paulo Afonso e Juazeiro (BA); Petrolina em (PE); Arapiraca e Penedo em (AL) e Propriá (SE). A bacia do São Francisco com cerca de 640.000 km2 e 13 milhões de habitantes (cerca de 8% da população brasileira) é uma das mais importantes do Brasil. A maior parte dessa densidade demográfica situa-se no Alto e Médio São Francisco, com cerca de 80% da população. A tabela 6 apresenta as principais contribuições de cada estado do Baixo São Francisco como a área, a população e a densidade demográfica, deixando evidente que o Estado de Alagoas é o principal estado do Baixo São Francisco, com maior área, quantidade de municípios, população e densidade demográfica. Tabela 6 - Contribuição em área, população e número de municípios do Baixo São Francisco.

Fonte: Junqueira (2002).


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3. METODOLOGIA Foi realizada revisão bibliográfica e pesquisa na internet sobre concentração e carga de material em suspensão, características fisiográficas da bacia do rio São Francisco e impactos na construção de barragens, além dos trabalhos publicados pela ANA/GEF/PNUMA/OEA, teses e publicações de terceiros sobre o tema. A área escolhida para a aquisição de amostras no ambiente fluvial, com o objetivo de calcular a concentração e consequentemente a carga de sedimentos em suspensão, foi à região a montante da cidade de Piaçabuçu (AL). Foram realizadas dose expedições para a aquisição das amostras de água, entre janeiro e dezembro de 2007, com um barco tipo traineira. As amostras foram coletadas a uma profundidade de sub-superfície, ou seja, em torno de 40 cm abaixo da linha da água com garrafa tipo Van Dorn. 3.1 Método utilizado O método de Strickland e Parsons (1972) foi utilizado para a quantificação e análise das concentrações de material em suspensão. Esse método foi escolhido em função da analise a ser feita, da quantidade dos sedimentos presentes na amostra e da qualidade do sedimento (Carvalho, 1994), e consiste na filtração da amostra com volume de água e peso do filtro conhecidos, sendo este lavado para a retirada dos sais e pesado novamente. 3.2 Localização dos pontos de coleta Os pontos de coleta, das doze expedições, foram georreferenciados com um GPS do tipo GARMIN e-trex modelo 75. Foram dois pontos de coletas, os resultados de concentração de material em suspensão encontrados foram divididos para chegar a uma média. Todos os resultados apresentados são uma média a partir desses pontos (780500E - 8848375N e 779334E – 8847584N). A figura 12 indica os pontos de coletas.


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Figura 12 – Localização dos pontos de coleta. As amostras coletadas foram refrigeradas e levadas para o Laboratório de Hidroquímica do LABMAR / UFAL. Durante todo o processo, as amostras (filtros), não podem ser trocadas, nem absorver umidade. As etapas do processo de filtração são as determinações do volume da amostra, as pesagens dos filtros limpos, filtragem das amostras, pesagem dos filtros utilizados e o cálculo dessas variáveis. Os instrumentos utilizados para a determinação de material em suspensão são: •

Pinças achatadas e sem serras;

Bomba de vácuo associada a um vacuômetro;


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Filtros pré-pesados de membrana ou fibra de vidro;

Caixas plásticas para armazenar os filtros;

A média do peso final, menos a média do peso inicial do filtro

pode ter um valor positivo ou até negativo. 3.3 Determinação das concentrações e cargas O cálculo para a determinação da concentração é dado pela fórmula abaixo: (P2 – P1 + X) x 106 = mg/l, ou seja, é o peso seco do material particulado em V

suspensão. Onde:

P2 (g) é o peso do filtro com material particulado; P1 (g) é o peso do filtro limpo; V (ml) é o volume da amostra filtrada; X é a correção em branco. As figuras 13, 14, 15 e 16 mostram alguns equipamentos utilizados em laboratório, na determinação da concentração do material em suspensão.

Figura 13 e 14 - Equipamento de filtração completa a vácuo, e bomba de vácuo com vacuômetro, Sonda Multiparamétrica YSI 6600 (medição de salinidade e pH), e Garrafa Van Dorn.

Figuras 15 e 16 - Balanças e Estufas, respectivamente, que serve para pesar e secar os filtros utilizados nas análises, para determinação da concentração de material em suspensão.


