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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DO MAR
PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS MARINHAS TROPICAIS
Hidrodinâmica das descargas fluviais para o
estuário do Rio Jaguaribe (CE).
FRANCISCO JOSÉ DA SILVA DIAS
FORTALEZA-CE
2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DO MAR
PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS MARINHAS TROPICAIS
Hidrodinâmica das descargas fluviais para o
estuário do Rio Jaguaribe (CE).
FRANCISCO JOSÉ DA SILVA DIAS
ORIENTADORA: Dra. ROZANE VALENTE MARINS
CO-ORIENTADOR: Dr. LUÍS PARENTE MAIA
FORTALEZA-CE
2007
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Hidrodinâmica das descargas fluviais para o
estuário do Rio Jaguaribe (CE).
FRANCISCO JOSÉ DA SILVA DIAS
Dissertação submetida à Coordenação do Programa de
Pós-Graduação em Ciências Marinhas Tropicais do
Instituto de Ciências do Mar - LABOMAR, como
requisito parcial para obtenção do grau de Mestre,
outorgado pela Universidade Federal do Ceará.
Orientadora: Dra. Rozane Valente Marins
Co-Orientador: Dr. Luis Parente Maia
FORTALEZA-CE
2007
FOLHA DE APROVAÇÃO
Após a finalização dos trabalhos da defesa de Dissertação de Mestrado do aluno,
FRANCISCO JOSÉ DA SILVA DIAS, intitulada “Hidrodinâmica das descargas
fluviais para o estuário do rio Jaguaribe (CE)”, a banca examinadora avaliou o
conteúdo do trabalho e a apresentação realizada, considerando a DISSERTAÇÃO
APROVADA.
______________________________________________________
Profa. Dra. Rozane valente Marins
(Universidade Federal do Ceará - Orientadora)
_____________________________________________________
Prof. Dr. Belmiro Mendes de Castro
(Universidade de São Paulo – membro externo)
______________________________________________________
Prof. Dr. Luís Parente Maia
(Universidade Federal do Ceará – membro interno)
______________________________________________________
Prof. Dr. Rogério Campos
(Universidade de Fortaleza -Unifor – membro interno)
Fortaleza, 22 de Maio de 2007.
A minha esposa Cristiane Dias pelo Amor e Carinho inestimáveis.
A meus pais José Eleomar e Maria Clarice minhas
Fontes de Inspiração, Amor e Carinho.
Dedico
AGRADECIMENTOS
Muitos foram aqueles que contribuíram de algum modo para a conclusão deste trabalho. No
entanto, algumas pessoas tiveram participação mais significativa nesta etapa de minha vida,
sendo este o momento oportuno de registrar a minha enorme gratidão para com elas.
A DEUS por permitir a realização deste trabalho.
A minha esposa Cristiane Dias e aos meus pais José Eleomar e Maria Clarice, pelos
momentos que a elaboração deste trabalho emprestou do nosso convívio familiar.
É fundamental registrar minha gratidão e admiração pela Professora Dra. Rozane Valente
Marins, pela inestimável orientação, amizade e direcionamento em minha vida acadêmica, e
também por todas as oportunidades oferecidas ao longo do tempo (IC, Graduação, Mestrado)
no Laboratório de Biogeoquímica Costeira do Labomar/UFC.
Ao amigo Professor Dr. Luiz Drude de Lacerda, no qual tive a honra de participar ao seu
lado de diversos trabalhos, projetos, e pelos conhecimentos compartilhados.
Ao Professor Dr. Luis Parente Maia pelas inestimáveis discussões sobre o modelo adotado
neste trabalho e amizade.
A Dra. Heloisa Paraquetti pela inestimável paciência e ajuda nas análises de Hg no PSA.
Ao Dr. Marcelo Dominguez pela contribuição essencial no tratamento estatístico dos dados.
Ao Dr. Maurício Mussi pela troca de conhecimentos e conversas sobre o tema abordado neste
trabalho.
Ao Engenheiro de Pesca Breno Gustavo pela inestimável ajuda nos trabalhos de campo,
laboratório, e na confecção das ilustrações.
Ao Geólogo José Edvar pela inestimável ajuda nos trabalhos de campo e nas análises
realizadas em laboratório.
Ao Geólogo Luiz José Cruz Bezerra pela ajuda na confecção do mapa de localização e
formatação deste trabalho.
Ao Engenheiro de Pesca Eduardo Gentil pela ajuda nos trabalhos de campo com o ADCP.
Ao Oceanógrafo Manuel Bensi pela ajuda nos trabalhos de campo com o ADCP.
Aos membros da banca; Prof. Dr. Belmiro Mendes de Castro e ao Prof. Dr. Rogério Campos;
pelas sugestões dadas a este trabalho.
A Família do Laboratório de Biogeoquímica Costeira: “Breno Gustavo, José Edvar, Sâmara
Eschrique, Maurício Mussi, Heloisa Paraquetti, Marcelo Dominguez, Rozane Marins, Drude
de Lacerda, Thiago Maia, Tiago Farias, Talita Cristiane, Louize Fonseca” pelos momentos de
descontração e amizade.
Ao Corpo Docente do programa de Pós-Graduação em Ciências Marinhas Tropicais do
Instituto de Ciências do Mar – LABOMAR.
Aos Funcionários do Instituto de Ciências do Mar – LABOMAR.
Ao Instituto do Milênio Estuários, na pessoa dos professores Luiz Drude de Lacerda e
Rozane Valente Marins, pelo apoio logístico.
Ao CNPq pelo fomento a bolsa de mestrado a Francisco José da Silva Dias e produtividade
em pesquisa a Dra. Rozane Valente Marins.
O Rio Jaguaribe é uma artéria aberta
por onde escorre
e se perde
o sangue do Ceará.
O mar não se tinge de vermelho
porque o sangue do Ceará
é azul ...
Todo plasma
toda essa hemoglobina
na sístole dos invernos
vai perder-se no mar.
Há milênios... desde que se rompeu a
túnica das rochas na explosão dos
cataclismos ou na erosão secular do
calcário do gnaisse do quartzo da sílica
natural ...
E a ruptura dos aneurismas dos açudes...
Quanto tempo perdido!
E o pobre doente — o Ceará —
anemiado, esquelético, pedinte e
desnutrido — a vasta rede capilar a
queimar-se na soalheira —
é o gigante com a artéria aberta
resistindo e morrendo
resistindo e morrendo
resistindo e morrendo
morrendo e resistindo...
(Foi a espada de um Deus que te feriu
a carótida a ti — Fênix do Brasil.)
E o teu cérebro ainda pensa
e o teu coração ainda pulsa
e o teu pulmão ainda respira
e o teu braço ainda constrói
e o teu pé ainda emigra
e ainda povoa.
As células mirradas do Ceará quando o
céu lhe dá a injeção de soro dos
aguaceiros — as células mirradas do
Ceará intumescem o protoplasma
(como os seus capulhos de algodão)
e nucleiam-se de verde — é a cromatina
dos roçados no sertão...
(Ah, se ele alcançasse um coágulo de
rocha!)
E o sangue a correr pela artéria do rio
Jaguaribe...
o sangue a correr mal que é chegado aos
ventrículos das nascentes ...
o sangue a correr e ninguém o estanca...
Homens da pátria — ouvi:
— Salvai o Ceará!
Quem é o presidente da República?
Depressa uma pinça hemostática em
Orós!
Homens — o Ceará está morrendo, está
esvaindo-se em sangue ...
Ninguém o escuta, ninguém o escuta
e o gigante dobra a cabeça sobre o peito
enorme, e o gigante curva os joelhos no
pó da terra calcinada, e
— nos últimos arrancos — vai
morrendo e resistindo
morrendo e resistindo
morrendo e resistindo.
Demócrito Rocha (1930).
Rio Jaguaribe
RESUMO
O crescente aumento da emissão dos gases do efeito estufa (GEE) e da população humana fez
com que os gestores dos recursos hídricos redobrassem sua atenção sobre a razão
demanda/disponibilidade hídrica no mundo e, principalmente nos trópicos. Mesmo sabendo
que o Brasil ainda apresenta um excelente potencial hídrico, com 33.000 m
3
.hab
-1
.ano
-1
, o
Ministério do Meio Ambiente, em recente publicação, ressalta que a bacia do Atlântico
Nordeste Oriental, no qual o rio Jaguaribe esta inserido, já apresenta um elevado nível de
estresse hídrico por apresentar apenas 45% do valor mínimo de 2.500 m
3
/hab/ano apontado
pela ONU como sendo suficientes para a manutenção das atividades humanas, sociais e
econômicas. A descarga hídrica da bacia de drenagem do rio Jaguaribe, (72.043 km
2
de área e
633 km
2
de extensão) medida pela estação fluviométrica mais próxima a sua foz, na região do
médio Jaguaribe, indica vazões médias históricas variando entre 14 +23 m
3
.s
-1
na estação de
seca até 235 +434 m
3
.s
-1
na estação de chuvas. No entanto, esta descarga fluvial não deve ser
considerada como o aporte fluvial da bacia para o oceano, pois a açudagem retem 87% do
fluxo fluvial do Jaguaribe em mais de 4000 barramentos. A modelagem hidrodinâmica
utilizada neste estudo a partir de medidas realizadas na interface ZR/ZM em marés de
quadratura, fevereiro e junho de 2006, e do tipo sizígia, setembro de 2005, totalizou vazões
hídricas entre 58 a 183 m
3
.s
-1
, no período avaliado. O tempo de residência (TR) das águas
estuarinas mostrou dependência da variabilidade climática anual e inter-anual variando de 3 a
2 horas na estação seca, em 2005 e 2006, respectivamente, enquanto que em época de chuvas
foi igual a 12 horas. Este resultado sugere que o volume de água doce não é o fator limitante
da competência da massa de água para romper as forçantes marinhas atuantes na região, mas a
vazão hídrica total é significativa, principalmente durante a estação seca quando o estuário é
lixiviado por águas marinhas que aumentam sua capacidade de depuração. As maiores
salinidades foram observadas nos períodos em que o sistema estuarino apresentou menor
aporte hídrico fluvial, chegando a 36,1 quando o percentual de água doce foi menor que 15%.
O material particulado em suspensão (MPS) variou sazonalmente entre 7 e 89,7 mg/L. O MPS
em setembro de 2005 e junho de 2006 foi fortemente orgânico, enquanto que o MPS coletado
em fevereiro de 2006 foi de origem carbonática. As descargas de MPS e de metais no MPS
oriundos da bacia de drenagem para o estuário, apresentaram variabilidade sazonal crescente
de acordo com o aumento das chuvas e com os maiores valores no período de maior aporte
fluvial. O mesmo padrão de comportamento do MPS é observado para as descargas dos
metais, tais como; Fe, Al, Mn, Cu e Zn, tendo como exceção o comportamento do Pb no
MPS, que apresentou os maiores valores no período de domínio marinho.
Palavras Chave: Modelo hidrodinâmico; Vazão hídrica; Tempo de Residência; Descarga de
materiais; Rio Jaguaribe.
ABSTRACT
The increasing of greenhouse gases and of the human population, results in growing
awareness of water resources managers of freshwater availability in the world, mostly in the
tropics. Knowing that Brazil still presents an excellent availability of freshwater, with 33.000
m
3
.inhabitant.years, the Ministry of the Environment, in a recent publication, stands out that
the Basins of the Eastern Northeast Atlantic, in which the Jaguaribe river is inserted, already
presents a high level of estress of their water bodies, with only 45% of the minimum value of
the 2.500 m
3
.inhabitant.years suggested by the Organization of United Nations (ONU) as
being the minimum required to the exercise of the human social and economic activities. The
water discharge of the Jaguaribe river basin, with 72,043 km
2
of area and 633 km
2
of
extension, measured at the nearest seaward station, indicates historical average outflows
varying between 14 ± 23 m
3
.s
-1
in the dry season and up to 235 ± 434 m
3
.s
-1
in the rain season.
However, this fluvial discharge can not be considered as discharging to the ocean, because the
basins reservoirs holds back 87% of the fluvial flow. The modeling of river flow performed in
the present study at tidal river zone (ZR) and the mixture zone (ZM) interface under
quadrature tides in February and June 2006, and under spring tide, in September 2005,
showed total outflow varying between 58 and 183 m
3
.s
-1
in the evaluated period. The
residence time (TR) of estuarine waters was dependent on the inter-annual climatic variability
varying from 3 to 2 hours in the dry station, in 2005 and 2006, respectively, and 12 hours at
the season, evidencing that the volume of freshwater is not a limiting main factor for the
ability of the water mass to breach the operating sea strength in the region, but the total
outflow is significant, mainly during the dry station when the estuary is leached by sea waters
that increase its renew capacity. Highest salinities was observed in the periods when the
estuary presented lower input of fluvial waters, reaching the 36,1. The particulate suspended
matter (MPS) varied seasonality between 7 and 89,7 mg/L. The MPS in September of 2005
and June of 2006 was strongly organic, and the MPS observed in February of 2006 was
mostly of carbonate origin. The discharges of MPS and metals associated with it to the
estuary, presented the highest values in the period of larger fluvial flow, varying between 1,9
10
4
x ton.year
-1
in September of 2005 (12% of freshwater origin) to 2,5 10
5
x ton.year
-1
in the
period with 95% of freshwater. The same behavior is observed for the discharges of metals,
such as; Fe, which in September of 2005 presented a discharge of 3 x 10
2
ton.year
-1
, whereas
in the period of larger fluvial flux of 1,2 x 10
4
ton.year
-1
, having as an exception the Pb flux,
which presented the highest values in the period of marine domain.
Key word: Hydrodynamic model; Residence time; Discharge, Jaguaribe river; Flow.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1.1 - Soleira construída na região de Itaiçaba (CE), para tomada de água para o canal do
trabalhador, que em períodos de seca prolongada abastece a cidade de Fortaleza.
20
Figura 1.3.1 - Divisão estuarina, proposta por Kjerfve (1990); Zr (zona de maré do rio); Zm (zona
de mistura); Zc (zona costeira); A – Mostra o cascalho chegando a Zm, e os
sedimentos finos chegando a zona costeira adjacente, ressaltando a descarga fluvial
para o período.B – O cascalho fica restrito a Zr e os sedimentos finos se dispõem na
Zm e Zr. (Dias & Costa, neste trabalho).
23
Figura 1.3.2 – Ilhas de deposição no estuário do rio Jaguaribe (CE). 24
Figura 1.3.3 – Região da foz do estuário do rio Jaguaribe (CE) em período de seca (a) e chuva (b). 26
Figura 3.1 – Mapa de localização da região estuarina do rio Jaguaribe – CE, Nordeste – Brasil.
38
Figura 3.2 – Precipitações históricas para a região do baixo Jaguaribe. Observa-se de Janeiro a
junho a estação chuvosa, com o máximo pluviométrico em Abril. No segundo
semestre tem-se a estação seca, onde setembro é o mês mais seco. (Funceme, 2004).
40
Figura 3.3 – A Figura demonstra o elevado índice pluviométrico para a região no primeiro
semestre do ano (fevereiro a junho) mostrando claramente um balanço hídrico
positivo. No segundo semestre observa-se um balanço hídrico negativo, devido a falta
de chuvas. Estação meteorológica de Aracati – posto Aracati (Funceme, 2006).
41
Figura 3.4 – Área de influência da bacia de drenagem do rio Jaguaribe (CE). 43
Figura 3.5 – Variação da vazão para o estuário do rio Jaguaribe (CE). ANA, 2006. 44
Figura 3.6 – Variações diárias dos níveis de Maré, para o porto de Areia Branca-Termisa (Rio
Grande do Norte), segundo a Diretoria de Hidrografia e Navegação-DHN. Dados
referentes ao período de setembro de 2005 e junho de 2006. As linhas em Vermelho
correspondem aos meses em que foram realizadas as coletas.
46
Figura 4.1 – Fluxograma de coleta e análises das amostras de água na interface ZR/ZM do estuário
do rio Jaguaribe.
48
Figura 4.2 - Aparato para determinação dos teores de carbonato em suspensão, segundo Loring &
Rantalla (1992).
50
Figura 4.3 – Ilustração do funcionamento do perfilador de correntes ADCP, que calcula as
intensidades e direções por célula de medição, ao longo de um perfil. Os cálculos são
feitos baseados no efeito doppler, causado pela movimentação das partículas em
suspensão na coluna d’água, o qual ecoa uma freqüência transmitida. O ponto de
referência estático utilizado é a superfície batimétrica.
53
Figura 4.4 – a - Deck box com bateria para sonda. b - sonda em uso. c -
sonda de pressão “diver”.
53
Figura 5.1.1 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe
(CE), setembro de 2005.
57
Figura 5.1.2 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe
(CE), Fevereiro de 2006.
57
Figura 5.1.3 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe
(CE), junho de 2006.
58
Figura 5.2.1 – Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb),
de 06:00 as 17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP,
em setembro de 2005.
59
Figura 5.2.2 - Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb),
de 06:00 as 17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP,
em Fevereiro de 2006.
60
Figura 5.2.3 - Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb),
de 06:00 as 17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP,
em junho de 2006.
60
Figura 5.2.4 – Vazões hídricas totais para os meses de setembro de 2005, fevereiro e junho de
2006 de 06:00 às 17:00 horas, medidos com ADCP na ZR/ZM do estuário do rio
Jaguaribe (CE).
62
Figura 5.5.1 – Distribuição temporal da salinidade ao longo de um ciclo de maré, setembro de
2005.
66
Figura 5.5.2 – Distribuição temporal da salinidade ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de
2006.
66
Figura 5.5.3 – Distribuição temporal da salinidade ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
67
Figura 5.5.4 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005. 67
Figura 5.5.5 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006. 68
Figura 5.5.6 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006. 68
Figura 5.5.7 – Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005. 69
Figura 5.5.8 – Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006. 69
Figura 5.5.9 – Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006. 70
Figura 5.5.10 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005. 70
Figura 5.5.11 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006. 71
Figura 5.5.12 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006. 71
Figura 5.6.1 – Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha
realizada em setembro de 2005.
75
Figura 5.6.2 - Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha
realizada em Fevereiro de 2006.
75
Figura 5.6.3 - Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha
realizada em Junho de 2006.
76
Figura 5.7.1 – Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005. 77
Figura 5.7.2 – Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, Fevereiro de 2006. 78
Figura 5.7.3 – Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006. 78
Figura 5.8.1 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005. 79
Figura 5.8.2 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006. 80
Figura 5.8.3 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006. 80
Figura 5.10.1 – Mapa batimétrico da região referente a foz do estuário do rio Jaguaribe(CE),
cedido por Maia, et al., (2007).
89
Figura 5.10.2 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), setembro
de 2005.
90
Figura 5.10.3 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), fevereiro
de 2006.
91
Figura 5.10.4 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), junho de
2006.
92
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 - Deposição atmosférica média em diferentes regiões do litoral brasileiro e do
mundo (mg.m
-2
.ano
-1
).
28
Tabela 1.2 - Concentração de metais pesados (mg. Kg
-1
) em diferentes tipos de solos
litorâneos brasileiros e mundiais.
29
Tabela 1.3 - Cargas de metais pesados de fontes naturais para os principais cursos d’água do
estado do Ceará (ton. ano
-1
).
29
Tabela 1.4 - Cargas de metais pesados de fontes antrópicas para os principais cursos d’água
do estado do Ceará (ton. ano
-1
).
29
Tabela 1.5 – Exemplo de modelos utilizados na solução de problemas em recursos hídricos
superficiais, adaptado de Tucci, 1998.
32
Tabela 3.1. – Altura máxima, altura mínima e amplitude de maré para o biênio 2005/2006 em
condições de quadratura e de sizígia, de acordo com as tabuas de maré para o
porto de Areia Branca - Termisa, Rio Grande do Norte (DNH, 2006).
45
Tabela 4.1 - Valores médios dos limites de detecção do espectrofotômetro de absorção
atômica para os metais analisados, com n= 3.
52
Tabela 5.2.1 –
Velocidades médias do escoamento de enchente (Flood), vazante (Ebb) nos
períodos avaliados. Faixa de variação e valores médios.
61
Tabela 5.2.2 – Variação da vazão hídrica total e vazões de entrada e saída para o período
avaliado, em m
3
.s
-1
.
61
Tabela 5.4.1 - Variação local dos fluxos de enchente (Flood), vazante (Ebb) e do prisma de
maré nos períodos avaliados. Valores médios.
64
Tabela 5.5.1 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o
estuário do rio Jaguaribe (CE) para de setembro de 2005.
72
Tabela 5.5.2 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o
estuário do rio Jaguaribe (CE) para fevereiro de 2006.
72
Tabela 5.5.3 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o
estuário do rio Jaguaribe (CE) para junho de 2006.
72
Tabela 5.6.1 – Variação temporal do MPS ao longo de um ciclo de maré de doze horas, em
campanhas realizadas nos meses de setembro de 2005, fevereiro e junho de 2006.
74
Tabela 5.9.1 - A tabela reporta os valores certificados, valores médios obtidos, desvio padrão
e a recuperação para cada metal analisado com a metodologia analítica
empregada.
81
Tabela 5.9.2 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO
e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), setembro de 2005.
84
Tabela 5.9.3 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO
e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), fevereiro de 2006.
84
Tabela 5.9.4 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO
e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), junho de 2006.