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Os dados de vazão utilizados neste trabalho foram disponibilizados pela Companhia Hidroelétrica do São Francisco (CHESF) que é responsável por suas coletas, na região amostrada. Segundo Carvalho (1994), a velocidade das partículas de sedimentos numa determinada área é considerada igual a velocidade da corrente, e constante durante um determinado período. Com os resultados de concentrações definidos, através de amostragem mensal, quantificou-se a carga de material em suspensão multiplicando a concentração encontrada com a vazão do rio fornecida pela CHESF, ou seja, CTm = Cm X Q, onde: CTm = carga de sedimentos em suspensão (T/ano) Q = vazão do rio (m3/s) Cm = Concentração individual de cada média de sedimento em suspensão (mg/l). Com a concentração de sedimentos em suspensão calculada, através de amostragem mensal, esta é assumida como média mensal, por não se ter mais coletas referentes há esse mês, e assim estimada as cargas diárias do material m (toneladas/dia), segundo a expressão a seguir: Qm = 0,0864 * Cm * Q , onde Qm é a carga diária em toneladas, e a constante a seguir é o fator de conversão para toneladas. A carga total mensal é obtida pela multiplicação da carga diária Qm pelo número de dias do mês em questão. Já a carga anual é o somatório das cargas mensais.


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4. RESULTADOS OBTIDOS / RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Influência das barragens nos processos aluviais A construção de grandes barragens provoca o rompimento do equilíbrio longitudinal do rio. Praticamente, todo barramento do canal fluvial interfere no seu sistema lótico (correntezas) passando a ser um sistema com características lênticas (ou de águas semi-paradas) no reservatório (Coelho, 2008). Esse tipo de interferência gera uma série de efeitos em cadeia que, dependendo da magnitude e área de abrangência, pode ser irreparável (Cunha, 1995). A produção de sedimentos de uma bacia hidrográfica dependente da geologia, erosão das margens, escoamento das águas da chuva com o carreamento de sedimentos, das características de transporte de sedimento nos cursos d’água, e da ação humana, ou seja, é resultante das características naturais da área de contribuição e da influencia antrópica da mesma. Os sedimentos retidos na barragem produzirão modificações da fauna e flora do ambiente. A água limpa que escoa para jusante da barragem, já sem os nutrientes que o sedimento transporta, provocará modificações na fauna e flora, com reflexos ambientais em todo o curso d’água, especificamente na foz (Carvalho et al, 2000). A formação do estuário e delta no mar poderá sofrer grandes transformações ambientais (Carvalho, 1994). Os principais fatores que afetam a produção de sedimentos na área de drenagem são (ICOLD, 1989): • Precipitação - quantidade, intensidade e freqüência; • Tipo de solo e formação geológica; • Cobertura do solo (vegetação, rochas aparentes e outros); • Uso do solo (práticas de cultivo, pastagens, explotação de florestas, atividades de construção e medidas de conservação); • Topografia (geomorfologia); • Natureza da rede de drenagem – densidade, declividade, forma, tamanho e conformação dos canais; • Escoamento superficial; • Características dos sedimentos (granulométricas, mineralógicas e outras.); • Hidráulica dos canais.


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Brandt (2000) chama atenção para dois efeitos relacionados às mudanças no regime hidrológico do rio, a jusante das barragens. O primeiro diz respeito ao fluxo de água (efeitos semelhantes aos padrões de liberação) e o segundo ao fluxo de sedimento, ambos interagindo de acordo com a particularidade de cada represa, determinando, por sua vez, mudanças nos processos morfológicos do canal após a barragem. A tabela 7 a seguir, evidencia os principais impactos de barragens ao longo de todo o rio represado, ou seja, antes, durante e após uma barragem. Tabela 7 - Alterações hidrogeomorfológicas de um rio represado.

As barragens alteram o regime hidrológico do rio, modificando a vazão líquida e a sólida, pois retém grande parte dos sedimentos que seriam transportados para a região


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costeira. Dessa forma a concentração de material em suspensão aumenta à medida que se desloca do Baixo para o Sub-Médio e Alto São Francisco. 4.2 Vazões encontradas em Xingó no período estudado A operação das usinas hidrelétricas da bacia do rio São Francisco atua no sentido de regularizar as vazões do rio, isto é, acumula a água em excesso nos reservatórios, para atender a demanda no período seco e chuvoso, além de atenuar os efeitos de enchente a jusante. A figura 17 mostra as vazões afluentes, defluentes e vertidas na usina hidrelétrica de Xingó no período de janeiro de 2006 a setembro de 2008.

Figura 17 - Vazão Defluente em Xingó de janeiro de 2006 a setembro de 2008. Fonte: ANA, 2008.

Onde: Vazão Afluente é a que chega a uma referência (relativa a um rio, reservatório, etc) na unidade de tempo; Vazão Defluente é a turbinada pela usina hidroelétrica, ou seja, é o volume de água que sai de uma seção de referência (relativa a um rio, reservatório, etc.) na unidade de tempo; e Vazão Vertida é a vazão descarregada através dos vertedores e/ou válvulas de fundo de um aproveitamento hidráulico. O aumento sazonal das vazões em Pão de Açúcar, Baixo São Francisco, tem uma relação direta com o aumento da vazão em Divinópolis (MG), Alto São Francisco, com defasagem de dois meses do alto para o baixo curso, respectivamente. Portanto, as oscilações climáticas que afetam o alto e médio curso do rio, comprometem o nível das águas a jusante desses trechos, principalmente no baixo curso. A figura 18 indica as médias mensais das vazões encontradas no ano de 2007, se apresentando de forma heterogênea, com grandes variações entre meses de janeiro a


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abril. Os dados fornecidos pela CHESF, médias diárias das vazões da usina hidroelétrica de Xingó, auxiliaram nas análises da carga de material em suspensão.

Figura 18 - Média mensal das vazões de 2007 fornecidas pela CHESF.

Com a implantação das usinas hidroelétricas ao longo dos anos, podem-se decompor as vazões em quatro séries temporais ou estágios, Medeiros (2003). A primeira vai de 1938 a 1973, a segunda vai de 1977 a 1985, a terceira é de 1986 a 1994 e a última é de 1995 a 2001. Comparando as médias interanuais das vazões dos quatro últimos estágios hidrológicos da estação fluviométrica de Traipú, com a média anual da vazão de 2007, fornecida pela CHESF, pode-se observar uma regressão na variabilidade interanual e da magnitude da vazão, reduzindo gradativamente ao longo do tempo, entretanto há um considerado aumento no período estudado. Na figura 19, a linha de tendência evidencia ainda mais a redução e regularização das vazões no Baixo São Francisco.

Figura 19 - Comparação das vazões médias interanuais da estação fluviométrica de Traipú (Fonte: Medeiros, 2003), com a vazão média anual de 2007 fornecida pela CHESF.

O Baixo São Francisco tem sofrido significantes mudanças em sua morfologia devido à regularização das vazões, que eliminou as fortes correntezas das enchentes, reduzindo a potencialidade cíclica do rio em transportar sedimentos (Oliveira, 2003).


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4.3 Influências das vazões na produção de sedimentos As usinas hidroelétricas têm como características comuns, a redução das descargas de águas a jusante em parte do ano, buscando garantir reservatórios cheios nos períodos de estiagens para o fornecimento de energia elétrica. Brandt (2000) aponta que além da descarga da água, o fluxo do sedimento também é afetado com essa regularização da vazão. Dependendo do porte do reservatório, quantidades substanciais de sedimentos de fundo são barrados, passando somente uma pequena proporção. Segundo Medeiros (2007), o aumento da vazão intensifica a velocidade do escoamento fluvial, a capacidade de transporte do rio e a lavagem das margens, incrementando o material particulado e dissolvido transportado. Cunha (1995) chama a atenção para os efeitos na linha de costa, em função da diminuição da carga de sedimentos, provocada pela barragem que altera o perfil longitudinal do rio e dos seus afluentes. Se a redução da vazão e da concentração de sedimentos no encontro do rio com o mar for significativa, poderá causar alterações na dinâmica do litoral, podendo desencadear, ao longo dos anos, processos de erosão praial pela redução de aporte sedimentar do rio retido na barragem. 4.4 Concentração e Carga de sedimentos na bacia do Rio São Francisco As médias da concentração do material em suspensão resultante das doze etapas de amostragem mensal, situados nas proximidades da cidade de Piaçabuçu (AL), variando de 1,38 mg/l em janeiro para 24,63 mg/l em fevereiro, (figura 20).

Figura 20 - Médias das concentrações em mg/l em cada mês de coleta.

Estudos pretéritos mostraram variações na concentração de material em suspensão no rio São Francisco, entretanto, essa variação está relacionada a fatores


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como vazão, da Usina Hidroelétrica de Xingó, chuvas na região e a erosão das margens do rio. Para Oliveira (2003), o transporte de sedimentos do Baixo São Francisco, fica restrito ao material produzido localmente pela erosão de suas barrancas e a pequeníssima contribuição dos afluentes intermitentes. Dessa forma a variação da concentração encontrada deve está relacionada principalmente a precipitação na bacia e a vazão das usinas hidroelétricas. A figura 21 evidencia o gráfico de dispersão de material em suspensão (MS) contra a vazão, em todo o período estudado.