85
Tabela 6.1 – Parâmetros observados de acordo com o modelo hidrodinâmico determinístico. 97
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
13
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO..................................................................................15
1.1 - Comportamento hidroquímico em estuários tropicais de regiões semi-áridas. ..................................... 18
1.2 – Tempo de Residência das águas estuarinas.............................................................................................. 21
1.3 – Transporte de materiais em ambientes estuarinos .................................................................................. 22
1.3.1 – Material particulado em suspensão....................................................................................................... 25
1.3.2 – Carbono inorgânico e orgânico............................................................................................................. 26
1.4 – Principais fontes de metais pesados para ambientes estuarinos............................................................. 28
1.5 – Modelos aplicados aos recursos hídricos .................................................................................................. 31
1.5.1 – Modelos em recursos hídricos. ............................................................................................................. 31
1.5.2 – Modelo chuva-vazão............................................................................................................................. 33
1.5.3 – Modelos Hidrodinâmicos...................................................................................................................... 33
CAPÍTULO 2 - OBJETIVOS .....................................................................................36
2.1 – Objetivo geral. ............................................................................................................................................ 36
2.2 – Objetivos específicos................................................................................................................................... 36
CAPÍTULO 3 - ÁREA EM ESTUDO .........................................................................37
3.2 – Aspectos geomorfológicos e geológicos da bacia de drenagem do rio Jaguaribe. ................................. 39
3.3 – Clima na região da bacia de drenagem do rio Jaguaribe........................................................................ 39
3.4 – Hidrografia e Oceanografia da bacia de drenagem do rio Jaguaribe.................................................... 42
3.5 – Regime de marés para o estuário do rio Jaguaribe. ................................................................................ 44
CAPÍTULO 4 - MATERIAIS E MÉTODOS................................................................47
4.1 - Etapa Pré-Campo........................................................................................................................................ 47
4.2 – Amostragem no estuário do rio Jaguaribe ............................................................................................... 47
4.3 - Caracterização da hidroquímica................................................................................................................ 49
4.4 - Quantificação do material particulado em suspensão (MPS).................................................................. 49
4.5 - Determinação do teor de matéria orgânica (MO) no MPS...................................................................... 49
4.6 – Determinação dos teores de carbonato no MPS. ..................................................................................... 49
4.7 - Determinação das concentrações de Cu, Zn, Pb, Mn, Fe e Al no MPS. ................................................. 50
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
14
4.8 – Modelo Hidrodinâmico determinístico..................................................................................................... 52
4.8.1 - Variação de maré, velocidade superficial e vazão instantânea no canal estuarino do rio Jaguaribe...... 52
4.8.2 – Volume de água total e volume de água doce na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe......... 53
4.8.3 – Tempo de Residência na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe.............................................. 54
4.8.4 – Prisma de Maré na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe. ...................................................... 55
4.9 – Descarga de MPS e metais no MPS na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe........................... 55
CAPÍTULO 5 - RESULTADOS E DISCUSSÕES .....................................................56
5.1 – Variação da maré na interface ZR/ZM. ................................................................................................... 56
5.2 – Vazão hídrica na interface ZR/ZM........................................................................................................... 59
5.3 – Volume de água e Tempo de Residência (TR) no estuário do rio Jaguaribe ........................................ 62
5.4 – Prisma de Maré para o estuário do rio Jaguaribe .................................................................................. 64
5.5 – Variação da hidroquímica em relação a maré na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe ..... 66
5.6 – Quantificação do aporte de MPS no estuário do rio Jaguaribe.............................................................. 74
5.7 – Quantificação dos teores de matéria orgânica (M.O) no material em suspensão (MPS). .................... 77
5.8 – Quantificação dos teores de carbonato (CO
3
) no material em suspensão (MPS).................................. 79
5.9 – Determinação das concentrações de metais (Cu, Zn, Pb, Mn, Fe e Al) no MPS do estuário do rio
Jaguaribe, ao longo de um ciclo de maré................................................................................................ 81
5.9.1 – Validação da metodologia analítica utilizada. ...................................................................................... 81
5.9.2 – Variação das concentrações dos metais no MPS. ................................................................................. 82
5.10 – Descargas de MPS e metais no MPS para o estuário do rio Jaguaribe ............................................... 87
CAPÍTULO 6 - CONCLUSÕES.................................................................................94
CAPÍTULO 7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................98
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
15
Capítulo 1
INTRODUÇÃO
Em recente publicação o Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC,
2007) estima que nos vários cenários a cerca das mudanças climáticas globais, em função do
aumento das emissões dos gases do efeito estufa, que aumentará a temperatura média da terra
entre 2 a 4,5 º C ainda neste século. Baseados nas conseqüências previstas neste documento,
cientistas e gestores mundiais que estudam a problemática hídrica nos trópicos e no mundo,
demonstraram uma grande preocupação no que diz respeito à razão demanda/disponibilidade
hídrica devido à intensificação de fenômenos como, El Ninõ e La Ninã nos trópicos e ao
crescente aumento da população mundial (Nobre, 2003; IPCC, 2007).
A definição sobre o uso e validação de indicadores de referência (condições
hidrodinâmicas, parâmetros de qualidade de água, vazão hídrica e ecológica, tempo de
residência das águas), encontrado em alguns modelos hidrodinâmicos determinísticos e que
servem para aumentar a eficácia da gestão dos recursos hídricos, é cada vez mais notório entre
pesquisadores e gestores. Estes indicadores permitem a avaliação de cenários dinâmicos, que
variam no espaço e no tempo, além de contribuírem para a otimização da função
disponibilidade e demanda dos recursos hídricos (IPCC, 2007).
Ou seja, a vazão ecológica caracterizada como um destes indicadores, refere-se ao
regime de vazões adequado à manutenção do uso múltiplo e da sustentabilidade ecológica e
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
16
qualidade ambiental dos corpos d’água, podendo ser influenciada pelo regime hidrológico,
processos ecológicos e, principalmente, pelo uso humano da água (MMA, 2007). No Brasil a
vazão média dos rios é de 179.000 m
3
/s, correspondendo a aproximadamente 12% da
disponibilidade hídrica mundial que é de 1,5 milhões de m
3
/s. Levando em consideração a
afluência oriunda de território estrangeiro proveniente das bacias, Amazônica, Uruguai e
Paraguai esta disponibilidade hídrica chega a 267.000 m
3
/s, chegando a 18% da
disponibilidade mundial (PNRH, 2006).
Embora em termos gerais o Brasil possua um excelente potencial hídrico,
encontrando-se em situação confortável (33.376 m
3
/hab/ano), segundo índice criado pela
ONU (Organização das Nações Unidas), a região do Atlântico Nordeste Oriental encontra-se
em situação desfavorável com apenas 1.145 m
3
/hab/ano, apresentando um estresse hídrico,
com valor abaixo dos 2.500 m
3
/hab/ano apontados pela ONU como sendo suficientes para a
vida em comunidade dos ecossistemas aquáticos e para o exercício das atividades humanas,
sociais e econômicas (PNRH, 2006; ANA, 2006).
Como uma forma de minimizar os efeitos do estresse hídrico das bacias do
Atlântico Nordeste Oriental (PNRH, 2006) e sabendo que no semi-árido nordestino o
escoamento dos rios é fortemente influenciado pelo efeito sazonal do regime pluviométrico, a
maioria dos estados situados no semi-árido criou uma rede de reservatórios e barragens com o
intuito de aumentar a oferta hídrica para a população em anos de seca prolongada (ANA,
2006). No entanto, esta forma de armazenamento não retém apenas água, mas também
diversos materiais (orgânicos e inorgânicos) essenciais à manutenção dos ecossistemas
costeiros adjacentes, intensificando e modificando os processos de erosão/deposição nos
ambientes estuarinos, criando novas áreas de sedimentação e aumentando os processos de
erosão neste ambiente (Dyer, 1997; Marins et al.,2002).
Logo, os comitês de gestão integrada em recursos hídricos dos estados brasileiros,
em especial dos estados do semi-árido nordestino, têm sido de fundamental importância para
o uso sustentado dos recursos hídricos nesta região. Entretanto, nestes comitês não são
abordados os potenciais impactos antrópicos causados à zona costeira por atividades
desenvolvidas em bacias de drenagem distantes do litoral (Lacerda, 2005). Diversos processos
ambientais e atividades socioeconômicas realizadas na zona costeira são indiretamente
afetados pelas atividades e diversos usos das bacias de drenagem, mesmo distantes do litoral
(Lacerda, 2002; Bibby & Webster-Brow, 2005; Meyback, et al.; 2004).
Um exemplo significativo ocorre em bacias de drenagem que recebem efluentes
de diferentes atividades urbanas, agrícolas e industriais, e que possuem seu fluxo controlado
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
17
artificialmente por sucessivos barramentos, para atender à demanda dos perímetros irrigados e
abastecimento da população, podemos citar grande parte dos rios do semi-árido nordestino,
como o Jaguaribe. Como resposta a estes processos as bacias inferiores formam um mosaico
de condições ambientais que requerem tratamento diferenciado no que diz respeito ao uso e
ocupação (Marins, et al., 2002; Lacerda & Marins, 2002)
A sensibilidade das regiões estuarinas e costeiras aos impactos ambientais
dependem das características ecológicas e biogeoquímicas de cada região, incluindo as
atividades antrópicas instaladas nas bacias de drenagem, isto é depende diretamente da
capacidade de suporte de cada região. Assim, rios intermitentes e com fluxos controlados
artificialmente devem ser mais restritivos quanto ao despejo de efluentes, fontes dos diversos
usos da bacia, sendo necessário o monitoramento constante das atividades empregadas nas
bacias de drenagem (Lacerda, 2005; Meybeck, et al.; 2004; Salomão et al.;2001).
Ou seja, a maioria dos estuários tropicais em todo o mundo vem sendo alvo de
diversos estudos hidrológicos e hidrogeoquímicos. Apesar do grande numero de benefícios
associados aos estuários tropicais, tais como; funções ecológicas (servem de refúgio para
diversas espécies) e sócio-econômicas (abrigam cidades e portos), ainda há uma grande
escassez de dados e informações dos processos físicos, químicos, biológicos e hidrológicos
que controlam a sustentabilidade destes ambientes (Kitheca, et al., 2004; Wolanski &
Spagnol, 2003). A geração de dados e informações do fluxo de materiais, vazões hídricas e
das modificações causadas pelos sucessivos barramentos ao longo das bacias de drenagem é
desta forma crucial para tomada de decisões pelos órgãos governamentais, tendo em vista o
desenvolvimento sustentável dessas regiões.
É crescente a necessidade de se estabelecer, como os estuários tropicais
respondem às mudanças no uso e ocupação das terras na bacia de drenagem e ao
desenvolvimento das diversas atividades antrópicas, tais como; agricultura e fruticultura
irrigadas, construção de sucessivos barramentos na bacia de drenagem visando o aumento da
disponibilidade hídrica, pólos industriais e a aqüicultura.
As características hidrodinâmicas e de circulação de água nos estuários, podem
proporcionar condições ideais de alta produtividade e torná-los verdadeiros berçários para
diversas espécies marinhas e costeiras, o que acaba por servir de atrativo para o
desenvolvimento de atividades sócio-econômicas ao longo do tempo, como a pesca, a
aqüicultura, e outras, que, por sua vez, podem ser desenvolvidas de forma inadequada
comprometendo estas importantes características dos estuários. Estas alterações têm sido
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
18
inclusive responsabilizadas por perdas significantes de estoques pesqueiros (Lacerda et al,
2002).
Em grande parte dos sistemas estuarinos tropicais, a vazão pode ser um
importante fator condicionante das características naturais do sistema, pois se relaciona com
as condições meteorológicas locais, que podem apresentar uma grande variabilidade anual e
interanual dos volumes pluviométricos proporcionando reduzidas precipitações na estação de
seca, como no litoral do Atlântico Nordeste Oriental (Kitheca, et al., 2004). Além disso, a
construção de sucessivos barramentos ao longo da bacia de drenagem, com intuito de
aumentar a disponibilidade hídrica na região nordeste brasileira promove o controle do fluxo
de água e de materiais para o sistema estuarino e, consequentemente, para a zona costeira e
oceano adjacente, muito provavelmente potencializando as características originais destes
ecossistemas ao longo do tempo (Marins et al., 2002).
Por exemplo, a intensificação dos processos de erosão costeira devido aos
inúmeros barramentos existentes ao longo das bacias de drenagem é atribuída a decréscimos
de cerca de 5% da carga total de sedimentos para a região costeira, valor crítico comumente
capaz de gerar uma deterioração significativa nestas regiões.
Em âmbito nacional, o principal problema de qualidade das águas é o lançamento
de esgotos domésticos, pois apenas 47% dos municípios brasileiros possuem rede coletora de
esgotos, e somente 18% dos esgotos recebem algum tratamento. Ou seja, a carga orgânica
doméstica total do país é estimada em 6.389 t. DBO
5,20
/dia (PNRH, 2006).
Entretanto, em rios com baixa disponibilidade hídrica, principalmente os que se
encontram na região do semi-árido brasileiro, que é o caso do rio Jaguaribe (CE), o problema
de assimilação de cargas orgânicas está associado, principalmente, às baixas vazões dos
corpos de água. Ou seja, atividades desenvolvidas no entorno da bacia de drenagem, tais
como; carcinicultura, aqüicultura, as cargas de natureza difusa decorrentes da drenagem de
solos urbanos e agrícolas e os resíduos sólidos associados ao elevado tempo de residência das
águas são problemas verificados em escala nacional, mas que nessa região pode ter um
impacto mais significativo.
1.1 - Comportamento hidroquímico em estuários tropicais de regiões semi-áridas.
Os estuários são ecossistemas complexos onde todos os processos que se
desenvolvem ao longo da bacia hidrográfica encontram o seu testemunho. A presença de
atividades como: áreas irrigadas, aqüicultura, urbanização, traz para o estuário maiores
concentrações de materiais. As construções de reservatórios reduzem o aporte de água doce e
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
19
sedimento, modificando a dinâmica costeira e o padrão de variabilidade e da qualidade das
águas, bem como promove alterações na geoquímica sedimentar (Abreu, 2004; Abreu et al
2003). Logo, os estuários que se formam a partir do exutório de rios intermitentes têm um
elemento de grande variabilidade e sazonalidade incorporados à sua dinâmica (Coynel, et al.,
2004; Tucci, 1998).
A construção de reservatórios na bacia de drenagem do rio Jaguaribe (CE) tem
sido uma estratégia de mitigação dos efeitos da grande variabilidade climática e das secas no
estado do Ceará. A regularização do regime hidrográfico, por efeito de perenização, a ser
originada pelo processo de acúmulo e transposição de volumes expressivos de água,
certamente contribui para modificações nas funções dos componentes ambientais estuarinos,
que receberão a água excedente e de utilização nas atividades rurais e urbanas de cada região
hidrográfica (Leite, 1998; Campos, 2000; Tundisi 2005 a, 2005 b; Rebouças et al., 2006).
Estas novas circunstâncias devem alterar as condições naturais da produtividade
primária das águas estuarinas e costeiras, que se caracterizam como fator essencial para a
sustentabilidade natural dos recursos necessários à manutenção dos sistemas em sua
funcionalidade equilibrada (Owens, et al.,1997; Campos, 2003).
O resultado do escoamento das águas fluviais de diferentes origens produz efeitos
variados na estrutura dos ambientes estuarinos a jusante das bacias em contato com o mar,
alterando o processo de mistura das águas, constituintes químicos e características físico-
químicas (Dyer, 1997).
Nos estuários tropicais que apresentam variação diurna e semi-diurna do regime
das marés, e sazonal pelo regime pluviométrico, a salinidade em período de maior
precipitação pode variar entre 0 e 5‰ característica de água doce, aumentando para até 38‰
durante os meses de estiagem, com seu máximo em agosto/setembro, atingindo concentrações
maiores no substrato do manguezal (Schaler & Baird, 2000; Campos, 2003; Kitheka, et al.,
2004). Em avaliação de longo prazo, podem ser encontrados máximos e mínimos de grande
significado conforme os ciclos pluviométricos que ocorrem em clima semi-árido. Tais
extremos exigem um largo espectro de tolerância dos seres vivos que habitam ou freqüentam
os estuários.
No estuário do rio Tana (Kenya) com clima semelhante ao encontrado no semi-
árido brasileiro, observa-se que a salinidade varia de acordo com a maré. Kitheka, et al.,
(2004), observaram que, durante evento de maré alta, a salinidade variava entre 25 e 35%
o
, e,
com maré vazante, a variação observada era de 2 a 31%
o.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
20
Visando estimar as alterações causadas pelos sucessivos barramentos ao longo do
rio Jaguaribe (CE), Marins et al., (2003), observaram que em um ano muito seco, a salinidade
se estendia até a região de Itaiçaba, a 34 km da foz, só sendo contida por um dique (Figura
1.1.1), construído para desviar a água do rio para o Canal do Trabalhador, que em períodos de
estiagem prolongada traz água para Fortaleza e Região Metropolitana. Devido à permanência
da intrusão salina, a salinidade manteve-se constante em todo o canal estuarino, variando
entre 29,4%
o
e 39,10%
o
, chegando a concentrações maiores que as da água do mar, no período
amostrado. Entretanto, durante o período de chuvas, quando os efeitos dos sucessivos
barramentos foram minimizados, os valores de salinidade tornaram-se compatíveis com os de
água doce, não ultrapassando 5%
o
. Estes resultados, com pequenas variações, permaneceram
sendo observados em anos consecutivos (Dias, 2005a; Dias, et al., 2005d).
Figura 1.1.1 - Soleira construída na região de Itaiçaba (CE), para tomada de água para o canal do trabalhador,
que em períodos de seca prolongada abastece a cidade de Fortaleza.
Na maioria dos estuários tropicais, o fluxo de água doce e a estratificação salina
gerada pela diluição da água do mar são apontados como fundamentais para a dinâmica
estuarina e, em conseqüência, para os processos de transporte e mistura em seu interior.
Assim, Marins et al.,(2003), observaram que o estuário do rio Jaguaribe (CE) é do tipo bem
misturado e não apresenta gradientes significativos no perfil de estratificação salina e/ou
térmica. Miranda, et al.,(2005) observaram em amostragem realizada no rio Curimataú – RN,
que o estuário é parcialmente misturado no período de chuvas e bem misturado no período de
seca. Esta diferenciação deve estar ligada à profundidade do canal estuarino, na região do
Atlântico Nordeste Oriental.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
21
Os valores de pH têm sido relativamente constantes, variando entre 8,01 a 8,29,
no estuário, aumentando para 8,98 acima do dique estabelecido na região de Itaiçaba. Esses
valores de pH refletem a influência de águas marinhas em anos de balanço hídrico negativo,
demonstrando a importância da intrusão salina no baixo Jaguaribe; valores estes são
comparáveis aos de lagoas hipersalinas, de açudes salinizados e das salinas do pantanal mato-
grossense (Esteves, 1998; Marins et al., 2003; Marins & Dias, 2003).
Em amostragem realizada no estuário do rio Kromme (África do Sul) Scharler &
Baird (2000), observaram que os teores de oxigênio dissolvido variaram entre 6 e 8 mg/L,
atribuindo a estes valores o efeito das marés atuantes na região. Dias (2005a) em estudo
realizado no estuário do rio Jaguaribe (CE), observou que grande volume de chuvas
associados aos grandes teores de material particulado em suspensão, provavelmente
dificultam a penetração de luz, e foram responsáveis pela variação dos teores de oxigênio
dissolvido entre 4,3 e 4,9 mg/L.
O teor de oxigênio dissolvido em sistemas aquáticos é muito utilizado em regiões
de clima temperado para determinar a eutrofização cultural. Em clima tropical, entretanto,
esse parâmetro pode apresentar uma grande variabilidade natural devido, por exemplo, a
diferenças de temperaturas das águas que banham a costa brasileira, além do fato de que,
devido à exuberância da cobertura vegetal de vários dos ecossistemas costeiros tropicais, há
grande disponibilidade natural de matéria orgânica para o meio aquoso, aliada a elevadas
taxas de insolação e temperaturas, proporcionando uma elevada taxa de degradação da
matéria orgânica, o que naturalmente, ou seja, sem interferência de atividades antrópicas,
pode levar a diminuições significativas do conteúdo de oxigênio dissolvido em águas
costeiras tropicais (Marins et al., 2004; Esteves, 1998). Assim, tem sido observado que
estuários tropicais do semi-árido são sistemas predominantemente oxigenados.
1.2 – Tempo de Residência das águas estuarinas
Em geral, o termo tempo de residência (TR) no ambiente estuarino é usado para
designar o tempo médio em que o material dissolvido e particulado fica retido no estuário
antes de serem transportados para o oceano adjacente (Gómez-Gesteira et al., 2003). O tempo
de residência é um parâmetro conveniente que representa na escala de tempo os processos de
transporte físicos, que ocorrem nestes ambientes e muitas vezes são usados como parâmetros
de comparação na escala de tempo de processos biogeoquímicos (Cucco & Umgiesser, 2005).
Em termos gerais, o tempo de residência de uma dada região varia de acordo com
as condições de circulação encontradas em cada ambiente. Nos estuários das regiões de clima
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
22
temperado o TR pode variar de 1 a 8 dias, podendo chegar a 12 dias de acordo com o padrão
de circulação atuante em cada região (Gómez-Gesteira et al.,2003; Wang et al., 2004; Jouon
et al., 2006). Em Baías, como a do Espírito Santo, o TR pode variar entre 10 e 21 dias, devido
a efeitos deflectivos das correntes, segundo Gaze (2005). Dias (2005a) e Dias et al., (2005d),
observaram que o TR das águas estuarinas do rio Jaguaribe (CE) em períodos de grandes
deflúvios variaram de 12 horas a 13 dias, mostrando forte dependência dos padrões de
circulação e da vazão hídrica total para a região. Entretanto, estas medidas foram de caráter
preliminar, porque para sua determinação, as medidas de vazão e volume de água, necessárias
para obtenção do TR, não foram obtidos com o uso do ADCP, e sim baseados em dados
históricos, que podem provavelmente ter superestimado os valores de TR para a região.
Ou seja, o tempo de residência (TR) das águas estuarinas e costeiras é um
importante parâmetro físico, constituindo-se como uma importante ferramenta no estudo da
qualidade da água destes ambientes. Desta forma, a determinação do tempo de residência da
água é de fundamental importância na administração atual dos recursos hídricos dos estados
do semi-árido brasileiro, que apresentam um estresse hídrico elevado (PNRH, 2006),
possibilitando o uso sustentado dos recursos na região.
1.3 – Transporte de materiais em ambientes estuarinos
Os estuários são rotas pelas quais os sedimentos são transportados pelos rios ao
mar. Rio abaixo, a distribuição dos tamanhos dos grãos é alterada pela continua erosão,
deposição e transporte, onde a maioria dos sedimentos grosseiros se acumula em planícies de
inundação, sendo remobilizados nos períodos de enchente. As frações mais finas conseguem
chegar a região estuarina (Figura 1.3.1). Em certas partes da zona estuarina, podem ocorrer
processos de mistura entre os sedimentos fluviais e marinhos. Adicionalmente, alterações
químicas podem afetar as propriedades físicas das partículas sedimentares, atenuando seu
potencial de remoção de poluentes e seu ciclo deposicional (Warem & Zirmmemam, 1993;
Dyer, 1997).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
23
Figura 1.3.1 - Divisão estuarina, proposta por Kjerfve (1990); ZR (zona de maré do rio); ZM (zona de mistura);
ZC (zona costeira); A – Mostra o cascalho chegando a ZM, e os sedimentos finos chegando a zona
costeira adjacente, ressaltando a descarga fluvial para o período. B – O cascalho fica restrito a ZR e
os sedimentos finos se dispõem na ZM e ZR. (Dias & Costa, neste trabalho).
Os ecossistemas costeiros, principalmente os estuários, vêm sofrendo diversos
problemas ambientais atribuídos ao excesso de materiais introduzidos nas bacias de
drenagem, incluindo o crescimento intenso e exclusivo de micro e macro-algas planctônicas,
alterações na estruturas de comunidades e na degradação das funções do ecossistema aquático
(Cummins, 1974; Vannote, et al.,1980; Bricker et al. 1999). Os problemas são causados por
uma complexa cadeia de eventos que varia temporal e espacialmente, podendo ser atribuída à
acumulação de nutrientes e metais pesados em águas fluviais em seu caminho para o oceano
(NRC, 2000, 2003.; Tappin, 2002).
No estuário do Jaguaribe, o padrão de circulação, controlado fortemente pelo
regime de marés, tem formado novas áreas de sedimentação devido ao aporte de sedimentos
das dunas, promovendo o assoreamento do estuário em alguns trechos, como pode ser
observado na Figura 1.3.2.
Dunas
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
24
Figura 1.3.2 – Ilhas de deposição no estuário do rio Jaguaribe (CE).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
25
1.3.1 – Material particulado em suspensão
O material particulado em suspensão (MPS) em sistemas aquáticos é responsável
por uma combinação de materiais inorgânicos (óxidos e hidróxidos de ferro e manganês) e
orgânicos (detritico e biológico) (Warem & Zirmmemam, 1993). O material particulado em
suspensão tem o tamanho do grão controlado pela mesma sazonalidade climática, que
controla os fluxos de água, sendo melhor observado em partículas transportadas, onde existe
uma correlação positiva entre o tamanho do grão e o fluxo de água (Walling & Moorehead,
1989).
A nível global observa-se que a variabilidade das concentrações de MPS muda de
acordo com as características de cada ambiente, onde, por exemplo, no Atlântico Norte, a
variação de MPS vai de 0,04 a 1,60 mg/L, (Manheim et al., 1970; Emery et al., 1974),
podendo chegar a 100 mg/L, (Abrantes et al., 1994) em zonas de vórtices, e a 3500 mg/L na
baia de Fundy (Amos, 1996). No Pacífico Norte, as concentrações de MPS podem variar de 3
a 80 mg/L (Uncles & Smith, 2005).
Nas águas costeiras do Mediterrâneo, o MPS pode variar de 0,03 a 0,94 mg/L
(Freitas & Abrantes, 2002). No Atlântico Sul, as concentrações de MPS variam de 7,5 mg/L
no estuário do rio Itajaí (Schettini, pers. comm) a 200 mg/L, no estuário do rio da Prata
(Framinãn & Brown, 1996), podendo chegar a 2000 mg/L, no estuário do rio Amazonas
(Biggs, 1987).
Para a bacia inferior do rio Paraíba do Sul e seus principais tributários, Salomão et
al., (2001), quantificaram as concentrações de material em suspensão variando de 23 a 45
mg/L, sendo esta variabilidade relacionada com a variação sazonal dos fluxos de água
observados para a bacia inferior.
Na bacia inferior do rio São Francisco, Souza et al., (2003) observaram que a
distribuição das concentrações do material particulado em suspensão para o rio São Francisco
variaram de 13 mg/L, na estação de seca, para valores de uma a duas ordens de grandeza
superiores, na estação chuvosa (média de 90 mg/L). Os autores relacionam esta variação a
intensificação dos processos erosivos ocorridos na bacia de drenagem.
Dias e colaboradores (2005 a,c) observaram que o material particulado em
suspensão no estuário do rio Jaguaribe (CE) apresentou uma grande variabilidade, controlada
pela sazonalidade climática da região para o ano de 2004, variando entre 7,06 a 608 mg/L, por
período, estando as concentrações relacionadas proporcionalmente com as vazões de cada
período (Figura 1.3.3). Os valores observados para estuários tropicais do semi-árido são
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
26
superiores aos observados em estuários de clima temperado, com exceção da baía de Fundy, e
no Mediterrâneo. Entretanto, estão na mesma ordem de grandeza dos teores de MPS
observados no Atlântico Sul, estando os maiores valores de MPS relacionados à
intensificação dos processos erosivos ocorridos em cada região e ao runoff superficial, que
carreia uma maior quantidade de materiais no período de maior deflúvio.
Figura 1.3.3 – Região da foz do estuário do rio Jaguaribe (CE) em período de seca (a) e chuva (b).
Devido ao grande número de barramentos de pequeno, médio e grande porte
(SRH, 1991), o rio Jaguaribe tornou-se um dos rios de menor taxa de deposição de
sedimentos do mundo (± 2 t. km
2
. ano
-1
) decorrentes de uma deposição de sólidos em
suspensão que variam de 600 a 26.000 t.km
2
.ano
-1
, no período de maior aporte fluvial e, de 32
a 450 t.km
2
.ano
-1
, no período de seca. Tal carga mínima de sedimentos tem levado à
intensificação dos processos costeiros (erosão/deposição) na foz do estuário, Cavalcante et al.,
(2000), corroborando com os dados apresentados por Marins et al., (2003). A diminuição do
aporte de sedimentos, além de intensificar os processos de erosão costeira, também provoca a
formação de novas ilhas de deposição que modificam o padrão de circulação e de transporte
de materiais do canal estuarino.
1.3.2 – Carbono inorgânico e orgânico
Dentre os diferentes ciclos biogeoquímicos, o do carbono é aquele que se destaca
pela sua complexidade e abrangência, podendo ser sub-dividido em ciclo do carbono orgânico
e inorgânico. Pode-se dizer que o ciclo do carbono engloba todos os aspectos limnológicos,
desde a produção primária, passando por cadeias alimentares, até fenômenos de sucessão
biológica (Esteves, 1998).
a
b
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
27
Os diferentes tipos de carbono orgânico de um ecossistema aquático continental
podem ser agrupados em duas categorias: carbono orgânico detrital e carbono orgânico
particulado da biota (COP-biota) que, em conjunto, formam o carbono orgânico total
(Esteves, 1998). O carbono orgânico detrital é, por sua vez, composto de duas frações:
carbono orgânico dissolvido (COD) e carbono orgânico particulado detrital (COP-detrital).
(Esteves, 1998; Gordon & Goni, 2004; Stein & Macdonald, 2004).
O carbono orgânico particulado detrital (seston orgânico, material orgânico em
suspensão, detrito orgânico particulado, detrito particulado ou biodetrito) é de fundamental
importância para os ecossistemas límnicos (Blair et al., 2003, 2004; Goni et al., 2006),
estando diretamente relacionado com o crescimento de bactérias que fazem parte da cadeia
alimentar de vários microrganismos, bentos e insetos, que assimilam este material.
Dadas as grandes dificuldades metodológicas para separar o carbono orgânico
particulado detrital (COP-D) do carbono orgânico particulado da biota (COP-B), muitos
autores determinam os dois conjuntamente, e os denomina carbono orgânico particulado total
(COP-T).
A cada ano, os rios transportam globalmente cerca de 0,4 x 10
15
g de carbono
orgânico oriundos das bacias de drenagem para os oceanos. Deste total, 0,15 a 0,17 x 10
15
g, é
transportada na forma particulada (Ludwig, et al., 1996; Hedges & Keil, 1999). Os fluxos
globais de carbono orgânico particulado fluvial (0,2 x 10
15
g C. ano
-1
) contribuem de forma
significativa com os depósitos recentes de carbono orgânico marinho (Duarte et al., 2005).
Além das descargas fluviais de carbono orgânico particulado, o ambiente estuarino possui
características próprias, como por exemplo, o tempo de residência das águas estuarinas, que
podem alterar a qualidade das descargas de carbono orgânico para os oceanos (Chester, 1990;
Frankignoulle, et al., 1998).
Nas zonas de máxima turbidez dos ambientes estuarinos, observam-se altas
concentrações de material particulado em suspensão, que são provenientes dos processos de
precipitação/floculação devido a mudanças na hidroquímica e ao maior TR observado nesta
região. Com a mudança nas condições do ambiente de anóxido para óxido, que pode ocorrer
nesta região, observa-se a partição do carbono orgânico nas fases particulada e dissolvida,
como conseqüência de uma maior degradação da matéria orgânica (Komada & Reimers,
2001).
Dias (2005a), observou que a distribuição dos teores de matéria orgânica no MPS
em nove pontos do estuário do rio Jaguaribe, variou de 0 a 100%, com média de 63 ± 33,46%,
classificando o MPS, no período de maiores deflúvios, como predominantemente orgânico.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
28
Os menores valores de M.O no MPS foram observadas na região da zona de mistura
estuarina, que apresenta mudanças na físico-química estuarina, podendo ou não a M.O trocar
de compartimento geoquímico.
O carbono inorgânico é um componente essencial para os vegetais aquáticos na
realização da fotossíntese, podendo afetar a distribuição destes organismos. A grande
presença de carbono inorgânico nos corpos hídricos leva à acidificação da água, que altera as
propriedades físicas (transparência da água) e químicas (diferentes compostos precipitados),
ocasionando sérias mudanças nas comunidades aquáticas. Assim, todos os níveis tróficos
sofrem reestruturação, tanto no número de espécies, quanto na biomassa. Dentre as
comunidades mais afetadas estão peixes e as macrófitas aquáticas e, dentre as menos afetadas,
fungos e algas (Esteves, 1998).
1.4 – Principais fontes de metais pesados para ambientes estuarinos
Os metais pesados são contaminantes ambientais com presença freqüente e ubíqua
em vários efluentes de atividades humanas, incluindo efluentes urbanos e agropecuários.
Além disto, são componentes naturais e antrópicos da deposição atmosférica (tabela 1.1),
solos (tabela 2.2), água, biota e material particulado em suspensão. Lacerda (2005), calculou a
contribuição para os principais cursos d’água do estado do Ceará, para fontes naturais e
antrópicas, como pode-se observar nas tabelas 1.3 e 1.4, respectivamente. Portanto, mesmo
sob condições de baixo desenvolvimento industrial, como é o caso da bacia de drenagem do
rio Jaguaribe (CE), alguns metais pesados podem se constituir em ameaças potenciais para a
qualidade da água e consequentemente a biodiversidade local. Os metais pesados chegam ao
ambiente costeiro principalmente associados ao material particulado em suspensão e/ou
dissolvidos na coluna d’água dos sistemas fluviais e ainda por deposição atmosférica
(Salomons e Förstner, 1984; Warem & Zirmmemam, 1993).
Tabela 1.1 - Deposição atmosférica média em diferentes regiões do litoral brasileiro e do mundo (mg.m
-2
.ano
-1
)
1 – Silva Filho, et al.,(1998); 2 – Lacerda, et al.,(2002); 3 – Lindberg & Harris (1981); 4 – Schlesinger, et al.,(1982); 5 – Barcellos, et
al.,(1997); 6 – Lacerda & Salomons (1998); 7 – Tanner & Wong (2000); 8 – Golley et al.,(1978); 9 – Melo (2001; 2003). Adaptado de
Lacerda (2005).
Cu Zn Pb Hg
SE Brasil
- 5
1
15
5
0,02
2
Este USA
0,28
3
– 3,5
9
9,3
3
2,7
9
- 15
3
0,03
6
Litoral Panamá
0,5
11
0,9
11
- -
Hong Kong
- 0,04
9
- -
Baixo Jaguaribe
0,34 0,99 1,19 0,006
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
29
Tabela 1.2 - Concentração de metais pesados (mg. Kg
-1
) em diferentes tipos de solos litorâneos brasileiros e
mundiais.
1- Souza (2000); 2 – Salomons & Förstner (1984); 3 – Dias, et al.,(2001); 4 – Lacerda (2005); 5 – Holmgren, et al., (1993); 6 – Grigal, et al.,
(1984); 7 – Ramalho & Sobrinho (2001); 8 – Ramalho, et al., (2000); 9 – Silva (1996). Adaptado de Lacerda 2005.
Tabela 1.3 - Cargas de metais pesados de fontes naturais para os principais cursos d’água do estado do Ceará
(ton. ano
-1
).
1 – Lacerda (2005).
Tabela 1.4 - Cargas de metais pesados de fontes antrópicas para os principais cursos d’água do estado do Ceará
(ton. ano
-1
).
Principais fontes antrópicas: 1 – Águas servidas; 2 – Pecuária; 3 – Agricultura; 4 – runoff urbano; 5 – Resíduos sólidos; 6 – Carcinicultura.
Lacerda (2005)
As características hidrogeoquímicas das regiões estuarinas e costeiras favorecem
à deposição e acumulação de metais pesados, que podem atingir concentrações elevadas,
mesmo em áreas onde fontes pontuais significativas destes contaminantes estão ausentes
(Lacerda & Salomons, 1998; Salomão et al.;2001).
Dentre os principais metais pesados de interesse ambiental, o Cu, Zn, Pb, Mn e
Hg estão presentes em efluentes antrópicos, mesmo quando da ausência de fontes pontuais,
Zn Cu Pb Hg
Caetés-RJ Podzólicos
29-36 14-17 25-26 0,7-0,8
Caucaia-CE Podzólicos
21-36 9-17 0,8-24 0,1-0,8
Campos-RJ Cambisolo
102-105 9-17 46-53 0,06
Solos Agrícolas USA
- 18,5 11 0,01
Europa
60 26 29 0,03
Baixo Jaguaribe*
6,90 2,71 2,14 0,05
Zn Cu Pb Hg
Timonha carga total
Atmosfera (%)
Solos(%)
2,36
(15)
(85)
1,46
(8)
(92)
1,80
(23)
(77)
0,003
(67)
(33)
Acaraú carga total
Atmosfera (%)
Solos(%)
12,87
(11)
(89)
7,08
(7)
(93)
9,18
(18)
(78)
0,025
(60)
(40)
Mundaú carga total
Atmosfera (%)
Solos(%)
10,66
(14)
(84)
5,05
(10)
(90)
7,13
(24)
(76)
0,015
(60)
(40)
Cócó carga total
Atmosfera (%)
Solos(%)
1,8
(16)
(84)
1,3
(8)
(92)
1,4
(25)
(75)
0,031
(97)
(3)
Jaguaribe carga total
Atmosfera (%)
Solos(%)
7,89
(13)
(87)
3,05
(11)
(89)
3,33
(36)
(64)
0,011
(55)
(45)
Zn Cu Pb Hg
Timonha
2,39 1,78 0,47 0,004
Acaraú
12,9 29,5 1,92 0,021
Mundaú
6,47 25,5 2,54 0,022
Cócó
102 35,1 103 0,464
Baixo Jaguaribe
4,79 9,2 0,45 0,011
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
30
como as industrias. Machado, et al.,(2002) demonstraram o grande potencial de contaminação
por estes metais, principalmente Hg e Zn, oriundos dos resíduos sólidos urbanos. A
agricultura também é uma fonte potencial de Cu e Zn presente como resíduos em fertilizantes
e fungicidas (Páez-osuna, et al.,2003). Águas servidas, “runoff” urbano e rural também
contribuem como fontes significativas de metais pesados para águas superficiais,
particularmente Hg e Zn (Nriagu & Pacyna, 1998; Nriagu, 1989; Pedrozo, 2003).
Lacerda et al., (2004) calcularam as cargas naturais e antrópicas de Cu e Zn para a
bacia inferior do rio Jaguaribe e mostraram que as emissões são predominantemente de fontes
naturais, no caso do Zn (67% da carga total) e, no caso do cobre, predominantemente
antrópicas (77% da carga total).
Dias et al., (2005b), em estudo realizado no estuário do rio Jaguaribe, observaram
que em períodos de grandes deflúvios, as concentrações de Cu no material particulado em
suspensão foram bem maiores que as concentrações de zinco, variando entre 1,93 a 32,82
µg/g, com média de 13,52 ± 9,69 µg/g, apresentando um padrão sazonal fortemente ligado ao
aporte do material particulado em suspensão. No período de estiagem as concentrações de
zinco foram dominantes, variando entre não detectável (ND) a 45 mg/g, com teores médios de
6,22 ± 10,6 mg/g, apresentando um comportamento inverso em relação ao cobre e ao material
particulado em suspensão, não coexistindo com ambos. As elevadas concentrações de Zn
encontradas por Dias, et al., (2005b) podem estar intimamente ligadas ao “runoff” urbano e ao
despejo de efluentes domésticos da região (Warem & Zirmmemam, 1993; Bibby & Webster-
Brow, 2005).
Entretanto os dados iniciais de metais no material particulado em suspensão
podem ter sido superestimados por erros analíticos devido a massas insuficientes de material
particulado em suspensão, principalmente nos meses de baixos deflúvios e ao limite de
detecção de zinco por espectrofotometria de absorção atômica de chama. Desta forma há
necessidade de validação desses resultados.
Além disso, é importante normalizar as concentrações determinadas no material
em suspensão utilizando-se um traçador do intemperismo para caracterizar as anomalias
referentes às emissões antrópicas. Neste caso o elemento normalizador será o alumínio, por
ser o terceiro elemento mais abundante da crosta terrestre, sendo amplamente distribuído
combinado com oxigênio, flúor, silício, e outros constituintes monominerais. As fontes
antropogênicas de Al são indiretas, onde os principais agentes atuantes são os ventos e a água,
remobilizando o elemento contido em solos de áreas cultivadas e portanto, insignificantes, em
relação às naturais.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
31
1.5 – Modelos aplicados aos recursos hídricos
Desde os primórdios, o homem busca o estabelecimento de seus povoados em
áreas próximas a rios e outros corpos d’água. Através da observação da natureza iniciou-se o
estudo da hidráulica aplicada, e posteriormente da hidráulica fluvial, e da hidrologia
caracterizando uma fase quase que totalmente empírica. De acordo com os pesquisadores
Cunge, Holly & Verwey (1980), o interesse humano no escoamento dos rios vem
principalmente da necessidade de se proteger a vida humana, suas propriedades e sistemas
econômicos de eventos excepcionais de escoamento e explorar seus benefícios potenciais em
termos de energia, agricultura e navegação. Após muitos anos de desenvolvimento prático e
teórico desta ciência, compreendemos grande parte das leis físicas que regem os fenômenos
naturais e, hoje, somos capazes de representá-las através de modelos físicos ou
computacionais, Kundzenwicz & Somlyódy (1993).
Os modelos matemáticos e computacionais compreendem um grande número de
ferramentas que podem ser aplicadas no intuito de auxiliar na solução de problemas
relacionados aos recursos hídricos, prevendo situações extremas de forma a serem obtidos
avisos de sua ocorrência, magnitude e permanência.
1.5.1 – Modelos em recursos hídricos.
Os modelos matemáticos podem ser classificados segundo diversos critérios que
serão discutidos a seguir. Primeiramente, eles podem ser agrupados em modelos
determinísticos ou estocásticos. Os modelos determinísticos respondem sempre da mesma
forma a uma mesma entrada, já os modelos estocásticos têm a relação entre entrada e saída
dado por um comportamento estatístico. Dooge, (1973) e Yevjevich, (1974) apresentam
revisões importantes sobre o uso de modelos determinísticos e estocásticos, destacando as
vantagens de cada uma destas abordagens e acabando por concluir que os melhores resultados
tendem a ser obtidos através da combinação destas duas metodologias.
O segundo critério de classificação dos modelos se aplica à escala espacial em que
as variáveis do mesmo são consideradas. Assim, os modelos podem ser divididos em
concentrados ou distribuídos. Este tipo de classificação se aplica mais aos modelos
hidrológicos. Enquanto os modelos concentrados procuram representar grandes áreas através
de variáveis assumidas como homogêneas no seu interior, os modelos distribuídos dividem o
espaço a modelar em pequenos compartimentos, aos quais se aplicam as variáveis
consideradas (Tucci, 1998; De Magalhães, 2005).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
32
Um outro critério de classificação é através dos processos físicos que classificam
os principais tipos de modelos usados na solução e modelagem de problemas relacionados a
recursos hídricos superficiais (Tabela 1.5). Assim, diferentes modelos tratam da representação
dos fenômenos hidrodinâmicos ou hidrológicos.
Os modelos hidrológicos buscam reproduzir características do ciclo hidrológico,
como uma forma de conhecer quais os fatores limitantes, ou não, do ambiente a ser estudado.
Os tipos mais comuns de modelos hidrológicos são os modelos chuva-vazão, que tratam da
conversão da chuva em escoamento fluvial e são utilizados na simulação e previsão de séries
temporais de vazão a partir de séries de precipitação (De Magalhães, 2005). Estes modelos
não atendem a qualificação dos corpos hídricos e, portanto, fogem ao escopo do presente
trabalho.
Os modelos hidrodinâmicos são utilizados em uma grande quantidade de estudos
sobre a hidráulica fluvial, ou a circulação da água em estuários, lagoas, baías, etc. São
freqüentemente utilizados no intuito de fornecer a variação do campo velocidades ao longo do
tempo para os modelos de qualidade de água ou transporte de sedimentos, uma vez que estes
fenômenos dependem de características hidrodinâmicas dos corpos d’água. O tipo de modelo
chamado vazão-vazão é um exemplo de modelo hidrodinâmico voltado para a propagação de
cheias ou, de forma mais geral, do escoamento (De Magalhães, 2005; Trento, 2005).
Tabela 1.5 – Exemplo de modelos utilizados na solução de problemas em recursos hídricos superficiais,
adaptado de Tucci, 1998.
Nome Tipo Característica Usos
Precipitação-Vazão
Determinístico
Empírico
Conceitual
Calcula a vazão a
partir da precipitação
Extensão de séries de
vazões; dimensionamento;
previsão em tempo real;
avaliação do uso do solo.
Vazão- Vazão
Determinístico
Empírico
Conceitual
Calcula a vazão em
estuários, rios e
canais, a partir do
escoamento
superficial
Extensão de séries de
vazões; dimensionamento;
previsão de cheias.
Geração estocástica
de Vazão
Estocástico
Calcula a vazão com
base em
características da
série histórica
Dimensionamento do
volume de um reservatório.
Hidrodinâmico
Determinístico
Calcula a vazão de
uma seção a partir de
um ponto a montante
Simulação de alterações do
sistema; efeitos de
escoamento de jusante.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
33
1.5.2 – Modelo chuva-vazão
Este tipo de modelo vem sendo largamente utilizado por diversos pesquisadores
em diversos ambientes costeiros no Brasil, como Baía de Sepetiba (Molisani, 2004) e Baía de
Guanabara (Kjerfve, et al.,1997), lagoas de Saquarema e Araruama (Schettini, 1994; Kjerfve,
et al.,1996), sistema estuarino da Ilha de Itamaracá (Medeiros e Kjerfve, 1993), sistema
estuarino lagunar de Cananéia-Iguapé (Bonetti & Miranda, 1997), e em outros sistemas
costeiros ao redor do mundo como Winyah Bay (USA) (Patchineelam, et al.,1999) e rio San
Juan (Restrepo & Kjerfve, 2000).