Figura 21 – Relação entre concentração de sedimentos e vazão.

Os resultados obtidos de concentração de material em suspensão (MS) tiveram uma variação significativa, quando analisados com as vazões. A tabela 8 evidencia a redução da média da concentração de material em suspensão ao longo dos anos. Entretanto o estudo atual apresenta um aumento das concentrações médias em relação a Medeiros (2003). Tabela 8 - Variação da concentração de (MS) ao longo do tempo, no Baixo São Francisco. Variação / Ano Hidrológico Média Anual da Concentração em mg/l

Milliman (1975), em 1970

Santos (1993), em 1984-85

Medeiros (2003), em 2000-01

Presente estudo (2007)

70

29

4,74

8,41

Fonte: Medeiros (2003), e dados do presente trabalho.

As diversas barragens em cascata construídas ao longo do tempo desde a década de setenta, provocaram grandes modificações da pulsação natural e nas vazões interanuais do médio-baixo e baixo Rio São Francisco, (Medeiros, et al. 2007).


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Os sedimentos transportados pelos rios possuem uma relação direta com a vazão, pois o aumento desta intensifica a velocidade do escoamento fluvial e a capacidade de transporte do rio. Desta forma, o efeito lavagem das margens fluviais, no início do período chuvoso, ou mesmo nos picos de vazão, acarreta um incremento das concentrações tanto em suspensão quanto em transporte junto ao leito. A seguir é apresentada a tabela 9 com as médias das vazões mensais, as médias das concentrações diárias, as cargas diárias e mensais médias de material em suspensão no Baixo São Francisco. Tabela 9 – Média mensal das vazões, fluxos diários e cargas mensais e aporte de sedimentos no Baixo São Francisco. Campanhas

Média de TSS (mg/L)

Média das Vazões Mensais (m³/s)

Carga Diária (T/dia)

Carga Mensal (T/Mês)

Janeiro-07

1,38

2598

309,76

9602,71

Fevereiro-07

24,63

5544

11795,41

330271,60

Março-07

21,41

4993

9236,17

286321,31

Abril-07

22,57

2091

4077,55

122326,51

Maio-07

6,40

2047

1131,91

35089,18

Junho-07

5,40

2227

1039,03

31170,87

Julho-07

5,25

2409

1092,72

33874,39

Agosto-07

2,55

1988

437,14

13551,26

Setembro-07

2,82

2485

605,07

18152,25

Outubro-07

2,82

2612

635,28

19693,69

Novembro-07

2,79

2590

624,34

18730,05

Dezembro-07

2,87

2115

524,45

16258,02

Aporte (Carga) Fluvial em T/ano Fonte: Dados fornecidos pela CHESF e dados coletados do presente trabalho.

935041,84

Os fluxos (cargas) mensais de material em suspensão apresentaram uma relação direta com a vazão liberada pela usina hidroelétrica de Xingó. Sendo que o valor mínimo de fluxo ocorreu no mês de janeiro, ficando em torno de 9602,71 toneladas/mês. E o valor máximo ocorreu em fevereiro, sendo verificado um fluxo de 330271,60 toneladas/mês. Foi observado que os fluxos de material em suspensão apresentam um comportamento crescente à medida que há um aumento da vazão. Comparando a carga (Aporte) de material em suspensão do trabalho atual com dados pretéritos disponíveis temos:


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Tabela 10 - dados pretéritos e atuais de aporte fluvial no Baixo São Francisco. Presente estudo (2007) Medeiros (2003) Fonte T/ano T/ano Fluxo de 5 9,35 x 10 2,28 x 105 TSS Fonte: Medeiros (2003), e dados do presente trabalho.