A descarga fluvial, ou a vazão do rio (Q), representa fisicamente o transporte de
volume (L
3
. T
-1
) de água. Por outro lado, a obtenção de dados das estações fluviométricas e a
aplicação no estudo da física estuarina podem apresentar limitações devido ao fato que em
geral a finalidade das medições de vazão, bem como as localizações das estações
fluviométricas estão relacionadas a estudos sobre a manutenção do suprimento de água para
abastecimento urbano, industrial e agrícola (Miranda, et al., 2002). O cenário descrito é
comumente observado nos rios e estuários do semi-árido brasileiro, nos quais o
funcionamento de estações linimétricas e dados sobre a descarga fluvial são escassos, o que
teria seu uso de pouca relevância, principalmente considerando-se que as intensas
modificações antrópicas dos recursos hídricos, como o caso do rio Jaguaribe, são recentes e
significativas.
A maioria dos modelos hidrológicos destinados ao estudo de grandes bacias
hidrográficas, por representar um maior número de processos hidrológicos, são mais
complexos e envolve uma grande quantidade de parâmetros, que devem ser ajustados através
de calibração, ou medições de campo, em alguns casos, o que aumenta o risco de prognósticos
para estes rios, principalmente quando os dados básicos são escassos, não se aplicando ao
estuário do rio Jaguaribe.
1.5.3 – Modelos Hidrodinâmicos
As equações fundamentais que governam os escoamentos em corpos d’água são
deduzidas a partir da aplicação dos princípios básicos de leis de conservação de três grandezas
fundamentais na Mecânica do Contínuo: energia, massa e quantidade de movimento. Em
geral, para a maioria dos propósitos práticos, a aplicação de duas dessas leis e, eventualmente,
uma relação constitutiva, é suficiente para a modelação matemática (Tucci, 1998; Perrin, et
al., 2001; Miguez, 2001; Magalhães, 2003).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
34
As equações tri-dimensionais de Navier-Stokes constituem o modelo matemático
geral para o escoamento de fluidos reais (incompressíveis). A representação dos escoamentos
através da consideração destas equações de forma completa consiste em uma abordagem mais
complexa. No entanto, a representação de alguns corpos d’água pode ser feita considerando
simplificações destas equações, o que leva a modelos mais simples, rápidos e com menor
exigência de dados de entrada. O escoamento em rios, por exemplo, ocorre ao longo de uma
direção preponderante (unidirecional longitudinal), assim, a representação do mesmo pode ser
feita através de equações unidimensionais. As equações de Saint-Venant representam o
escoamento fluvial 1D, e pode-se chegar a estas formulações de diversas formas, uma destas a
partir da integração das próprias Equações de Navier-Stokes (Tucci, 1998; Brown & Van
Niekerk, 1998; Campos, 2001).
Nos casos em que as características da calha fluvial e do evento de cheia não
permitam omitir nenhum termo da equação dinâmica, torna-se necessária a solução do sistema
completo das equações de Saint-Venant e, os modelos correspondentes são chamados de
modelos hidrodinâmicos completos. Isto ocorre, por exemplo, quando se estuda a propagação
de ondas de despacho originárias da operação de usinas hidrelétricas. Nestes casos, o
transiente hidráulico abrupto só pode ser modelado adequadamente se os termos de inércia
forem considerados. (Somlyódy, 1998; Shanahan, 1998; Rauch, 1998).
Atualmente apenas nove estados brasileiros possuem sistemas de monitoramento
com indicadores de referência da qualidade das águas considerados ótimos ou muito bons;
cinco possuem sistemas bons ou regulares e treze apresentam sistemas fracos ou insipientes
(PNRH, 2006). A bacia do Atlântico Nordeste Oriental, na qual o rio Jaguaribe esta inserido,
faz parte das que possuem sistemas fracos de monitoramento, não apresentando bons
indicadores de referência e apresentando um elevado nível de estresse hídrico, com a
demanda maior que a disponibilidade hídrica (PNRH, 2006).
Esta constatação inviabiliza todos os modelos apresentados até agora, pois todos
requerem uma base de dados secular e, no caso do rio Jaguaribe, Campos et al., (2000), em
estudo realizado aplicando um modelo probabilístico ressalta a necessidade de uma base de
dados de 600 anos para um prognóstico confiável, pois a variação da vazão hídrica é muito
grande (0 a 7000 m
3
/s), em um intervalo de poucos meses, o que torna inviável a utilização
destes modelos, que requerem series históricas muito extensas.
Desta forma, o modelo hidrodinâmico determinístico, que usa como indicadores
de referência das condições ambientais as condições hidrodinâmicas do ambiente estuarino,
tais como; vazão hídrica e percentual de água doce, tempo de residência das águas e o prisma
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
35
de maré, foi o que mais se adequou a realidade do estuário do rio Jaguaribe, devido à
inexistência de uma série de dados históricos da região próximo a foz, que possibilitassem a
utilização de outros modelos, e a necessidade de integração dos dados referentes à variação da
maré, visto que o sistema estuarino é fortemente dominado por esta variável, permitindo
expressar um prognóstico ambiental do sistema de maior confiabilidade.
O uso de modelos hidrodinâmicos determinísticos em sistemas estuarinos
apresenta-se como uma técnica já consolidada, que pode ser aplicada na simulação de
processos hidrodinâmicos e de transporte de substâncias (orgânicas, inorgânicas, químicas e
biológicas), que, de um modo integrado, determinam o comportamento da bacia hidrográfica
(Dalrymple & Zaitlim, 1992), desde que as características da área sejam conhecidas.
Neste estudo, optou-se pela quantificação da disponibilidade hídrica fluvial e do
fluxo de materiais (MPS, metais no MPS) oriundos da bacia de drenagem para o estuário do
rio Jaguaribe (CE), usando um modelo hidrodinâmico determinístico buscando identificar
indicadores de referência do sistema estuarino, tais como as vazões e o tempo de residência da
água, para estabelecer os efeitos dos sucessivos barramentos ao longo do rio Jaguaribe, e da
grande sazonalidade climática do litoral do Nordeste equatorial, sobre as descargas fluviais e
de material particulado em suspensão.
Determinadas as vazões hídricas, e as descargas de material particulado em
suspensão, foram medidos teores de metais pesados, Cu, Zn, Mn, Pb, Fe, Al e carbono
(orgânico e inorgânico) no MPS das águas superficiais oriundas da bacia de drenagem, que
chegam ao canal estuarino do rio Jaguaribe (CE) e, consequentemente, à zona costeira
adjacente.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
36
Capítulo 2
OBJETIVOS
2.1 – Objetivo geral.
Avaliar como alterações climáticas sazonais e causadas por atividades antrópicas
(açudagem) no rio Jaguaribe (CE), localizado no semi-árido nordestino, influenciaram o
balanço hídrico do estuário e o aporte de materiais do rio para o oceano atlântico equatorial
durante três campanhas realizadas no período de um ano. Este resultado foi comparado ao de
período pretérito para validação de resultados.
2.2 – Objetivos específicos.
Variação de maré na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe.
Determinação da vazão hídrica do estuário do rio Jaguaribe.
Determinação do prisma de maré para o estuário do rio Jaguaribe.
Determinação do volume de água e tempo de residência (TR) das águas estuarinas do
rio Jaguaribe.
Determinação da hidroquímica, através dos parâmetros, oxigênio dissolvido,
salinidade, temperatura e pH, em relação a maré.
Quantificação do aporte de material particulado em suspensão (MPS) para ZR/ZM do
estuário do rio Jaguaribe.
Determinação dos teores de matéria orgânica no MPS.
Determinação dos teores de carbonato no MPS.
Determinação dos teores de metais-traço de interesse ambiental tais como; Cu, Zn,
Mn, Pb e elementos maiores, tais como; Al e Fe no MPS.
Determinação das vazões de MPS e metais no MPS oriundos da bacia de drenagem
para o sistema estuarino.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
37
Capítulo 3
ÁREA EM ESTUDO
3.1 – Localização e Acesso
O estuário do rio Jaguaribe (CE) (Figura 3.1), área alvo deste estudo, tem seu
limite inferior no município de Fortim, e o limite superior no município de Itaiçaba. A partir
da capital sede do estado, Fortaleza, tem-se uma distância aproximada de 160 km, em relação
ao município de Aracati, maior cidade da região. O acesso à área se faz através da Rodovia
Federal BR-116 e/ou pela Rodovia Estadual CE-040, todas asfaltadas.
Dias et al., (2005c) e Dias (2005a) classificaram o estuário em três regiões, de
acordo com parâmetros hidroquímicos e quantidade de material particulado em suspensão; a
primeira foi a zona de maré do rio (ZR). A segunda foi a zona de mistura estuarina (ZM) e a
terceira região foi classificada como zona costeira (ZC). Baseados nesta compartimentação do
sistema estuarino, foi escolhido como ponto de amostragem a interface ZR/ZM na cidade de
Aracati, por representar a região que disponibiliza a contribuição do material oriundo da bacia
de drenagem para o estuário e que apresenta uma menor influência das forçantes de maré,
quando comparada à interface ZM/ZC, na região da cidade de Fortim, onde as forçantes de
maré atuam de forma mais intensa. Vale ressaltar que a ZR/ZM não é estável, apresentando
flutuação espacial no período de chuva e, de acordo com a influência da maré, em cada
período avaliado.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
38
Figura 3.1 – Mapa de localização da região estuarina do rio Jaguaribe – CE, Nordeste – Brasil.
Área de
Amostragem:
Interface ZR/ZM
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
39
3.2 – Aspectos geomorfológicos e geológicos da bacia de drenagem do rio Jaguaribe.
A região caracteriza-se pela presença de quatro feições morfológicas distintas: O
relevo litorâneo, a superfície aplainada das coberturas Cenozóicas, a borda norte ocidental da
Chapada do Apodi e o extenso Pediplano de Rochas Cristalinas (Maia 1993).
As feições mais marcantes da faixa litorânea são os cordões de dunas antigas e
atuais. As atuais migram de NE para SW sob ação dos ventos dominantes, deslocando-se até a
zona sub-litorânea, indo sobrepor-se a dunas antigas, atingindo alturas superiores à 60m. As
paleodunas estão geralmente fixadas por vegetação rasteira e dispostas em cordões paralelos à
linha de costa. A existência de mais de uma geração de dunas, e das outras feições
encontradas no litoral formadas pelos terraços marinhos e falésias, está associada às
flutuações do nível relativo do mar durante o Quaternário (Maia, 1993).
A geologia da área em estudo está localizada na Província Borborema, estando
sua origem associada ao rifte intracontinental que compõe a Bacia Potiguar. As litologias
aflorantes na região são formadas por rochas do embasamento pré-cambriano e sedimentos
cretáceos, plio-pleistocenicos e recentes (Maia, 1993).
A província Borborema constituiu-se por diversas faixas de rochas supra- crustais
dispersas através de um terreno gnáissico-migmatitico, segundo trends estruturais a norte e a
sul das grandes zonas de cisalhamento Patos e Pernambuco (Sá, 1984). Estas faixas
constituem sistemas de dobramentos, resultantes da superposição de diversos eventos
tectônicos, metamórficos e magmáticos sobre sedimentos e rochas vulcânicas acumuladas
durante o Proterozóico médio e superior (Almeida, 1984).
A mineralogia da região é composta basicamente por Silicatos de potássio,
magnésio e ferro (Biotita), potássio e alumínio (Ortoclasio), cálcio, alumínio e ferro
(Epidoto), Argilas (Ilita, Caolinita, Caolim), Siltitos, Concreções Ferruginosas e Óxidos de
Ferro, que no período chuvoso podem ser carreados ao rio devido à lavagem dos solos
urbanos e agrícolas existentes no entorno da bacia de drenagem.
3.3 – Clima na região da bacia de drenagem do rio Jaguaribe.
A Zona Costeira do Ceará apresenta acentuadas variações sazonais em seus
fatores climáticos, caracterizadas, principalmente, pelos regimes de chuvas e seca que são
dominadas por ventos alísios de leste que determinam dois períodos ou “estações” marcantes
ao longo do ano (Campos, 2003).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
40
O clima semi-árido é característico para todo o Nordeste Brasileiro, marcado por
uma intensa sazonalidade, que compreende dois períodos bem definidos, um chuvoso que vai
de dezembro a maio, podendo se prolongar até meados de julho, tendo o mês de abril as
maiores precipitações (balanço hídrico positivo), e outro de estiagem (seca, balanço hídrico
negativo) variando entre os meses de junho a novembro, onde setembro para o sertão
nordestino é o mês com menor índice pluviométrico, como observado na Figura 3.3.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Média mensal pluviométrica (1912 a 2002)
mm de chuva
Figura 3.2 – Precipitações médias históricas para a região do baixo Jaguaribe. Observa-se de janeiro a junho a
estação chuvosa, com o máximo pluviométrico em Abril. No segundo semestre tem-se a estação
seca, onde setembro é o mês mais seco. (Funceme, 2004).
Outra característica do clima regional é a diferença da pluviosidade da zona
litorânea e a registrada a pouco mais de 30 km, adentrando ao continente, a partir da foz do
rio Jaguaribe. Observa-se, por exemplo, que em Fortim tem-se uma precipitação anual em
torno de 1500 mm, em Aracati, ao longo das décadas, choveu em média 900 mm por ano,
enquanto que em Itaiçaba esta precipitação caiu para 730 mm em média, caracterizando assim
um clima semi-árido (Veríssimo et al, 1996).
Os índices pluviométricos observados no biênio 2005/2006 ficaram dentro dos
parâmetros esperados pelos dados históricos para a região do baixo Jaguaribe e para todo o
estado do Ceará, como se observa na Figura 3.4.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
41
0
50
100
150
200
250
300
350
400
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Precipitações (mm)
2005 2006
Figura 3.3 – A Figura demonstra o elevado índice pluviométrico para a região no primeiro semestre do ano
(fevereiro a junho) mostrando claramente um balanço hídrico positivo. No segundo semestre
observa-se um balanço hídrico negativo, devido a falta de chuvas. Estação meteorológica de
Aracati – posto Aracati (Funceme, 2006).
A marcha sazonal das chuvas é controlada pela ZCIT (Zona de Convergência
Intertropical), que no período do inverno norte-americano é impulsionada pelos ventos alísios
NE, que trazem essa massa de ar ocasionando as chuvas no Nordeste Brasileiro, sendo
denotada pelo povo nordestino como inverno, no período correspondente os meses de
dezembro a maio. Para o segundo semestre do ano, a ZCIT enfraquece, ficando sobre o
domínio dos ventos alísios SE, que retiram essa massa de ar do território nordestino,
ocasionando o período de estiagem, popularmente conhecido como verão (Fundação Cearense
de Meteorologia - Funceme, 2004.; Campos, 2003).
Existe uma periodicidade média de 30 anos entre eventos de grandes deflúvios,
segundo modelos de variações climáticas do IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças
Climáticas), Nobre (2003). Em estudo realizado no estuário do rio Jaguaribe, Dias e
colaboradores (2005c) observaram um evento desta magnitude, com nível médio das águas do
rio superior a três vezes o volume observado em anos com precipitações normais, e com
volume de chuvas nos primeiros meses do ano chegando a duas vezes os valores históricos.
O regime térmico da região é caracterizado por temperaturas pouco amenas, com
valores médios superiores a 26 °C. Segundo dados da Funceme (2006), para as regiões
litorâneas e pré-litorâneas, no mês de julho são registradas as menores médias anuais, que
atingem 26,1°C. No bimestre Novembro-Dezembro, as temperaturas médias giram em torno
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
42
de 27,4°C, que demonstra a pouca amplitude térmica da região (Veríssimo et al, 1996.;
Campos, 2003).
Os meses de junho, julho e agosto apresentam menores temperaturas, enquanto
que as maiores ocorrem nos meses de Outubro/Fevereiro. A temperatura estável, aliada à
baixa amplitude térmica, provoca na região elevadas taxas de evapotranspiração e,
conseqüentemente, aumento da perda de culturas (Maia, 1993; Campos, 2003).
No biênio 2005/2006, observou-se que a temperatura média variou entre 23 e 33°
C, para a região de Aracati, segundo dados da Funceme (2006).
3.4 – Hidrografia e Oceanografia da bacia de drenagem do rio Jaguaribe.
O estudo das bacias hidrográficas tem importância fundamental na gestão dos
recursos hídricos, pois a bacia é a unidade onde se refletem as atividades que afetam a
qualidade e a disponibilidade da água.
A rede hidrográfica da bacia de drenagem do rio Jaguaribe (Figura 3.4) é o reflexo
direto da sazonalidade climática da região. Os rios e riachos, secundários à bacia, são
intermitentes, fluindo somente durante o período chuvoso. O nível máximo das águas é
atingido nos meses de Fevereiro a Abril, coincidindo com o período de maior pluviosidade
para a região (Veríssimo, 1996). O eixo da bacia do rio Jaguaribe apresenta direção geral SW-
NE, sendo a mais extensa e importante da região, ocupando cerca de 47% do estado do Ceará,
onde recebe numerosos afluentes vindos do sul e do oeste, constituindo assim um extenso
conjunto fluvial (SRH, 1991).
O rio foi perenizado com as águas do Açude Orós, e mais recentemente com a
construção do Reservatório do Castanhão, minimizando os problemas causados pelo regime
irregular das chuvas para o estado (COGERH, 2006). Com o prolongamento do período de
estiagem na década de noventa, o governo do estado adotou como medida mitigadora, a
construção de um canal, iniciado na cidade de Itaiçaba, que normalizaria o abastecimento de
água potável na capital, Fortaleza e Região Metropolitana, que tinha uma demanda muito
grande para pouca disponibilidade deste bem mineral à época (SRH, 1991).
Devido ao padrão detrítico da drenagem, e a intermitência da maioria dos
afluentes e tributários, associado ao padrão sazonal observado para a região, período de seca e
chuva bem definidos, a região estuarina do rio Jaguaribe é a região que reporta todas as
condições impostas a bacia de drenagem, formando nesta região um verdadeiro mosaico das
condições ambientais e do registro das atividades desenvolvidas em toda a bacia de drenagem.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
43
Figura 3.4 – Área de influência da bacia de drenagem do rio Jaguaribe (CE).
Analisando a série histórica das vazões calculadas para a bacia do Jaguaribe
cedidas pela Agência Nacional de Águas – ANA (2006), é possível observar claramente uma
redução das vazões da Bacia de drenagem do rio Jaguaribe para o estuário. Inicialmente,
pode-se observar que o período compreendido entre os anos de 1978 a 1989, apresentaram
vazões máximas na ordem de 2250 m
3
.s
-1
, para o ano de 1985, além de outros valores
significativos de vazão, conforme pode ser visto na Figura 3.5, onde este período encontra-se
destacado com a quadrícula vermelha.
Após esse primeiro período, pode-se observar que o intervalo compreendido entre
os anos de 1990 a 2006 apresenta vazões consideravelmente menores, com média de 24,5
m
3
.s
-1
e picos na ordem de 251,3 m
3
.s
-1
, referente ao ano de 1996. Estes resultados
demonstram que para o período compreendido entre os anos de 1990 a 2006, os valores
máximos de vazões no qual a bacia do Jaguaribe exportou para o estuário foi
aproximadamente 10 vezes menor, quando comparados aos valores máximos obtidos para os
intervalos compreendidos entre 1978 a 1989.
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
44
A mudança ocorrida nas vazões hídricas do rio Jaguaribe, nos últimos 20 (1987-
2007) anos é devido a crescente demanda por água visando abastecimento humano. Para
aumentar a disponibilidade foram construídos vários açudes de pequeno, médio e grande porte
ao longo de toda a bacia do Jaguaribe (SRH, 1991). A partir destas construções pode-se
concluir que uma das conseqüências diretas ocasionadas pelo efeito da açudagem foi a
normalização e a redução da média da vazão hídrica para o sistema estuarino, alterando
diretamente os múltiplos usos da água e muito provavelmente os ecossistemas locais.
As vazões históricas para bacia do Jaguaribe (ANA, 2006) não fundamentaram as
estimativas modeladas por Campos et al., (2000); Krol et al.,(2006), que relatam que as
vazões hídricas totais podem variar entre 0 e 7000 m
3
.s
-1
, em um intervalo de poucos meses.
0
500
1000
1500
2000
2500
mar/78
mar/80
mar/82
mar/84
mar/86
mar/88
mar/90
mar/92
mar/94
mar/96
mar/98
mar/00
mar/02
mar/04
mar/06
Tempo
Vazão(m3/s)
Figura 3.5 – Variação da vazão para o estuário do rio Jaguaribe (CE). ANA, 2006.
3.5 – Regime de marés para o estuário do rio Jaguaribe.
As marés da costa do Ceará podem ser classificadas como ondas semi-diurnas e
são caracterizadas pela ocorrência de duas preamares e duas baixamares com amplitudes
desiguais no período de um dia lunar (24 h e 50 min). Apresentam, portanto, um período
médio das ondas de maré de 12 h e 25 min (Campos, 2003).
Estes tipos de comportamento nas bocas de estuários fazem com que as variações
de altura de maré progridam estuário acima e, às vezes, rio acima. A onda de maré que entra
estuário acima se modifica devido a variações na largura e profundidade do estuário, aumento
de atrito e do fluxo do rio para o mar (Guimarães & Marone, 1996).
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
45
Dias, et al.,(2005c), a partir de dados obtidos com uma régua liminimétrica auto-
suportada, comparou a curva de maré ideal média a partir de dados da tábua de maré para o
porto de Areia Branca-Termisa (Rio Grande do Norte), observando uma defasagem de duas
horas entre os picos de maré alta ideal e medida, e entre os picos de baixa a defasagem
observada foi de três horas, ou seja, uma flutuação de 2.1 m na tábua de marés significa uma
flutuação dentro do estuário de 1,4 m.
Na região não existe uma série histórica da variação da maré, sendo utilizadas as
medidas da tabua de maré do Departamento Nacional de Hidrografia (DHN) para a região do
Porto de Areia Branca-Termisa, carta 703 (Estado do Rio Grande do Norte - RGN), a mais
próxima da região.
A variação da maré observada nas tabuas de maré para o porto Areia Branca-
Termisa (RGN) foi de 0,9 a 3,8 metros, com valores médios de 2,4 m, para os meses de
setembro a dezembro de 2005. Em 2006 a variação média foi de 2,5 metros com máxima de
3,8 m e mínima de 1,1 m, entre os meses de janeiro e junho (DHN, 2006).
A Tabela 3.1 mostra a característica e o comportamento para as marés de
Quadratura e Sizígia, referentes ao biênio 2005/2006, segundo a tabua de maré de Areia
Branca-Termisa (RGN), fornecida pelo DHN.