Santos (1993) T/ano

Milliman (1975) T/ano

21 x 105

69 x 105

Em relação aos estudos de Medeiros (2003), o presente estudo apresentou um aumento relevante, já que não foi realizado sob condições atípicas da precipitação e atuação da vazão das usinas hidroelétricas. Naturalmente, as concentrações e fluxos de material em suspensão de rios, possuem relação com a vazão (Restrepo e Kjerfve, 2001, apud Medeiros, 2007). O aumento da vazão intensifica a velocidade do escoamento fluvial, a capacidade de transporte do rio e a lavagem das margens, incrementando o material transportado. A tabela 11 apresenta informações referentes a rios de médio e grande porte que são comparáveis ao São Francisco no aporte de água para o oceano. Pequenas bacias de drenagem apresentam áreas menores para estocagem de sedimento, em conseqüência, podem ter seus fluxos de sedimento superior a bacias maiores, como pode ser observado na tabela. Os rios da Tailândia e Nova Zelândia, tem descargas de sedimentos para o oceano superiores ao rio São Francisco, que tem uma bacia de drenagem maior. Tabela 11 – Área de drenagem, descarga de água e sedimento (específico) de vários rios no mundo. Referente à: (1) Milliman (1970); (2) Santos (1984-85); (3) Medeiros (2003); e (4) Estudo Atual. Rios - País São Francisco (Brasil) (1) São Francisco (Brasil) (2) São Francisco (Brasil) (3) São Francisco (Brasil) (4) Haast (N. Zelândia) Penian (Tailândia) Hsiukuluan (Tailândia) Purarí (N. Guine) Mehandi (Índia) Rufuji (Tanzânia) Yana (Eurásia) Limpopo (Moçambique) Yellow-huangho (China) Orange (África Sul) Murray (Austrália) Amazonas (Brasil)

Área de Drenagem (103 km2) 640 640 640 640 1 2 2 31 130 180 220 410 770 1020 1060 6150

Descarga de Água (109 m3/ano) 97 116 50 6 4 4 77 67 9 29 5 49 11 22 6370

Descarga Sedimento (106 t /ano) 6 21 0,23 0,94 13 17 16 80 2 17 3 33 1080 17 30 900

Descarga Específica (t/km2ano) 9 32,81 0,36 1,46 13.000 8.500 8.000 2.580 15 94 14 80 1.400 17 28 146

Fonte: Modificado de Cavalcante Segundo (2001); Medeiros 2003; e dados atuais.


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O São Francisco tem apresentado ao longo dos anos uma diminuição da concentração de material em suspensão entre suas regiões fisiográficas. A figura 22 apresenta a produção de sedimento na bacia do rio São Francisco, evidenciando as maiores concentrações no seu alto e médio curso, até as proximidades do reservatório de Sobradinho.

Figura 22 – Ocorrência de sedimentos em suspensão na Bacia do rio São Francisco Fonte: CODEVASF/PLANVASF/EMBRAPA, Apud Souza, 2003, Subprojeto 4.5B.

As barragens construídas no São Francisco modificaram tanto a vazão líquida como a vazão sólida, pois retêm grande parte dos sedimentos que seriam transportados para a região costeira, (Cavalcante Segundo, 2001).


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6. CONCLUSÃO

Os sedimentos são importantes, pois transportam nutrientes fundamentais para a manutenção da flora e fauna e das margens, constituindo e mantendo praias em rios, além de manter o equilíbrio do fluxo sólido e liquido entre o continente e a zona costeira. Considerando a pouca influência das atividades agrícola e industrial das cidades ribeirinhas do Baixo São Francisco, a perda da variabilidade sazonal e interanual das vazões líquidas e sólidas e o baixo fluxo específico de sólidos em suspensão, são decorrentes das barragens em cascata ao longo do seu curso, para a geração de energia hidroelétrica, que retem a carga de sedimentos, alterando seu fluxo para o oceano. Durante o período de estudo houve um aumento significante da concentração de material em suspensão superficial, entre os meses de fevereiro a abril, provavelmente decorrente do aumento da vazão na usina hidroelétrica de Xingó. O aporte total de sedimentos foi de 9,35 x 105 T/ano, apresentando um importante aumento em relação aos dados encontrados por Medeiros (2003), que calculou num período atípico de precipitação, com vazão reduzida (Pré-Crise, Crise e Pós-Crise Energética), mas muito abaixo dos dados de Santos (1993) e Milliman (1975). De acordo com os dados apresentados e os objetivos propostos neste trabalho, pode-se concluir que o rio São Francisco apresenta concentrações e carga de materiais em suspensão baixa, quando comparado há áreas de bacia de drenagens e vazão de outros rios, no Brasil e no mundo. A diminuição do aporte fluvial de sedimentos tem provocado no Baixo São Francisco, assoreamento da calha do rio, promovendo sérios problemas na foz, o aumento de depósitos no talvegue, formando praias e reduzindo sua profundidade, impossibilitando a navegação regular abaixo de Própria, além de erosão marginal e desbarrancamentos, que afetam vários perímetros irrigados.


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DETERMINAÇÃO DA CARGA DE MATERIAL EM SUSPENSÃO NO RIO SÃO FRANCISCO: ANO HIDROLÓGICO 2007