As variações diárias dos níveis de maré, com base nos dados fornecidos pelo
DHN, para o porto de Areia Branca-Termisa (RGN), podem ser observados na figura 3.6.
Foram construídos gráficos de variações diárias dos níveis de marés para o período de
setembro de 2005 a junho de 2006, onde as linhas em vermelho representam os meses em que
foram realizadas as coletas.
Tabela 3.1. – Altura máxima, altura mínima e amplitude de maré para o biênio 2005/2006 em condições de
quadratura e de sizígia, de acordo com as tabuas de maré para o porto de Areia Branca - Termisa,
Rio Grande do Norte (DNH, 2006).
MARÉ DE QUADRATURA MARÉ DE SIZIGIA
Biênio
2005/2006
Máximo Mínimo Amplitude
de Maré
Máximo Mínimo Amplitude de
Maré
Setembro/05
2,4 1,4 1,0 3,8 0,0 3,8
Outubro/05
2,3 1,0 1,3 3,7 0,0 3,7
Novembro/05
2,4 1,2 1,2 3,6 0,1 3,5
Dezembro/05
2,5 1,2 1,3 3,6 0,2 3,4
Janeiro/06
2,5 1,2 1,3 3,7 0,0 3,7
Fevereiro/06
2,5 1,2 1,3 3,8 0,0 3,8
Março/06
2,4 1,3 1,1 3,8 0,0 3,8
Abril/06
2,4 1,3 1,1 3,6 0,0 3,6
Maio/06
2,5 1,3 1,2 3.5 0.1 3.4
Junho/06
2,5 1,2 1,3 3,3 0,0 3,3
Dias, F. J. S. 2007. Hidrodinâmica das descargas fluviais...
46
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Maré (m)
set/05 out/05 nov/05 dez/05 jan/06 fev/06 mar/06 Abr mai/06 jun/06
Figura 3.6 – Variações diárias dos níveis de Maré, para o porto de Areia Branca-Termisa (Rio Grande do Norte), segundo a Diretoria de Hidrografia e Navegação-DHN. Dados referentes
ao período de setembro de 2005 e junho de 2006. As linhas em Vermelho correspondem aos meses em que foram realizadas as coletas.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 47
Capítulo 4
MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 - Etapa Pré-Campo
Em laboratório, a partir de uma carta topográfica da Sudene (Superintendência de
Desenvolvimento do Nordeste) com escala de 1:100.000, delimitou-se a área de estudo. A
partir desta carta topográfica, foi confeccionado um mapa base com o auxilio dos Softwares
Auto Cad Map e posteriormente Arc View 9.0.
Todo o material usado nas determinações de MPS, metais no MPS e os teores de
carbonato no MPS foram previamente tratados com uma solução de HCl 10% e lavados com
água de alta pureza (deionizada) para fins de descontaminação (Melo, et al.,2003).
4.2 – Amostragem no estuário do rio Jaguaribe
A amostragem realizada, em um ponto da calha principal do rio, na interface
ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe, para cada campanha, foi do tipo semi-diurna durante um
ciclo de maré de 12,4 horas. O intervalo amostral foi de uma hora entre amostras, perfazendo
um total de 12 amostras coletadas em unicata por campanha e por parâmetro analisado. O
intervalo amostral foi definido para buscar uma melhor observação da influência da maré no
sistema estuarino, perfazendo um total de 36 amostras nas três campanhas (Figura 4.1).
Para cada campanha foram coletadas alíquotas diferentes variando entre 1,5 e 5
litros, na calha principal do rio, com auxílio de uma garrafa de “Vandoorn”, visto que em
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 48
estudos pretéritos realizados pelo Laboratório de Biogeoquímica Costeira do Labomar, o
volume de amostra pode interferir na obtenção de uma massa crítica massa de MPS,
principalmente para a posterior determinação de metais no MPS. Por exemplo, na
determinação dos metais no MPS, o volume de amostra necessária para que se obtenha uma
massa representativa é de 5 litros, para que se possa chegar o mais próximo de 0,5 g relatados
na literatura especializada para minimizar os erros analíticos que geralmente ocorrem em
pequenas massas de MPS. Para determinação dos teores de matéria orgânica e carbonatos no
material particulado em suspensão (MPS) foram utilizadas alíquotas de 1,5 L na determinação
de cada parâmetro, visto que estas determinações não requerem uma grande quantidade de
MPS (APHA, 1998).
Paralelamente às coletas de água, foram realizadas medidas de parâmetros
hidroquímicos (salinidade, condutividade, temperatura e oxigênio dissolvido), flutuação da
maré e medidas de vazão e velocidades de escoamento.
Figura 4.1 – Fluxograma de coleta e análises das amostras de água na interface ZR/ZM do estuário do rio
Jaguaribe.
Filtração
AP040 (Fibra de vidro)
Teor de MPS
Metais no MPS
M.O no MPS
Filtração
Acetato de Celulose
1,5 litros
Unicata
CO
3
no MPS
1,5 litros
Unicata
Amostra de Água
5 litros
Unicata
Determinação MPS
Gravimetria (Strickland &
Parsons, 1972).
)
Determinação metais
no MPS (Marins, 1998)
Unicata
Pré-tratamento
HCl 10%
(Melo, et al.,2003)
Determinação da ma
ssa
de MPS
Gravimetria
Calcinação (450 °C)
Jefery, 1992
Filtração
AP040 (Fibra de vidro)
Pré-tratamento
HCl 10%
(Melo, et al.,2003)
Determinação da massa
de MPS
Gravimetria
Agitação e
Quantificação
Loring & Rantalla (1992)
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 49
4.3 - Caracterização da hidroquímica.
O levantamento hidroquímico foi realizado in situ através do uso de uma sonda
portátil modelo YSI 85, calibrada previamente com a solução de O
2
probe solution cód. YSI
5906, que mediu parâmetros como, temperatura (ºC), salinidade (%
o
), condutividade (µs) e o
teor de oxigênio dissolvido, em mg/l, e percentual de saturação de oxigênio. O pH foi medido
com um multivoltímetro ORION, modelo 250 A, utilizando-se um eletrodo combinado de
Ag/AgCl e calibrado com as soluções tampão de pH 7,0, cód. 910760 e ph 10,01, cód.
911060, todos de marca ORION.
4.4 - Quantificação do material particulado em suspensão (MPS).
Após a coleta na ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe, as amostras foram
acondicionadas em garrafas PET e foram mantidas sob refrigeração a 4 °C, até a chegada no
Laboratório de Biogeoquímica Costeira do Labomar/UFCE em Fortaleza.
Os teores de MPS foram obtidos por gravimetria, através da diferença de pesos
antes e após o processo de filtragem em filtros de fibra de vidro (Millepore AP040)
(Strickland & Parsons, 1972).
4.5 - Determinação do teor de matéria orgânica (MO) no MPS.
Após o processo de filtragem e obtenção através de medida gravimétrica da massa
de MPS, os filtros são colocados em cadinhos de porcelana e levados à mufla, a uma
temperatura de 450 ºC, por um período de 12 horas ininterruptas, constantes para as três
campanhas realizadas.
Os teores de matéria orgânica (MO) no MPS foram obtidos por gravimetria
através da diferença de pesos antes e após a calcinação. A partir desta diferença, foi obtido um
resíduo amostral que diminuído do resíduo do filtro fornece o resíduo mineral. Por sua vez, o
resíduo mineral diminuído da massa do MPS, revela os teores de MO no MPS (Jefery, 1992).
4.6 – Determinação dos teores de carbonato no MPS.
De posse da massa de MPS, obtida previamente por gravimetria, os filtros são
colocados em erlenmeyers, previamente levados à estufa a 110 ºC por 12 horas para retirada
de umidade. Juntamente com o filtro, adiciona-se 5ml de HCl 4N em um tubo de ensaio de
fundo chato. O erlenmeyer é tamponado por uma rolha de borracha, por onde passa um tubo
de vidro com cloreto de cálcio anidro. Depois do aparato (Figura 4.2) devidamente montado
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 50
os teores de carbonato no MPS são determinados por medida gravimétrica através da
diferença de pesos antes e após agitação do aparato.
A metodologia analítica de Loring & Rantala (1992) foi referendada pela abertura
de padrão de carbonato de cálcio de marca Vetec, com grau de pureza 99%. O cálculo dos
teores de carbonato no MPS foram feitos a partir da seguinte fórmula:
100*}/]100,0*
)(
{[3% Ps
Q
PbPt
CaCO
−
=
%CaCO
3
= Quantidade de carbonato de cálcio em percentual.
Pt – Perda de carbonato do material em suspensão entre aparatos antes e após agitação.
Pb - Perda de carbonato entre o aparato antes e após agitação “sem o filtro”.
Q - Perda de carbonato do padrão entre o aparato antes e após agitação.
Ps – Massa de material particulado em suspensão
Figura 4.2 - Aparato para determinação dos teores de carbonato em suspensão, segundo Loring & Rantalla
(1992).
4.7 - Determinação das concentrações de Cu, Zn, Pb, Mn, Fe e Al no MPS.
Calculado o teor de material em suspensão para cada hora de coleta e, de acordo
com a variação da maré, os filtros foram colocados em erlenmeyers de 125ml, e devidamente
tampados com reatores termo-cinéticos de vidro “dedo frio” impedindo a volatilização de
materiais ao adicionar-se 10 ml de uma solução de água-régia (1:3) 50%. Em seguida, o
material é levado a uma placa aquecedora, para digestão, a uma temperatura constante de
80ºC (controlada por termômetro) por um período de duas horas (Marins, 1998; Gonçalves,
1993; Fizman, 1984; Aguiar & Marins, 2007).
Mangueira
de silicone
CaCl
2
Anidro
Rolha de
Borracha
5 ml HCl 4N
Filtro
com
TSS
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 51
Após o período de digestão dos filtros, o extrato em temperatura ambiente foi
acondicionado em tubos de ensaio, e levado à leitura (absorvância) em um aparelho de
espectrofotometria de absorção atômica de chama (modelo Shimadzu AA 6200), previamente
calibrado com soluções-padrões contendo, 1,000 +/- 0,002 g/l de Cu (PANREAC), 1,000 +/-
0,002 g/l de Zn (PANREAC), 997 mg/l +/- 2 mg/l de Pb (MERCK), 1000 mg/l +/- 2 mg/l de
Mn (PANREAC), 1001 mg/l +/- 2 mg/l de Fe (MERCK) e 1000 mg/l +/- 2 mg/l de Al
(MERCK).
As concentrações finais dos metais nas amostras foram obtidas através das
equações das curvas de calibração corrigidas pelos fatores de diluição dos extratos (quando
necessário) e pelo volume do extrato. Em seguida, a concentração do metal por volume do
extrato foi transformada em unidade de massa dividindo-se a concentração em volume pela
massa de material em suspensão analisado.
O teor do metal (TM) analisado é dado pela seguinte expressão:
m
fvc
TM
)**(
][ =
ΤΜ − Teor do metal (µg/ml) obtida através da curva de calibração do metal.
v - volume do extrato.
f - fator de diluição do extrato, quando necessário.
m - massa do sedimento.
Vale ressaltar que os resultados tiveram como critério de aceite analítico o desvio
da média de três replicatas menor ou igual a 10%. Os resultados que estivam fora deste
critério foram desconsiderados. Foram feitas leituras do branco e de um ponto médio da curva
de calibração para avaliar a estabilidade do equipamento e das condições de analise, a cada
dez amostras. O equipamento realiza leituras em triplicata da amostra.
O limite de detecção do método empregado (em mg/L) foi determinado como
igual a 3 vezes o desvio estimado por Sy/x dividido pela inclinação da reta, a partir da reta de
regressão obtida da curva de calibração para cada um dos elementos metálicos avaliados,
assumindo-se que no método dos mínimos quadrados não ponderados, cada ponto do gráfico
(incluindo o ponto representativo do branco) tem uma variação normalmente distribuída,
sendo Sy/x = (Σ (Y
i
–Y)
2
x (n-2)
-1
)
1/2
(Miller, L.C.; Miller, J.N. 1994). Tais valores são
apresentados na tabela 4.1.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 52
Tabela 4.1 - Valores médios dos limites de detecção do espectrofotômetro de absorção atômica para os metais
analisados, com n = 3.
Metais Analisados Limite de Detecção
Cu
0,01 µg/mL
Zn
0,02 µg/mL
Mn
0,03 µg/mL
Pb
0,01 µg/mL
Al
0,03 µg/mL
Fe
0,01 µg/mL
4.8 – Modelo Hidrodinâmico determinístico.
4.8.1 - Variação de maré, velocidade superficial e vazão instantânea no canal
estuarino do rio Jaguaribe.
Neste estudo, a variação da coluna d’água foi feita com o auxilio de uma sonda de
pressão e temperatura “DIVER” (DI 242/Wateloo-Schumberger) (Figura 4.4c), que foi
fundeada em uma base de metal, durante 13 horas para realização de medidas a cada 5
minutos, com precisão na ordem de centímetros e graus Celsius para altura da coluna d’água e
temperatura, respectivamente.
Corroborando com as medidas de nível d’água e temperatura obtidas através da
sonda de pressão “Diver”, foram realizadas medidas de velocidade média do escoamento e
vazões instantâneas com auxilio de um correntômetro ADCP (Acoustic Doppler Currente
Profiler) com sensor acústico de freqüência 1,5 MHz, produzido pela SONTEK/YSI. O ADCP
calcula a velocidade média do escoamento e a área da seção molhada em que o perfil está
sendo realizado, gerando automaticamente a vazão instantânea para a seção. O ADCP é um
equipamento composto por uma sonda, com quatro transdutores, um "deck box", onde os
sinais são filtrados e transmitidos para um PC com um software específico que coordena as
ações de todo o sistema, recebe os dados e os disponibiliza em forma de gráficos, tabelas, etc.
O equipamento transmite ondas sonoras através da água em freqüência preestabelecida (75,
300, 600 ou 1500 kHz). Partículas carregadas pela corrente de água, a diferentes
profundidades, refletem o som de volta para o aparelho que detecta o eco através de seus
sensores (Figura 4.3).
Visando uma melhor compreensão da circulação hidrodinâmica do canal estuarino
foram realizados, na região da interface ZR/ZM, 2 perfis perpendiculares à direção do fluxo
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 53
do rio, em um intervalo de 30 minutos, ao longo de um ciclo de maré por um período de 12,4
horas, totalizando 24 perfis. As medidas são replicadas a cada 5 segundos de velocidade
vertical e horizontal, em três compartimentos, coluna d’água superficial, coluna d’água média
e coluna d’água de fundo. Isto resultou em medidas de velocidades horizontais na faixa de 0,1
a 1000 cm.s ±1%, tendo uma precisão de 0.1 cm.s
-1
.
Figura 4.3 – Ilustração do funcionamento do perfilador de correntes ADCP, que calcula as intensidades e
direções por célula de medição, ao longo de um perfil. Os cálculos são feitos baseados no efeito doppler, causado
pela movimentação das partículas em suspensão na coluna d’água, o qual ecoa uma freqüência transmitida. O
ponto de referência estático utilizado é a superfície batimétrica.
a
Figura 4.4 – a - Deck box com bateria para sonda. b - sonda em uso. c - sonda de pressão “diver”.
4.8.2 – Volume de água total e volume de água doce na interface ZR/ZM do estuário
do rio Jaguaribe.
De posse dos dados de vazão e variação da curva de maré, foi calculado o volume
de água total (dv),em m
3
, para cada campanha realizada, a partir da seguinte Equação 1:
b
c
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 54
ξ
∗
=
Qmdv
Equação (1)
Sendo Q, a média das vazões, calculada a partir de valores horários para a seção durante um
ciclo de maré, em m
3
.s
-1
, de acordo com a Equação 2.
ξ
, em segundos, foi calculado tendo como base o período de maré no canal
estuarino de 12,4 horas.
n
QnQQ
Qm
n
∑
+++
=
1
...21
Equação (2)
Levando em consideração o volume de água total no estuário para cada período
avaliado, calculou-se o percentual de água doce existente na massa de água total através da
Equação 3, em m
3
.
dv
So
SSo
v
Vfw
∫
−
=
1
Equação (3)
Onde, So é a salinidade observada para a água do mar e S é uma média da salinidade, obtida
in situ, calculada a partir de medidas horárias, para a seção, durante um ciclo de maré,
conforme a Equação 4.
∑
+++
=
n
i
n
SnSS
S
...21
Equação (4)
4.8.3 – Tempo de Residência na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe.
O tempo de residência (em dias) foi calculado a partir do modelo proposto por
Pritchard (1960), que leva em consideração o prisma de maré da região em estudo, segundo a
Equação 5:
Qi
Vfw
TR =
Equação (5)
Sendo Qi uma média das vazões de entrada e saída do canal estuarino, durante o ciclo de maré
de 12,4 horas.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 55
4.8.4 – Prisma de Maré na interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe.
Para o cálculo do prisma de maré, foram calculadas as vazões de entrada (V
flood
)
Equação 6, e saída (V
ebb
) Equação 7:
∫
=
=
=
rt
t
dttyQVflood
0
),(
Equação (6)
∫
=
=
=
rt
t
dttyQVebb
0
),(
Equação (7)
Onde t é o período da maré (em segundos), e t=0, t=r, representam os instantes de maré baixa
e maré alta, respectivamente. O prisma de maré resultante na seção medida foi definido
segundo, de Jonge (1992), através da Equação 8, a partir das vazões
VebbVfloodVprism
−
=
Equação (8)
4.9 – Descarga de MPS e metais no MPS na interface ZR/ZM do estuário do rio
Jaguaribe.
As descargas do material em suspensão foram obtidas conforme a Equação 9:
ciQiDm .
=
Equação (9)
Onde: Dm = Descargas do material em suspensão (kg.s
-1
). Qi = Vazão (m
3
.s
-1
) e ci =
Concentração de material em suspensão em cada campanha realizada (mg.L
-1
). Logo, as
descargas de metais no material em suspensão foram obtidas de acordo com a Equação 10:
DmxiDi .
=
Equação (10)
Onde: Di = Descarga de metais no material em suspensão (kg.s
-1
) e Xi = Concentração dos
metais em cada campanha (µg/g).Uma vez determinada Dm e Di, a qual é assumida como a
resultante da bacia de drenagem ao estuário, estimaram-se as cargas anuais do material em
suspensão e dos metais neste material, segundo a Equação11:
Dt = Dn . 3,1 x 10
4
Equação (11)
Onde Dt é a descarga anual expressa em toneladas/ano. Dn = descarga de material em
suspensão e de metais neste material (kg.s
-1
).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 56
Capítulo 5
RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 – Variação da maré na interface ZR/ZM.
Em setembro de 2005, a variação da curva de maré ideal para um ciclo de maré de
12,4 horas fornecidas pelo DHN para o porto de Areia Branca-Termisa (RN) foi de 1,0 a 2,6
m, com amplitude média de 1,6 m. A curva de maré medida in situ mostrou uma variação de
2,1 a 3,3 m, com amplitude de 1,2 m (Figura 5.1.1). Observa-se claramente que entre os picos
de maré baixa existe uma defasagem de 3 horas entre a maré medida in situ e a maré ideal.
Entre os picos de maré cheia uma defasagem de 3 horas é observada, onde uma flutuação
diária de 1,6 m na curva de maré ideal resulta em uma flutuação média no estuário de 1,2 m.
Em fevereiro de 2006, a curva de maré ideal apresentou variação de 0,9 a 3,0 m,
com amplitude de 2,1 m, enquanto que a maré in situ variou de 1 a 2,5 m, apresentando
flutuação de 1,5 m (Figura 5.1.2). A defasagem observada entre os picos de maré baixa entre
marés foi de 1 hora, enquanto os picos de maré alta entre marés foram de 2 horas, onde uma
flutuação ao longo do dia de 2,1 m na curva de maré ideal resulta em uma variação no
estuário de 1,5 m.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 57
y = 0,0002x
5
- 0,0089x
4
+ 0,1837x
3
- 1,7055x
2
+ 6,9013x - 7,9844
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hora
Altura Maré (m)
Maré DHN Maré in situ
Figura 5.1.1 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe (CE),
setembro de 2005.
y = 0,0002x
5
- 0,0109x
4
+ 0,2553x
3
- 2,7095x
2
+ 12,781x - 19,326
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hora
Altura Maré (m)
Maré DHN Maré in situ
Figura 5.1.2 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe (CE),
fevereiro de 2006.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 58
Em junho de 2006 a comparação entre as curvas de maré ideal e medida, foi de
0,6 a 3,0 m, com amplitude média de 2,4 m, e de 1,1 a 2,3 m, com amplitude média de 1,2m,
respectivamente (Figura 5.1.3). Entre os picos de maré baixa para as curvas de maré in situ e a
maré do DHN, a defasagem observada foi de 2
1/2
horas. Para os picos de maré alta foi
observada uma defasagem de 2 horas, onde uma flutuação ao longo do dia de 2,4 m na curva
de maré ideal, fornecida pelo DHN, resulta em uma variação no estuário de 1,2 m.
y = 0,0002x
5
- 0,0137x
4
+ 0,3099x
3
- 3,1819x
2
+ 14,565x - 21,956
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hora
Altura Maré (m)
Maré DHN Maré in situ
Figura 5.1.3 – Curvas de maré ideal (DHN) e maré medida in situ para o estuário do rio Jaguaribe (CE), junho
de 2006.
No entanto, vale ressaltar que as curvas de maré ideal fornecidas pelo DHN
referentes ao Porto de Areia Branca-Termisa (RGN), apresentam-se de forma simétrica e as
curvas de maré medidas in situ, com a sonda de pressão são assimétricas, caracterizando as
marés do tipo quadratura para fevereiro e junho de 2006, e de sizígia para setembro de 2005.
Ou seja, as forçantes de maré podem alterar, de acordo com o aporte hídrico
fluvial do estuário, o sistema, provavelmente devido à intensificação do transporte
longitudinal, haja vista que as correntes de maré podem chegar a longas distâncias e podem
permanecer no sistema dissipadas em planícies de inundação, mesmo em eventos de maré
vazante.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 59
5.2 – Vazão hídrica na interface ZR/ZM.
As velocidades de escoamento expostas na Figura 5.2.1 para setembro de 2005,
variaram entre 0,14 a 0,29 m.s
-1
, onde as velocidades máximas de vazante (Ebb) observadas
ocorreram 2 horas antes do pico de maré baixa, com magnitude de 0,20 m.s
-1
. Entretanto as
maiores velocidades de enchente (Flood) ocorreram 3 horas após a maré baixa, com
magnitude de -0,27 m.s
-1
. A variação observada em evento de maré vazante foi de 0,12 a 0,19
m.s
-1
, e de -0,29 a -0,14 m.s
-1
, em evento de maré enchente.
-0,80
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
m/s
Figura 5.2.1 – Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb), de 06:00 as
17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP, em setembro de 2005.
Para fevereiro de 2006, as velocidades superficiais médias variaram entre 0,01 a
0,63 m.s
-1
. Em evento de maré vazante a variabilidade observada foi de 0,01 a 0,28 m.s
-1
, e de
-0,63 a -0,23 m.s
-1
, em maré enchente
(Figura 5.2.2). As velocidades máximas de vazante
(Ebb) ocorreram 3 horas antes do pico de maré baixa, com magnitude de 0,26 m.s
-1
. Para as
velocidades de enchente (Flood) o máximo observado ocorreu 4 horas após o evento de maré
seca, apresentando magnitude de 0,63 m.s
-1
.
Em junho de 2006, as velocidades superficiais variaram de 0,01 a 0,52 m.s
-1
. Em
eventos de maré vazante e enchente, a variabilidade observada foi de 0,26 a 0,38 m.s
-1
, e de -
0,52 a -0,01 m.s
-1
, respectivamente (Figura 5.2.3). As velocidades máximas de vazante
ocorreram 1 hora antes do pico de maré baixa, com magnitude de 0,32 m.s
-1
. Entretanto as
maiores velocidades de enchente (Flood) ocorreram 2
1/2
horas após a maré baixa, com
magnitude de 0,52 m.s
-1
.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 60
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
(m/s)
Figura 5.2.2 - Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb), de 06:00 as
17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP, em fevereiro de 2006.
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
m/s
'
Figura 5.2.3 - Velocidade do escoamento superficial nas marés enchente (Flood) e vazante (Ebb), de 06:00 as
17:00 horas, com medidas horárias, calculadas de acordo com o ADCP, em junho de 2006.
A tabela abaixo mostra a faixa de variação e a média das velocidades das
correntes de entrada e saída (Tabela 5.2.1) na ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe, para os
meses de setembro de 2005, fevereiro e junho de 2006, que foram semelhantes às velocidades
encontradas para o estuário do rio Curimataú – RN (Miranda, et al.,2005).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 61
Tabela 5.2.1 – Velocidades médias do escoamento de enchente (Flood), vazante (Ebb) nos períodos avaliados.
Faixa de variação e valores médios.
Velocidades Superficiais Médias
Período Amostral Enchente (m/s) Vazante (m/s)
Setembro 2005
0,14 – 0,29
0,22
0,12 – 0,19
0,17
Fevereiro 2006
0,23 – 0,63
0,49
0,01 – 0,28
0,18
Junho 2006
0,01 – 0,52
0,27
0,26 – 0,38
0,31
A variação da Vazão Hídrica Total (VHT) para o estuário do rio Jaguaribe (CE)
no período avaliado variou de 1 a 351 m
3
.s
-1
(Figura 5.2.4). Em setembro 2005 foi observado
um aumento considerável na variação da vazão hídrica mínima total, variando de 26 a 226,7
m
3
.s
-1
, com média de 101 m
3
.s
-1
. Em análise diferenciada entre eventos de maré vazante e
enchente observa-se que a variabilidade da vazão hídrica total foi de 26,5 a 111,7 m
3
.s
-1
, com
média de 65,5 m
3
.s
-1
, e de 75,8 a 226,6 m
3
.s
-1
, com média de 136,7 m
3
.s
-1
, respectivamente.
Para o mês de fevereiro a vazão hídrica total variou entre 1 e 188 m
3
.s
-1
, com
média de 58 m
3
.s
-1
. Em eventos de marés vazante e enchente a variabilidade observada foi de
1 a 53 m
3
.s
-
1, apresentando média de 25 m
3
.s
-
1, e de 21 a 188,6 m
3
.s
-1
, com média de 108,7
m
3
.s
-1
, respectivamente.
Em junho de 2006 as vazões hídricas totais variaram entre 2 e 351 m
3
.s
-1
, com
média de 183 m
3
.s
-1
. Em eventos de maré vazante a variação da vazão hídrica total foi de 2 a
351 m
3
.s
-1
, com média de 232 m
3
.s
-1
. Entretanto, em maré enchente, a variação observada foi
de 110 a 201 m
3
.s
-1
, com média de 159 m
3
.s
-1
.
Tabela 5.2.2 – Variação da vazão hídrica total e vazões de entrada e saída para o período avaliado, em m
3
.s
-1
.
Vazão Hídrica Total
Período Amostral
Q Entrada Q Saída Q média Total
Setembro 2005
75,8 – 226,6
136,7
26,5 – 111,7
65,5
26,5 – 226,7
101
Fevereiro 2006
21 – 188,6
108,7
1 – 53
25
1 – 188,6
58
Junho 2006
110 – 201
159
2 – 351
232
2 – 351
183
Ou seja, a VHT apresentada para o período avaliado mostrou um domínio das
vazões de enchente nos meses de setembro de 2005 e fevereiro de 2006, historicamente os
meses de menores precipitações para a região em estudo, onde provavelmente pode estar
ocorrendo um efeito dissipativo da onda de maré nas planícies de inundação do rio Jaguaribe,
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 62
também observado nas flutuações das marés atuantes na região. Em junho de 2006 foi
observado o domínio das vazões de vazante, período de balanço hídrico positivo,
corroborando com os resultados apresentados por (Medeiros & Kjerfve, 2003), para o sistema
estuarino de Itamaracá, que apresentava domínio das vazões de vazante no período de maior
aporte fluvial. As vazões obtidas neste estudo mostram que existe realmente uma maior
normalização das vazões médias, após a açudagem do rio Jaguaribe, considerados os dados
pretéritos (Campos et al.,2000; Krol, et al.,2006), e de que as maiores variações ocorrem nas
vazões de vazante do rio, que atingiu seu máximo em junho de 2006, ao final do período de
chuvas do ano de 2006.
Ao confrontarmos as vazões hídricas totais obtidas neste estudo com as vazões
médias históricas (ANA, 2006) da bacia de drenagem para o estuário do Jaguaribe para os
últimos 15 anos, pode-se concluir que o domínio das vazões de entrada ressaltam uma maior
atuação de águas marinhas no balanço de massas d’água neste corpo hídrico.
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Q (m
3
/s-1)
Setembro 2005 Fevereiro 2006 Junho 2006
Figura 5.2.4 – Vazões hídricas totais para os meses de setembro de 2005, fevereiro e junho de 2006 de 06:00 às
17:00 horas, medidos com ADCP na ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe (CE).
5.3 – Volume de água e Tempo de Residência (TR) no estuário do rio Jaguaribe (CE).
O período interanual 2005/2006, durante o qual foram feitas as amostragens, pode
ser considerado, quanto ao volume de chuvas, como ano de comportamento médio, onde
foram observados balanços hídricos positivos, no primeiro semestre e, no segundo semestre,
um balanço hídrico negativo.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 63
O volume de água total e o volume de água doce para cada período avaliado,
foram calculados considerando-se que toda água doce do estuário tem origem fluvial. Assim,
no mês de setembro de 2005 o volume hídrico total foi de 4,5 x 10
6
m
3
, na interface ZR/ZM,
onde apenas 11,7% deste volume corresponderam à contribuição fluvial.
Em fevereiro de 2006, o volume de água total atingiu a mesma ordem de grandeza
de setembro de 2005, entretanto, em valores absolutos houve uma redução de 43% da vazão
estuarina, que totalizou 2,6 x 10
6
m
3
, porém a contribuição fluvial foi similar e atingiu 14,7%
do volume hídrico total.
Para o mês de junho de 2006, houve aumento do domínio fluvial com volume
hídrico total na ZR/ZM de 8,4 x 10
6
m
3
, representando o dobro da vazão observada no
período seco de 2005. Neste período, o volume de água doce atingiu 95% do volume hídrico
total.
A contribuição de água doce como de origem estritamente fluvial é uma avaliação
preliminar, pois outros fatores podem contribuir para esse aporte, tais como: a rotina de
operação dos grandes reservatórios existentes na bacia do rio Jaguaribe, que disponibilizam
volumes de água doce compatíveis com a demanda hídrica local; a drenagem da bacia inferior
do rio Jaguaribe, que provavelmente tem contribuição significativa dos aqüíferos naturais das
regiões das grandes dunas presentes na região estuarina, e outros.
Dias (2005a) e Dias et al., (2005c) em estudo realizado no estuário do rio
Jaguaribe para o ano de 2004, observaram que o volume de água no canal estuarino variou
entre 44 x 10
6
m
3
a 11x 10
6
m
3
. Nos meses de maior precipitação o volume de água doce
correspondeu a 85% do volume de água total, e no período de estiagem o volume de água
doce ainda representava 47% do total de água no canal estuarino, entretanto sabe-se que este
foi um ano atípico onde o volume das precipitações registradas foram superiores as médias
históricas observadas para a região, mantendo mesmo no período de estiagem, um volume
considerável de água doce chegando ao sistema estuarino.
O tempo de residência (TR) das águas estuarinas na interface estudada, no mês de
setembro de 2005, foi de 3 horas, passando a 2 horas em fevereiro de 2006 e atingindo o
máximo de 12 horas no mês de junho de 2006. Dias et al., (2005d) em estudo realizado no
estuário do rio Jaguaribe para o ano de 2004, caracterizaram o tempo de residência (TR) no
período chuvoso como sendo de 12 horas, enquanto que, no período seco, o TR foi de até 13
dias. Quando comparados os volumes hídricos medidos nos dois estudos observou-se que
apesar do sistema estuarino apresentar um volume considerável de água doce nos períodos
chuvosos (em torno de 92% do volume total) a vazão hídrica foi distinta entre os dois
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 64
períodos. Em 2006 a vazão hídrica total foi de 183 m
3
.s
-1
, cerca de uma ordem de grandeza
inferior àquela do período chuvoso de 2004 de 1000 m
3
.s
-1
. O segundo fator determinante do
tempo de residência, as vazões, pode ou não apresentar competência para o rompimento da
barreira física imposta pelo regime de marés. Entretanto, também é necessário considerar que
estes valores de vazão e, consequentemente, de TR foram avaliados por métodos diferentes
naquele estudo e no atual. Neste estudo, o método usado foi a aquisição de medidas com o
ADCP que gera informações bem mais precisas e em tempo real do que o método do cálculo
do TR usando dados de vazões históricas referentes à bacia superior do rio Jaguaribe, método
usado anteriormente. Por isso, os dados anteriores devem ser observados com maior critério,
pois é evidente que as descargas fluviais para o estuário, em geral, não dependem das vazões
do rio acima de Itaiçaba, região do baixo Jaguaribe, onde a existência de uma barreira física,
barra fortemente a drenagem.
Entretanto é possível diagnosticar que, nos meses de pouca, ou nenhuma
precipitação, onde o volume de água doce é mínimo (cerca de 12% do volume hídrico total), o
domínio de águas marinhas é notório fazendo com que a massa d’água entre e saia do sistema
estuarino com maior facilidade, diminuindo o TR das águas estuarinas na interface ZR/ZM,
enquanto que no período de chuvas o processo é inverso.
5.4 – Prisma de Maré para o estuário do rio Jaguaribe (CE).
Como pode ser observado na Tabela 5.4.1, existem diferenças entre as vazões
hídricas totais de entrada (V
Flood
) e, principalmente, de saída (V
Ebb
) observadas nas campanhas
realizadas em setembro de 2005 e fevereiro de 2006, onde foi observado um domínio das
vazões hídricas de entrada no sistema estuarino, resultando em prismas de maré positivos de
71,2 e 83,4 m
3
.s
-1
, que ficam retidos e/ou são dissipados nas planícies de inundação do
sistema estuarino do rio Jaguaribe (CE). Em junho de 2006, as vazões hídricas totais de saída
foram superiores as vazões de entrada, apresentando prisma de maré negativo mostrando que
o fluxo fluvial era predominante, associado a um balanço hídrico positivo para o período.
Tabela 5.4.1 - Fluxos de enchente (Flood), vazante (Ebb) e do prisma de maré nos períodos avaliados. Valores
médios.
Período Amostral V
Flood
(
m
3
.
s
-1
) V
Ebb
(
m
3
.
s
-1
) V
Prism
Q (
m
3
.
s
-1
)
Percentual de
água doce
(%)
Setembro 2005
136,7 65,5 71,2 101 11,7
Fevereiro 2006
108,7 25,3 83,4 59 14,7
Junho 2006
159,4 232,5 - 73,1 183 95
*
Valores obtidos com a sonda ADCP.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 65
De modo geral, pode-se concluir que a mensuração dos fluxos residuais em
estuários bem misturados, como é o caso do rio Jaguaribe (CE), dependem das posições
geográficas em que são adquiridas as medidas, amplitude de maré, vazão hídrica total e do
sistema fluvial, e das variações meteorológicas atuantes na região. Por exemplo, em setembro
de 2005 foram realizadas medidas mais próximas à foz do estuário, na interface zona de
mistura estuarina (ZM) e zona costeira (ZC). As vazões de entrada foram em média de 430,7
m
3
.s
-1
, variando entre 199 a 569 m
3
.s
-1
, três ordens de grandeza superiores às observadas no
mesmo período na interface ZR/ZM. A vazão média de saída foi de 323,8 m
3
.s
-1
, cerca de
cinco vezes maior que as vazões medidas na ZR/ZM, resultando em um prisma de maré
positivo de 106,9 m
3
.s
-1
, que é 33% superior ao prisma observado na ZR/ZM, mostrando mais
uma vez o forte domínio de águas marinhas sobre o sistema estuarino no período avaliado, e
crescente em direção à foz do rio, mesmo a uma distância de 6 km da foz.
A diferença entre os valores de prisma de maré adquiridas na interface ZR/ZM e
ZM/ZC, mostram claramente que o sistema de correntes longitudinais observadas no estuário
do rio Jaguaribe apresenta de modo geral um padrão muito complexo ao longo de um ciclo de
maré, com variações fora do canal principal de circulação do rio. Esta diferenciação no
sistema de correntes entre ZR/ZM e ZM/ZC, interfere no transporte e na deposição de
substâncias e materiais para a zona costeira adjacente e, consequentemente, para o oceano
Atlântico Equatorial.
Logo, os valores de prisma de maré obtidos neste estudo foram representativos em
cada campanha realizada para a interface ZR/ZM, sendo observados valores negativos para o
mês de junho, indicando valores elevados de fluxos de água doce do sistema estuarino do rio
Jaguaribe. Nos meses de setembro de 2005 e fevereiro de 2006, com valores positivos de
prismas de maré, pode-se observar claramente que os sucessivos barramentos ao longo da
bacia de drenagem do rio Jaguaribe permanecem controlando fortemente a baixa
disponibilidade hídrica fluvial (água doce) para o sistema estuarino e consequentemente para
a zona costeira adjacente, interferindo nos múltiplos usos desse bem e muito provavelmente
na sustentabilidade do ecossistema estuarino, que permanece neste período com
características fortemente marinhas. A amplitude de maré eleva o nível de água no estuário,
intensificando o domínio das forçantes de maré existentes no estuário, nos períodos com
menores volumes de água doce.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 66
5.5 – Variação da hidroquímica em relação a maré na interface ZR/ZM do estuário do
rio Jaguaribe (CE).
A salinidade apresentou uma variabilidade, ao longo do período interanual
2005/2006, entre 1,2 a 36,1, para n=36. Na campanha realizada em setembro de 2005 (Figura
5.5.1) foi observado que a salinidade variou de 24,7 a 30,9, para n=12. Em evento de maré
vazante e enchente a salinidade variou de 24,7 a 27,9 e de 25,8 a 30,9, respectivamente, onde
a maior variação ocorreu em evento de maré enchente.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Salinidade
Maré medida salinidade
Figura 5.5.1 – Distribuição temporal da salinidade ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Em fevereiro de 2006 (Figura 5.5.2), a variação da salinidade foi de 23,2 a 36,1,
para n=12. Em evento de maré vazante a faixa de variação de salinidade foi de 27,9 a 34,7, e
em evento de maré enchente foi de 23,2 a 36,1, sendo a maior amplitude de valores observada
em evento de maré enchente.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Salinidade
Maré medida salinidade
Figura 5.5.2 – Valores de salinidade ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 67
Em junho de 2006 (Figura 5.5.3), a salinidade observada foi de 1,2 a 1,8, para
n=12. Ao serem comparados os eventos de maré enchente e vazante os valores obtidos foram
de 1,3 a 1,8 e de 1,2 a 1,8, respectivamente, não sendo percebida a influência do regime de
marés em ambos os eventos, confirmando que quando o prisma de maré foi negativo, o aporte
de água doce tornou-se suficientemente elevado para tornar a recuperação do gradiente
estuarino conforme anteriormente observado por Marins, et al., (2003).
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Salinidade
Maré medida salinidade
Figura 5.5.3 – Distribuição temporal da salinidade ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
A temperatura das águas superficiais do estuário do rio Jaguaribe (CE),
apresentou valores entre 27,4 a 31,2°C para n=36. Em setembro de 2005 a temperatura foi de
27,4 a 29,3 °C, para n=12 (Figura 5.5.4). Ao longo de um ciclo de maré foi observada uma
amplitude térmica das águas estuarinas de 27,4 a 29,3 °C, e de 28,8 a 29,3 °C, para os eventos
de maré vazante e enchente, respectivamente, onde a maior amplitude térmica foi observada
na maré vazante.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
25
26
27
28
29
30
31
32
Temperatura °C
Maré medida Temperatura
Figura 5.5.4 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 68
Em fevereiro de 2006 a temperatura variou de 29 a 31 °C, para n=12 (Figura
5.5.5). Em análise diferenciada entre os eventos de maré vazante e enchente, a amplitude
térmica observada foi de 29 a 30 °C, e de 30,3 a 31,2 °C, respectivamente, sendo a faixa
térmica constante nos dois eventos.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
25
26
27
28
29
30
31
32
Temperatura °C
Maré medida Temperatura
Figura 5.5.5 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Em junho de 2006 a amplitude térmica observada foi de 28,9 a 30,8 °C, para n=12
(Figura 5.5.6). Em evento de maré vazante, a alteração da temperatura foi de 28,9 a 30 °C, e
em maré enchente foi de 30,4 a 30,8 °C, sendo que no evento de maré vazante foi observada a
maior oscilação térmica.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
25
26
27
28
29
30
31
32
Temperatura °C
Maré medida Temperatura
Figura 5.5.6 – Amplitude térmica ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
Nas três campanhas, observou-se, desta forma, que as águas de vazante sempre
apresentaram temperaturas mais elevadas, mesmo quando o sistema estuarino tinha
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 69
predominância de águas marinhas. Entretanto, deve-se ressaltar que todas estas medidas
coincidiram com períodos de maior insolação diária, o que prolongou por várias horas as
temperaturas elevadas das águas estuarinas.
Os valores de pH variaram ao longo das campanhas entre 7,5 a 8,2, para n=36.
Em campanha realizada em setembro de 2005, os valores de pH mantiveram-se constantes,
entre 7,9 a 8,1, para n=12 (Figura 5.5.7). Em evento de maré vazante, o pH apresentou
variabilidade de 7,9 a 8,1, mantendo-se constante em evento de maré enchente 8,1,
confirmando a intensidade das forçantes de maré sobre o sistema estuarino.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
pH
Maré medida pH
Figura 5.5.7 – Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Em fevereiro de 2006, os valores de pH variaram entre 7,7 a 8,2, para n=12
(Figura 5.5.8). Ao serem comparadas as variações entre os eventos de maré vazante e
enchente, pode-se observar que os valores de pH apresentaram-se entre 7,7 a 8,1, e de 7,8 a
8,2, respectivamente, mostrando o mesmo comportamento nos dois eventos e a permanência
da predominância das forçantes de maré sobre o sistema estuarino.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
pH
Maré medida pH
Figura 5.5.8 - Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 70
Em junho de 2006, a variação dos valores de pH foi de 7,5 a 8,0, para n=12
(Figura 5.5.9). Em observação diferenciada em um ciclo de maré, os valores de pH em maré
vazante foram de 7,5 a 7,7, e de 7,7 a 8,0, no evento de maré enchente. Embora nesta ocasião
houvesse predominância de água doce no sistema estuarino (95%), o sistema mostrou
resiliência para alterar o pH equivalente de águas naturais. Isto muito provavelmente se deve
ao teor elevado de carbonatos na região da costa nordeste equatorial (Lacerda & Marins,
2002).
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
pH
Maré medida pH
Figura 5.5.9 –Valores de pH ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
Os teores de oxigênio dissolvido das águas superficiais ao longo do período
avaliado foram de 3,2 a 7,2 mg/L, para n=36. Em setembro de 2005 os teores de oxigênio
dissolvido na interface ZR/ZM foram de 5,4 a 6,9 mg/L, para n=12 (Figura 5.5.10). Em maré
vazante, os teores de oxigênio dissolvido apresentaram valores mínimos de 5,4, e máximos de
6,9 mg/L, enquanto que, em maré vazante, os teores de oxigênio foram de 6,5 a 6,9 mg/L.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
2
3
4
5
6
7
8
Oxigênio Dissolvido (mg/L)
Maré medida Oxigênio Dissolvido
Figura 5.5.10 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 71
Em fevereiro de 2006, os níveis de oxigênio dissolvido oscilaram entre 3,2 a 6,7
mg/L, para n=12 (Figura 5.5.11). Ao longo do ciclo de maré foram de 3,2 a 5,3 mg/L, e de 5,1
a 6,7 mg/L, para os eventos de maré vazante e enchente, respectivamente. Os maiores teores
de oxigênio dissolvido foram observados em evento de maré vazante.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
2
3
4
5
6
7
8
Oxigênio Dissolvido (mg/L)
Maré medida Oxigênio Dissolvido
Figura 5.5.11 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Na campanha realizada em junho de 2006, a variabilidade dos teores de oxigênio
dissolvido foram de 5,7 a 7,2 mg/L, para n=12 (Figura 5.5.12). Os teores variaram de 5,7 a
6,5 mg/L em evento de maré vazante, e de 6,4 a 7,2 mg/L em evento de maré enchente, não
sendo observada diferença significativa entre os teores de oxigênio dissolvido, nos eventos de
maré.
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Maré medida (m)
2
3
4
5
6
7
8
Oxigênio Dissolvido (mg/L)
Maré medida Oxigênio Dissolvido
Figura 5.5.12 – Teores de oxigênio dissolvido ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 72
Durante o período avaliado (biênio 2005/2006), observou-se que algumas
variáveis hidroquímicas apresentaram correlações significativas. Para setembro de 2005
(Tabela 5.5.1) e fevereiro de 2006 (Tabela 5.5.2) se correlacionaram (Maré medida e
Salinidade; Maré medida e Vazão; Oxigênio dissolvido e Temperatura; Oxigênio dissolvido e
pH; Temperatura e pH), vale ressaltar as correlações para o mês de fevereiro (Maré medida e
pH; Oxigênio dissolvido e Salinidade; Salinidade e Temperatura; Salinidade e pH). Para o
período chuvoso (Tabela 5.5.3), em junho de 2006, as variáveis que apresentaram correlação
foram; (Altura de maré e Salinidade; Altura de maré e Vazão; Oxigênio dissolvido e
Temperatura; Oxigênio dissolvido e pH; Salinidade e Vazão; Temperatura e pH; Temperatura
e Vazão).
Tabela 5.5.1 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o estuário do rio Jaguaribe
(CE) para de setembro de 2005.
Maré (m) O2 (mg/L) Salinidade Temperatura°C pH
Q (m
3
/s)
Maré (m) 1
O2 (mg/L)
0,3708
1
Salinidade 0,7642
0,0606
1
Temperatura°C
0,4610
0,9734
0,1297
1
pH
0,4162
0,9714
0,0789
0,9829 1
Q (m
3
/s)
0,7995
0,3852 0,4311 0,4733 0,4544
1
Correlações significativas para n=12 e α=0,99 (0,66) e α=0,95 (0,53).
Tabela 5.5.2 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o estuário do rio Jaguaribe
(CE) para fevereiro de 2006.
Maré (m) O2 (mg/L) Salinidade Temperatura°C pH
Q (m
3
/s)
Maré (m) 1
O2 (mg/L)
0,1533
1
Salinidade 0,7140 0,6138 1
Temperatura°C
0,0261
0,9079 0,6121 1
pH 0,5718 0,8046 0,8753 0,7720 1
Q (m
3
/s)
-0,9278
0,1487 -0,4315 0,2860 -0,3046
1
Correlações significativas para n=12 e α=0,99 (0,66) e α=0,95 (0,53).
Tabela 5.5.3 – Correlações das variáveis hidroquímicas, altura de maré e vazão para o estuário do rio Jaguaribe
(CE) para junho de 2006.
Maré (m) O2 (mg/L) Salinidade Temperatura°C pH
Q (m
3
/s)
Maré (m) 1
O2 (mg/L)
0,3995
1
Salinidade 0,8694
0,1319
1
Temperatura°C
-0,1121
0,6352
-0,4725
1
pH
0,2286
0,7724
-0,1713
0,9322 1
Q (m
3
/s)
0,6913
-0,1377
0,8127 -0,7176
-0,4651
1
Correlações significativas para n=12 e α=0,99 (0,66) e α=0,95 (0,53).
No período de menor aporte fluvial, setembro de 2005, foi observado que as
vazões hídricas totais foram fortemente dominadas pela entrada de águas marinhas, com
correlações estatísticas significativas entre vazão e maré, para α=99%, que provavelmente
lixíviaram o sistema estuarino com maior facilidade, devido a pouca eficiência e/ou a
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 73
inexistência do vetor fluvial, ressaltando as vazões de enchente e prismas de maré positivos.
Entretanto, nos períodos de balanço hídrico positivo, as vazões apresentaram correlações
estatísticas significativas de ordem inversa, onde o aumento das vazões ocorreram juntamente
com a minimização dos efeitos das marés, onde o vetor fluvial foi ressaltado pelo prisma de
maré negativo.
Resumindo-se, a salinidade das águas superficiais do estuário do rio Jaguaribe
mostrou um padrão de variação diária, de acordo com a influência da maré e do prisma de
maré, mostrando um padrão sazonal. Foram observadas correlações estatísticas significativas
para α= 99% entre salinidade e maré, para as três campanhas, mesmo na campanha realizada
em junho de 2006, onde a salinidade, tipicamente de água doce (salinidade<5), manteve-se
constante ao longo dos eventos de maré vazante e enchente, estando dentro da faixa
estabelecida por Ekau & Knoppers (1999); Bordalo, et al.,(2005); Bordalo & Santos (2005).
Mesmo apresentando um padrão semi-diurno, verificou-se um padrão sazonal referente ao
comportamento da salinidade, visto que se comparadas às precipitações ocorridas durante o
período avaliado ao volume de água doce medido e à atuação das marés, pode-se observar que
os maiores valores de salinidades correspondem aos meses mais secos para a região e que
apresentam menos de 14% do volume hídrico total considerado doce, quando o sistema era
fortemente lixiviado por águas marinhas.
De modo geral, pode-se concluir que os níveis de oxigênio dissolvido,
temperatura e pH apresentaram um padrão semi-diurno, com correlações estatísticas
significativas para α=99%, aumentando durante o período de maior insolação do dia, de 08:00
às 15:00 horas, vindo a cair ao entardecer, corroborando com os dados apresentados por,
Bordalo & Santos (2005); Bordalo, et al.,(2005); Cavalcante, et al.,(2005). Ou seja, a
temperatura da água, fator fortemente controlado pela insolação, controla a produtividade
primaria e respiração dos organismos aquáticos, onde o seu aumento durante o dia
correspondeu aos níveis elevados de oxigênio dissolvido das águas superficiais do estuário do
rio Jaguaribe, mostrando que o teor de O
2
é muito provavelmente controlado pela atividade
fitoplanctônica, sendo o efeito das marés dinâmica e salina pouco expressiva.
A variação dos níveis de oxigênio dissolvido e pH, na coluna d'água tem
influência sobre diversos fatores físicos e químicos, e conseqüentemente a precipitação e/ou
solubilização de diversos nutrientes e/ou metais traço. Por exemplo, em um ambiente aeróbio
e com pH básico, grande parte dos íons Fe
3+
e Mn
3+
presentes na coluna d'água encontram-se
precipitados ou complexados, podendo carrear metais traço que dependam deste substrato
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 74
(Esteves, 1998). Isto pode potencialmente ocorrer com os metais pesados (Cu, Zn, Mn e Pb)
avaliados no material particulado em suspensão neste estudo.
5.6 – Quantificação do aporte de MPS no estuário do rio Jaguaribe (CE).
O material particulado em suspensão (MPS) do estuário do rio Jaguaribe (CE), ao
longo do período avaliado, foi de 7 a 89 mg/L, para n=36 (Tabela 5.6.1). No período de
menor aporte fluvial, setembro de 2005, onde o sistema estuarino foi fortemente lixiviado por
águas marinhas, as concentrações de MPS foram de 7,0 a 34,0 mg/L, para n=12. Entretanto,
observou-se que as concentrações de MPS aumentaram significativamente nos meses de
maior aporte fluvial, que apresentaram prisma de maré negativo associado a TR elevados, as
concentrações de MPS foram de 48,0 a 89,7 mg/L, e de 22,4 a 44,7 mg/L, para fevereiro e
junho de 2006, respectivamente.
Tabela 5.6.1 – Variação temporal do MPS ao longo de um ciclo de maré de doze horas, em campanhas
realizadas nos meses de setembro de 2005, fevereiro e junho de 2006.
Campanhas
Horário
Setembro
2005
Fevereiro
2006
Junho
2006
06:00
10,8 48,0 22,4
07:00
14,5 54,6 23,1
08:00
10,3 48,1 36,2
09:00
12,4 61,6 38,9
10:00
34,0 60,6 43,5
11:00
11,6 79,2 44,8
12:00
11,4 62,4 38,4
13:00
10,3 72,0 34,8
14:00
7,0 89,7 35,7
15:00
8,4 69,5 25,9
16:00
10,3 51,7 23,8
17:00
10,1 53,7 23,4
As Figuras 5.6.1 a 5.6.3 mostram a variabilidade do material particulado em
suspensão (MPS) em relação à época da amostragem e a variação de maré durante um ciclo
de 12,4 horas.
Em setembro de 2005, observou-se uma tendência crescente dos teores de MPS
em evento de maré vazante, variando entre 10,2 a 14,4 mg/L. Na mudança da maré observou-
se um aumento desse material pela retenção causada pelas das forçantes de maré, onde as
concentrações de MPS chegam a ser 3 vezes maiores (34 mg/L) que o valor mínimo
observado em maré vazante. Com o evento de maré enchente os teores de MPS se
mantiveram constantes, com tendência fracamente decrescente, entre 7,0 a 11,5 mg/L. (Figura
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 75
5.6.2). A variabilidade do MPS observada nesta campanha se compara àquelas de águas
marinhas, entre 0,5 a 10 mg/L (Chester, 1990; Cavalcante, et al., 2005), provavelmente
refletindo a influência da maré de sizígia atuante no período.
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Mps (mg/L)
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Maré (m)
Mps (mg/L) Maré (m)
Figura 5.6.1 – Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha realizada em
setembro de 2005.
Em fevereiro de 2006, mesmo sob influência de maré de quadratura, foi verificado
comportamento semelhante ao observado em setembro de 2005, onde o evento de maré
vazante induziu ao aumento das concentrações de MPS, que variam de 48,0 a 79,2 mg/L. Na
mudança da maré, observou-se uma maior concentração do MPS promovida pelas forçantes
de maré, sendo que mesmo após três horas da mudança da maré mantiveram-se elevadas as
concentrações de MPS (69 a 89,7 mg/L). Em seguida, o MPS adquiriu uma tendência
decrescente em relação a maré enchente, com variação de 51,7 a 54 mg/L (Figura 5.6.3).
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Mps (mg/L)
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2,0
2,5
3,0
3,5
Maré (m)
Tss (mg/L) Maré (m)
Figura 5.6.2 - Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha realizada em
fevereiro de 2006.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 76
Para o mês de junho de 2006, (Figura 5.6.4), em evento de maré vazante
observou-se um aumento das concentrações de MPS, variando 22,4 a 44,7 mg/l. Em maré
enchente, as concentrações de MPS apresentaram tendência decrescente, com variação de
23,3 a 38 mg/L. Na mudança da maré, novamente observou-se o evento de aumento de
concentração do MPS pela retenção das forçantes de maré, gerando uma variação de 35 a 38
mg/L, mesmo depois de duas horas do inicio do evento de maré enchente.
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Mps (mg/L)
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2,5
3,0
3,5
Maré (m)
Tss (mg/L) Maré (m)
Figura 5.6.3 - Concentrações de MPS em eventos de maré vazante e enchente em campanha realizada em Junho
de 2006.
Ou seja, a variabilidade das concentrações de MPS no estuário do rio Jaguaribe
para o período 2005/2006 apresentou, para as três campanhas realizadas, um padrão sazonal
que varia de acordo com a maré associado a uma forte dependência do TR, gerando maiores
descarga de MPS em fevereiro e junho de 2006. Em setembro de 2005, a baixa descarga de
MPS provavelmente foi devido às condições impostas ao sistema pelo regime de marés, maré
de sizígia, que associadas a um menor aporte fluvial oriundo da bacia de drenagem, e
apresentando baixos TR das águas, resultou em baixas concentrações de MPS da bacia de
drenagem para o estuário.
Os valores de MPS encontrados neste estudo, estão na faixa de concentrações de
MPS reportadas para o Atlântico Sul, 7,5 mg/L no estuário do rio Itajaí (Schettini, pers.
comm) a 200 mg/L no estuário do Rio de la Plata (Framinãn & Brown, 1996), podendo
chegar distintamente a 2000 mg/L no estuário do rio Amazonas (Biggs, 1987). Cavalcante et
al., (2005) na região costeira da baía de Caeté (PA), observaram uma variação de MPS entre
10 e 80 mg/L, de acordo com a pluma de dispersão do rio Caeté. Souza e colaboradores
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 77
(2003) no estuário do rio São Francisco nos períodos de seca e chuva, observaram variações
entre 13 e 90 mg/L, respectivamente, e os dados apresentados por Salomão e colaboradores
(2001) para o rio Paraíba do Sul, variaram nos períodos de seca e chuva, entre 23 e 45 mg/L.
Marins & Dias (2003), em estudo anterior no estuário do rio Jaguaribe
observaram valores de MPS de 3,7 a 46,9 mg/L, entre maio de 2000 a março de 2002. Dias
(2005), observou uma grande variabilidade do MPS ligado a sazonalidade climática,
comumente observada para o baixo Jaguaribe, onde os teores variaram entre 7 a 608 mg/L,
com média de 115 ± 183,2 mg/L.
5.7 – Quantificação dos teores de matéria orgânica (M.O) no material em suspensão
(MPS).
Ao longo das campanhas realizadas, entre 2005/2006, os teores de matéria
orgânica (M.O) no MPS variaram entre 4,2 a 90%, para n=36.
Os valores de M.O no MPS para o mês de setembro de 2005, variaram entre 43,2
a 77,3 %, para n=12, mantendo uma tendência constante ao longo do dia (Figura 5.7.1),
apresentando maiores valores na maré cheia.
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Maré (m) M.O %
Figura 5.7.1 – Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Para fevereiro de 2006, os teores de MO no MPS apresentaram menores teores do
que os observados para setembro de 2005, entre 4,2 e 17,7%, para n=12, e um comportamento
não definido em relação a maré.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 78
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Maré medida (m)
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M.O %
Maré (m) M.O %
Figura 5.7.2 – Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Em junho de 2006, os teores de MO no MPS foram novamente elevados de 27,6 a
90,0%, para n=12, (Figura 5.7.3). Nesta campanha foi observado, o mesmo comportamento
da 1ª campanha, um comportamento decrescente dos teores de MO no MPS em evento de
maré vazante, entre 27,6 a 80%, enquanto que em evento de maré enchente observou-se
novamente o aumento dos teores de MO no MPS, entre 39,2 a 90,0%.
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M.O %
Maré (m) M.O %
Figura 5.7.3 –Teores de MO no MPS ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
Podemos observar que os teores de MO no MPS nas campanhas de setembro de
2005 e junho de 2006, apresentaram uma variação fortemente relacionadas às forçantes de
maré atuantes na região. Em junho, houve correlação estatística significativa entre MO no
MPS e altura de maré (r=0,8312 para n=12; α = 0,99), embora não se possa estabelecer
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 79
estatisticamente este padrão de comportamento em setembro de 2005, observou-se a mesma
tendência.
Entretanto, alguns autores como Allan (1996), relatam que a MO particulada
tende a se acumular na zona de mistura nos eventos de baixa vazão, que apresentam as
menores velocidades associadas a mudanças na físico-química estuarina, e voltam a ser
transportadas em eventos de altas descargas, apresentando variação diretamente relacionada
as vazões hídricas do sistema estuarino. Este comportamento foi observado no estuário do rio
Jaguaribe, onde os maiores valores de M.O no MPS foram observadas nos períodos relativos
as maiores vazões médias para a região estuarina, setembro de 2005 e junho de 2006, e os
teores foram maiores nestas ocasiões em eventos de maré cheia, onde o represamento das
águas foi comprovado pelo aumento respectivo do TR das águas estuarinas.
5.8 – Quantificação dos teores de carbonato (CO
3
) no material em suspensão (MPS).
Os teores de carbonato no MPS variaram entre 1,8 e 92,3%, para n=36, durante o
período 2005/2006. Em setembro de 2005 os teores observados de carbonato no MPS,
variaram de 2,7 a 25,8%, mostrando uma tendência decrescente ao longo do dia (Figura
5.8.1), e independente da maré.
Na segunda campanha, realizada em fevereiro de 2006, observou-se a maior
variabilidade dos teores de carbonato, entre 50,3 e 92,3%, para n=12, não apresentando um
comportamento definido ao longo do dia (Figura 5.8.2).
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CO
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Figura 5.8.1 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, setembro de 2005.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 80
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CO
3
%
Maré (m) CO3
Figura 5.8.2 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, fevereiro de 2006.
Em junho de 2006, os teores de carbonato no MPS foram de 1,8 a 15,9%, para
n=12, também não apresentando comportamento definido ao longo do dia (Figura 5.8.3).
0,5
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Maré medida (m)
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CO
3
%
Maré (m) CO3
Figura 5.8.3 – Percentual de CO
3
no MPS ao longo de um ciclo de maré, junho de 2006.
Houve correlação estatística significativa entre o aporte de MPS e os teores de
CO
3
neste material (r = 0,8001 para n= 36; α =0,99) e como este foi dependente do regime de
marés, como esperado, verificou-se correlação estatística significativa entre o teor de CO
3
no
MPS e a Altura de maré (r = 0,6791 para n=36; α =0,99).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 81
De modo geral, pode-se concluir que o MPS no estuário do rio Jaguaribe (CE)
para as campanhas realizadas em setembro de 2005 e junho de 2006 foi predominantemente
de origem orgânica, com essa matéria orgânica sendo provavelmente do tipo aquagênica,
devido a sua dependência das marés e do TR das águas estuarinas. Na campanha realizada em
fevereiro de 2006 o MPS foi predominantemente de origem carbonática.
5.9 – Determinação das concentrações de metais (Cu, Zn, Pb, Mn, Fe e Al) no MPS do
estuário do rio Jaguaribe (CE), ao longo de um ciclo de maré.
5.9.1 – Validação da metodologia analítica utilizada.
Paralelamente as análises das concentrações dos metais pesados (Cu, Zn, Pb, Mn,
Fe e Al) no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), foram feitas análises de padrões de
referência de sedimentos estuarinos (NIST, 1646a) que têm valores certificados para cada
elemento, afim de certificar a eficiência da metodologia analítica utilizada, mostrando que a
recuperação dos metais ficaram próximas aos valores certificados, como podemos observar na
tabela 5.9.1. Dessa forma, os resultados obtidos neste estudo podem ser considerados exatos
para a avaliação proposta (Aguiar, et al., 2007; Aguiar, em preparação).
Tabela 5.9.1 - A tabela reporta os valores certificados, valores médios obtidos, desvio padrão e a recuperação
para cada metal analisado com a metodologia analítica empregada.
Metais Valor Certificado (µg/g) Valor obtido (µg/g) Recuperação %
Cu
10,01
(0,34)
7,22
(0,4)
72
Zn
48,9
(1,6)
36,34
(2)
74
Mn
234,5
(1)
165,5
(1)
71
Pb
11,7
(1)
9,52
(0,5)
82
Fe %
20,08
(2)
14,25
(1)
71
Al %
22,97
(1)
11,92
(0,9)
62
* Os valores reportados pelo padrão de referência para Hg não são certificados.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 82
5.9.2 – Variação das concentrações dos metais no MPS.
As concentrações de Al no MPS ao longo do período 2005/2006 foram de 6,7 a
32,3 mg/g, para n=36. Para a campanha realizada em setembro de 2005, as concentrações de
Al no MPS variaram entre 6,7 e 22,2 mg/g. Em fevereiro de 2006, as concentrações de Al no
MPS foram de 8,3 a 25,3 mg/g, e, em junho de 2006, as concentrações de Al no MPS oscilou
entre 17,3 e 32,3 mg/g.
As concentrações de Fe foram de 4,6 a 51,3 mg/g, para n=36, durante o período
avaliado. Para a campanha realizada em setembro de 2005 e fevereiro de 2006, as
concentrações de Fe no MPS oscilaram entre 4,6 e 24,7 mg/g, e de 14,4 a 30,3 mg/g,
respectivamente. Entretanto, em junho de 2006, as concentrações de Fe no MPS aumentaram
em relação as demais campanhas, variando entre 41,6 e 51,3 mg/g.
As concentrações de manganês (Mn) no MPS, durante o ano de 2006, foram de
0,2 a 0,9 mg/g, para n=24, sendo que em fevereiro de 2006, estas concentrações foram de 0,2
a 0,4 mg/g. Para a campanha realizada em junho de 2006, a amplitude observada das
concentrações de Mn no MPS foram de 0,6 a 0,9 mg/g. Vale ressaltar que não foram
realizadas medidas em setembro de 2005.
Durante o período 2005/2006, observou-se que as concentrações de Cu no MPS
apresentaram amplitude de 1,7 a 21,0 (µg/g), para n=36. Em setembro de 2005 e fevereiro de
2006, as concentrações de Cu no MPS foram de 8,7 a 20,8 (µg/g), e de 1,7 a 17,5 (µg/g),
respectivamente. Entretanto, em junho de 2006, as concentrações observadas de Cu no MPS
foram de 14 a 21 (µg/g).
O Zn no MPS foi de não detectável (ND) a 8,9 mg/g, para n=36, durante o
período 2005/2006. Em setembro de 2005 as concentrações de Zn no MPS foram de 0,7 e 8,9
mg/g, enquanto que em fevereiro de 2006, a variabilidade observada das concentrações de Zn
no MPS foi de 0,8 a 8,9 mg/g. Em junho de 2006, as concentrações de Zn no MPS foram de
0,3 a 1,1 mg/g.
O chumbo (Pb) no MPS, durante o ano de 2006, apresentou uma variabilidade
entre 8 e 257 µg/g, para n=24. Em fevereiro de 2006, as concentrações de Pb no MPS foram
de 29 a 257 µg/g, enquanto que e em junho de 2006 a variabilidade observada foi de 8 a 15,9
µg/g. Não foram realizadas medidas em setembro de 2005.
Foram avaliadas as correlações geoquímicas entre as concentrações de MPS,
metais no MPS, matéria orgânica e carbonatos no MPS, vazões médias e tempo de residência.
Observou-se que o comportamento do MPS segue o mesmo padrão de comportamento do TR,
onde no período de menor aporte fluvial e de menor TR foi observado que a faixa de
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 83
concentração de MPS foi compatível às encontradas em águas marinhas, sendo este material
predominantemente de origem orgânica. Nas campanhas que apresentaram as maiores vazões
hídricas totais associadas a um elevado TR, as concentrações de MPS foram de duas a três
vezes superiores as encontradas na primeira campanha. Entretanto, este material oscilou entre
carbonático e orgânico, para fevereiro e junho de 2006, respectivamente.
Logo, de acordo com a qualidade do MPS, observou-se associações especificas
entre alguns metais, onde no período em que o MPS foi predominantemente orgânico foram
observadas correlações estatísticas entre Cu e Al no MPS (0,5293, para α=95%; 0,8225, para
α=99%), para setembro de 2005 e junho de 2006, respectivamente. Logo, as concentrações de
Cu e Al no MPS tem a mesma fonte do MPS, muito embora o Fe não se correlacione com o
MPS, ele esta correlacionado as fontes de Cu e Al. As concentrações de Pb e Mn no MPS
apresentaram a mesma fonte, independente do comportamento e da qualidade do MPS. Em
junho de 2006, com o MPS fortemente de origem orgânica, foram observadas as seguintes
correlações entre metais; Cu e Fe (0,5503 para α=95%); Zn e Al (0,7514 para α=99%).
Quando a qualidade do MPS foi carbonática as correlações observadas foram; Cu e Mn
(0,5724 para α=95%); Cu e Pb (0,6262 para α=95%); Zn e Al (0,5446 para α=95%).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 84
Tabela 5.9.2 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), setembro de 2005. n=12.
Q (m
3
.s
-1
) Cu (mg/g) Zn (mg/g) Fe (mg/g)
Al (mg/g) MPS (mg/L) CO
3
% MO % TR (horas)
Q (m
3
.s
-1
) 1
Cu (mg/g) 0,4004 1
Zn (mg/g) 0,2063 -0,0548 1
Fe (mg/g) -0,3745 0,3106 0,0170 1
Al (mg/g) 0,4150 0,5293 0,3830 -0,1345 1
MPS (mg/L)
0,1771 -0,1505 0,0673 -0,1358 0,1392 1
CO
3
% 0,5034 0,1433 0,0376 -0,7028 0,4725 0,0453 1
MO % 0,2549 -0,3577 -0,2274 -0,7338 -0,1727 -0,0378 0,4154 1
TR (horas) -0,1232 0,0917 -0,5954 0,0402 -0,3812 0,3395 0,1134 -0,1624 1
Tabela 5.9.3 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), fevereiro de 2006. n=12.
Q (m
3
.s
-1
)
Cu
(µ
µµ
µg/g)
Zn
(µ
µµ
µg/g)
Fe
(µ
µµ
µg/g)
Mn
(µ
µµ
µg/g)
Pb
(µ
µµ
µg/g)
Al
(µ
µµ
µg/g)
MPS (mg/L) CO
3
%
MO %
TR (horas)
Q (m
3
.s
-1
)
1
Cu (
µ
µµ
µ
g/g)
0,2838 1
Zn (
µ
µµ
µ
g/g)
-0,2014 0,0777 1
Fe (
µ
µµ
µ
g/g)
-0,0903 -0,2813 0,4713 1
Mn (
µ
µµ
µ
g/g)
0,2830 0,5724 -0,1336
0,0012 1
Pb(µ
µµ
µg/g) 0,5064 0,6262 -0,1647
-0,2766
0,8155 1
Al (
µ
µµ
µ
g/g)
0,4162 0,0550 0,5446 0,2297 0,0582 0,0910 1
MPS
-0,2507 -0,5322 0,0556 0,3267 -0,7490 -0,7574 -0,1471
1
CO
3
%
-0,3697 -0,2347 0,3309 0,6342 -0,3513 -0,7222 0,0106 0,5818 1
MO %
0,2076 -0,1123 -0,1544
0,3911 -0,0685 -0,0781 -0,4017
0,1804 0,0699
1
TR (horas)
-0,6088 -0,5996 0,2368 0,4618 -0,7004 -0,7939 -0,2558
0,7346 0,5442
0,3000 1
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 85
Tabela 5.9.4 – Correlações entre as concentrações de metais pesados, vazão, MPS, CO
3
, MO e TR, para o estuário do rio Jaguaribe (CE), junho de 2006. n=12.
Q (m
3
.s
-1
)
Cu
(µ
µµ
µg/g)
Zn
(µ
µµ
µg/g)
Fe
(µ
µµ
µg/g)
Mn
(µ
µµ
µg/g)
Pb
(µ
µµ
µg/g)
Al
(µ
µµ
µg/g)
MPS
(mg/L) CO
3
% MO %
TR (horas)
Q (m
3
.s
-1
)
1
Cu (
µ
µµ
µ
g/g)
0,0131 1
Zn (
µ
µµ
µ
g/g)
0,0356 0,5271 1
Fe (
µ
µµ
µ
g/g)
0,6021 0,5503 0,2738 1
Mn (
µ
µµ
µ
g/g)
0,6901 -0,4823 -0,1465
0,3048 1
Pb(µ
µµ
µg/g) 0,6420 -0,6440 -0,3947
0,1624 0,8940 1
Al (
µ
µµ
µ
g/g)
-0,1481 0,8225 0,7514 0,5228 -0,4005
-0,6227
1
MPS
-0,6113 0,6486 0,3356 -0,1650
-0,9050
-0,9888
0,5960 1
CO
3
%
0,6328 0,2329 0,2741 0,5737 0,4270 0,4283 0,1641 -0,3945 1
MO %
0,4315 -0,7356 -0,2144
-0,0280
0,7395 0,8514 -0,5475
-0,8814 0,3054 1
TR (horas)
-0,8127 0,2521 0,3440 -0,4972
-0,7804
-0,8124
0,3262 0,7508 -0,5979 -0,5532 1
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 86
De modo geral, pode-se concluir que o TR e o MPS da interface ZR/ZM do Rio
Jaguaribe apresentam o mesmo padrão de comportamento, associados a correlações
estatísticas significativas (0,7346 e 0,7508, para α=99%, em fevereiro e junho de 2006,
respectivamente), exceto na primeira campanha. Observou-se uma depleção das
concentrações de Cu, Mn, Pb no MPS, e um aumento dos teores de CO
3
no MPS para
fevereiro de 2006. Em junho de 2006, o mesmo padrão de depleção dos metais no MPS foi
mantido, exceto para o Cu no MPS que teve comportamento oposto, associado ao aumento
das concentrações de Al no MPS e dos teores de MO no MPS.
As maiores concentrações de Al no MPS foram observadas no mês de junho de
2006, provavelmente devido ao maior aporte de material litogênico e o maior aporte de MPS,
devido ao período de intensas chuvas. Entretanto, para as campanhas realizadas em setembro
de 2005 e fevereiro de 2006 observa-se uma depleção das concentrações de Al no MPS, não
apresentando correlação estatística significativa com os teores de MPS e TR das águas
estuarinas, confirmando os dados de MO e CO
3
no MPS, que mostraram que nestas ocasiões,
setembro de 2005 e fevereiro de 2006 o MPS tinha origem predominantemente orgânica e
carbonática, respectivamente.
As concentrações de Fe no MPS têm sua fonte provavelmente ligada à origem
litogênica do MPS, e possivelmente ao runoff superficial dos solos da bacia de drenagem,
onde as condições físico-químicas, tais como; Eh e pH associados a pequenos percentuais de
água doce, afetam o equilíbrio das espécies de Fe na coluna d’água, sendo as mesmas
precipitadas na forma de óxidos e hidróxidos de Fe.
Correlações estatísticas significativas entre as concentrações de Cu no MPS com
Mn (0,5724 para α=95%) e Pb (0,6262 para α=95%) no MPS, e correlações estatísticas
significativas de ordem inversa com MPS (-0,5322 para α=95%) e TR (-0,5996 para α=95%)
em fevereiro de 2006, mostrou uma diversidade de teores de Cu, para o sistema estuarino, e
um comportamento não conservativo do Cu no MPS. Logo, estas correlações mostram que
muito provavelmente o aporte destes elementos deve estar atrelado a outras fontes, tais como;
despejo de efluentes urbanos, lavagem de solos agrícolas e ao runoff urbano. Em junho de
2006, o Cu no MPS se correlacionou significativamente com Fe (0,5503 para α=95%) e Al
(0,8225 para α=99%), mostrando que em períodos de maior percentual de água doce no
sistema estuarino, estes elementos provavelmente tem origem litogênica, mostrando que o
comportamento do Cu apresenta comportamento similar ao MPS. Observaram-se também
correlações estatísticas significativas de ordem inversa entre TR com Pb e MO no MPS.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 87
O Zn no MPS em setembro de 2005 apresentou um aumento das concentrações
com a diminuição do TR das águas estuarinas. Em fevereiro e junho de 2006, observou-se
correlações estatisticamente significativas entre as concentrações de Zn e Al no MPS (0,7514
para α=99%), estando o aporte destes metais muito provavelmente ligados a fontes naturais,
por exemplo, denudação física e química dos solos urbanos e agrícolas da bacia de drenagem
e a deposição atmosférica (Lacerda, et al.,2004) e foram confirmadas relevantes no presente
estudo, mesmo em meses em que o percentual de água doce foi menor que 15%, como
observado para fevereiro de 2006.
Observa-se que o comportamento do Pb no MPS não obedece ao comportamento
sazonal do MPS, estando a fonte deste metal provavelmente ligadas ao tráfego de
embarcações no estuário. Sörme & Lagerkvist (2002), consideram a contribuição do runoff
urbano como uma fonte potencial de Pb para estuários, entretanto neste caso o Pb não está
estatisticamente associado ao MPS.
5.10 – Descargas de MPS e metais no MPS para o estuário do rio Jaguaribe (CE).
Em setembro de 2005, com o sistema estuarino fortemente controlado pelas
forçantes de maré, a descarga de MPS foi de 1,9 x 10
4
ton.ano
-1
, correspondentes a descargas
de 3 x 10
2
ton.ano
-1
de Fe; 2,8 x 10
2
ton.ano
-1
de Al; 7,1 x 10
1
ton.ano
-1
de Zn e de 3 x 10
-2
ton.ano
-1
de Cu. Logo, a distribuição das descargas relativas dos metais no MPS foi;
Fe>Al>Zn>Cu (Figura 5.10.2). Neste período não foi determinado o teor de Mn e Pb no MPS.
Em fevereiro de 2006, a descarga de MPS foi de 4,6 x 10
4
ton.ano
-1
, com
descargas correspondentes de 1 x 10
3
ton.ano
-1
de Fe; 5,6 x 10
2
ton.ano
-1
de Al; 1,4 x 10
2
ton.ano
-1
de Zn; 1,8 x 10
1
ton.ano
-1
de Mn, e de 3,5 x 10
-1
ton.ano
-1
de Cu (Figura 5.10.3). A
distribuição relativa das descargas dos metais no MPS para o período foi;
Fe>Al>Zn>Mn>Pb>Cu.
Em junho de 2006, onde o sistema estuarino era fortemente controlado pelo
intenso regime fluvial, com 95 % do aporte hídrico total considerado como água doce, a
descarga de MPS foi de 2,5 x 10
5
ton.ano
-1
, com descargas correspondentes de 1,2 x 10
4
ton.ano
-1
de Fe; 6,9 x 10
3
ton.ano
-1
de Al; 2,3 x 10
2
ton.ano
-1
de Zn; 2 x 10
2
ton.ano
-1
de Mn;
4,7 ton.ano
-1
de Cu, e de 2,8 ton.ano
-1
(Pb) (Figura 5.10.4). A distribuição dos fluxos dos
metais no MPS para a estação chuvosa foi; Fe>Al>Zn>Mn>Cu>Pb.
Como conseqüência a um menor transporte de sedimentos no período de menor
aporte fluvial, o estuário não consegue descolar efetivamente os sedimentos para a zona
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 88
marinha, existindo conseqüentemente uma maior retenção destes ao longo da desembocadura,
conforme pode ser visto no mapa batimétrico (Figura 5.10.1).
Este processo de sedimentação ao longo do estuário do Jaguaribe vem
dificultando a navegação, restringindo à mesma a apenas dois canais principais de acesso ao
estuário, que por sua vez também já se encontram em processo de assoreamento.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 89
Figura 5.10.1 – Mapa batimétrico da região referente a foz do estuário do rio Jaguaribe(CE), cedido por Maia, et
al., (2007).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 90
Figura 5.10.2 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), setembro de 2005.
Direção
Escoamento
Cu
3 x 10
-
2
(ton.ano
-
1
)
Zn
7,1 x 10
1
(ton.ano
-
1
)
Fe
3 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
Al
2,8 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
MPS
1,9 x 10
4
(ton.ano
-
1
)
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 91
Figura 5.10.3 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), fevereiro de 2006.
Direção
Escoamento
Mn
1,8 x 10
1
(ton.ano
-
1
)
Zn
1,4 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
Pb
5,5 (ton.ano
-
1
)
Fe
1 x 10
3
(ton.ano
-
1
)
Al
5,6 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
Cu
3,5 x 10
-
1
(ton.ano
-
1
)
MPS
4,6 x 10
4
(ton.ano
-
1
)
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 92
Figura 5.10.4 – Descargas de metais pesados no MPS do estuário do rio Jaguaribe (CE), junho de 2006.
Direção
Escoamento
Mn
2 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
Zn
2,3 x 10
2
(ton.ano
-
1
)
Pb
2,8 (ton.ano
-
1
)
Fe
1,2 x 10
4
(ton.ano
-
1
)
Al
6,9 x 10
3
(ton.ano
-
1
)
Cu
4,7 (ton.ano
-
1
)
MPS
2,5 x 10
5
(ton.ano
-
1
)
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 93
De modo geral, podemos concluir que a descarga de MPS e de metais no MPS,
apresentaram os maiores valores no período de domínio fluvial eminente, variando de 1,9 x
10
4
ton.ano
-1
em setembro de 2005 (12 % do aporte hídrico total considerado doce) a 2,5 x 10
5
ton.ano
-1
no período com 95 % do volume hídrico considerado como água doce. A exceção
deste comportamento ocorreu com as vazões de Pb no MPS, que apresentou os maiores
valores no período de domínio marinho.
O material particulado em suspensão (MPS) transportado pelos rios aos estuários
e posteriormente a zona costeira adjacente, refletem processos de erosão dos solos das bacias
de drenagem e o controle geoquímico ou hidrogeoquímico das diversas substâncias nocivas
ao meio ambiente (metais pesados, micropoluentes orgânicos e inorgânicos) (Neal et al.,1997;
Mayer et al.,1998; Horowitz et al., 2001; Lawson et al., 2001). Entretanto, o conhecimento
exato a cerca do comportamento do MPS nas duas variáveis, hidrológica (ciclos sazonais) e as
características da bacia de drenagem, são necessárias para estimativa de cargas e balanços de
massas do sistema fluvial como um todo (Schäfer et al., 2002; Audry et al., 2004).
Considerando que os valores históricos das vazões oriundas da bacia de drenagem
vêm apresentando ao longo dos anos uma diminuição gradativa, pode-se observar que a
dinâmica estuarina está sendo fortemente afetada, com o sistema estuarino não transportando
efetivamente os sedimentos para a zona marinha, existindo conseqüentemente uma maior
retenção e/ou deposição destes ao longo do canal estuarino e principalmente na
desembocadura, tornando possível a formação de novas ilhas de deposição e o assoreamento
do canal estuarino, conforme pode ser visto na Figura 5.2.5.
A capacidade de diluição e transporte de materiais do estuário do rio Jaguaribe
esta fortemente relacionada às características físicas e hidrológicas, tais como; volume de
água total e volume de água doce, prisma de maré e tempo de residência, características
comumente usadas para estimar a susceptibilidade dos estuários aos poluentes, se fazendo
necessário o monitoramento destas grandezas para uma melhor compreensão dos processos
que as controlam (APE, 2007).
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 94
Capítulo 6
CONCLUSÕES
A comparação da variação da maré medida na ZR/ZM do estuário do rio
Jaguaribe, que apresenta uma curva assimétrica, com a curva de maré simétrica fornecida pelo
DHN referente ao Porto de Areia Branca-Termisa (RGN), caracteriza as marés atuantes no
período avaliado como sendo do tipo quadratura para fevereiro e junho de 2006, e, de sizígia,
para setembro de 2005. Ou seja, as forçantes de maré podem determinar, de acordo com o
aporte hídrico fluvial do estuário, a morfologia do sistema, possibilitando a formação de
novas ilhas de sedimentação e/ou deposição possivelmente devido a intensificação do
transporte longitudinal, interferindo diretamente nesta razão nos períodos de pouca ou
nenhuma descarga fluvial, haja vista que as correntes de maré podem chegar a longas
distâncias e serem dissipadas na planície de inundação.
As vazões hídricas totais observadas, para o período avaliado, mostraram um
domínio das vazões de enchente nos meses de setembro de 2005 e fevereiro de 2006, onde
provavelmente pode estar ocorrendo um efeito dissipativo da onda de maré nas planícies de
inundação do rio Jaguaribe, também observado nas flutuações das marés atuantes na região.
Em junho de 2006 foi observado o domínio das vazões de vazante.
Considerando que os valores históricos das vazões oriundas da bacia de drenagem
vêm apresentando, ao longo dos anos, uma diminuição gradativa (ANA, 2006), devido a
construção de sucessivos barramentos, ao longo da bacia de drenagem, com as vazões obtidas
neste estudo, pode-se observar que a dinâmica estuarina está sendo fortemente afetada e
dominada ao longo do ano pelo regime de marés.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 95
O volume de água total variou de acordo com o tipo de maré atuante em cada
campanha, e com o aporte hídrico fluvial, onde o maior volume de água total foi observado no
mês de junho de 2006, juntamente com a maior quantidade de água doce no sistema,
chegando a 95% do volume total, caracterizando o domínio fluvial neste período. No mês de
setembro de 2005 observou-se um volume de água total 44% maior que o volume observado
para o mês de fevereiro de 2006, sendo este fato relacionado à maré de sizígia observada em
setembro. Entretanto, o volume de água doce nos dois períodos foram praticamente iguais,
variando entre 11,7% e 14,7%, para setembro e fevereiro, respectivamente.
O tempo de residência (TR) também variou de acordo com as forçantes de maré
atuantes na região e com o aporte fluvial, passando de 2 horas no período de menor volume de
água doce para 12 horas em junho de 2006. Além do volume de água, a vazão, é um fator
determinante para o aumento do TR das águas estuarinas do rio Jaguaribe, pois pode ou não
apresentar competência para o rompimento da barreira física imposta pelo regime de marés.
Ou seja, nos meses de pouca ou nenhuma precipitação onde o volume de água doce é mínimo
(cerca de 12% do volume hídrico total) o domínio de águas marinhas é notório fazendo com
que essa massa d’água marinha entre e saia do sistema estuarino com maior facilidade,
diminuindo o TR das águas estuarinas na interface ZR/ZM.
Os valores de prisma de maré obtidos neste estudo apresentaram valores negativos
para o mês de junho de 2006, indicando valores elevados de fluxos de água doce do sistema
estuarino do rio Jaguaribe, podendo ser caracterizado o estuário como exportador de
materiais. Nos meses de setembro de 2005 e fevereiro de 2006, com valores positivos dos
prismas de maré, pode-se observar claramente uma maior capacidade de lixiviação do estuário
por águas marinhas e, devido aos sucessivos barramentos ao longo da bacia de drenagem do
rio Jaguaribe, a disponibilidade hídrica fluvial (água doce) para o sistema estuarino
fortemente alterada, consequentemente também alterando esta disponibilidade a zona costeira
adjacente. Muito provavelmente estas alterações podem afetar a sustentabilidade do
ecossistema estuarino.
De modo geral, pode-se concluir que no período de menor aporte fluvial, na
interface ZR/ZM do estuário do rio Jaguaribe, entre setembro de 2005 e fevereiro de 2006,
foram observados os menores volumes de água doce para o sistema (15% do aporte hídrico
considerado doce), onde as vazões hídricas totais variaram entre 58 e 101 m
3
.s
-1
, associadas a
salinização das águas estuarinas que chegaram a 36,1. Neste período, o sistema foi fortemente
lixiviado pelas águas marinhas, apresentando prismas de maré positivos associados a baixos
TR que variaram entre 3 e 2 horas, sendo as descargas de materiais da bacia de drenagem para
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 96
o estuário minimizadas, onde as descargas de MPS variaram entre 1,9 x 10
4
e 4,6 x 10
4
ton.ano
-1
, estando acima da faixa de variação de 32 a 450 ton.ano
-1
proposta por Cavalcante,
et al., (2000), para o estuário do rio Jaguaribe, e abaixo dos 317.000 ton.ano
-1
reportado para
o rio São Francisco (Medeiros, et al., 2007). As descargas de metais no MPS também foram
menores nestes períodos, exceto no caso do Pb.
Em junho de 2006, período de maior aporte fluvial, com 95% do volume hídrico
total considerado água doce, associado à baixas salinidades (1,2 a 1,8), prismas de maré
negativos e elevados TR, que atingem 12 horas, as vazões hídricas totais foram de 183 m
3
.s
-1
,
tendo ocorrido o aumento das descargas de MPS na interface ZR/ZM (2,5 x 10
5
ton.ano
-1
),
cerca de 10 vezes superior ao valor de 26.000 ton.ano
-1
, reportado por Cavalcante, et al.,
(2000), e abaixo dos 497.000 ton.ano
-1
, para o período de chuvas do rio São Francisco
(Medeiros, et al., 2007). Similarmente ocorreu o aumento das descargas de metais no MPS,
com 6,9 x 10
3
ton.ano
-1
de Al; 1,2 x 10
4
ton.ano
-1
de Fe; 2 x 10
2
ton.ano
-1
de Mn; 4,7 ton.ano
-1
de Cu; 2,3 x 10
2
ton.ano
-1
de Zn, exceto no caso do chumbo que teve como citado
anteriormente, comportamento diferenciado dos demais metais contidos no MPS.
Os valores das descargas de MPS obtidas neste estudo, com medidas, in situ, para
os períodos de menor e maior aporte fluvial são cerca de 5 a 10 vezes maiores que os
reportados por Cavalcante, et al., (2000) para o estuário do rio Jaguaribe, utilizando dados
secundários, ressaltando que estimativas realizadas com dados secundários podem subestimar
as descargas de materiais da bacia de drenagem para o estuário, ressaltando a importância da
aquisição de dados in situ.
Ou seja, os resultados obtidos com o auxílio do modelo hidrodinâmico
determinístico empregado neste estudo para ZR/ZM do sistema estuarino do rio Jaguaribe
(CE) Tabela 6.1, ressaltam a importância do controle e do monitoramento do descarte de
efluentes urbanos e domésticos nos meses em que as vazões fluviais não sejam
suficientemente fortes para romper as forçantes da maré, podendo gerar diversos problemas a
este ecossistema aquático, devido a elevação do TR, com diminuição da capacidade de
depuração das águas estuarinas.
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 97
Tabela 6.1 – Parâmetros observados de acordo com o modelo hidrodinâmico determinístico.
Setembro
de 2005
Fevereiro
de 2006
Junho
de 2006
Tipo de maré
Sizígia Quadratura Quadratura
Q média (m
3
.s
-1
)
101 58 183
Volume de água
total (m
3
)
4,5 x 10
6
2,6 x 10
6
8,4 x 10
6
% de água doce
11,7 14,7 95
TR (horas)
3 2 12
Prisma de maré
71,2 83,4 - 73,1
Salinidade
24,7 - 30,9 23,2 - 36,1 1,2 - 1,8
Descarga MPS
(ton.ano
-1
)
1,9 x 10
4
4,6 x 10
4
2,5 x 10
5
Descarga de Al no
MPS (ton.ano
-1
)
2,8 x 10
2
5,6 x 10
2
6,9 x 10
3
Descarga de Fe no
MPS (ton.ano
-1
)
3 x 10
2
1 x 10
3
1,2 x 10
4
Descarga de Mn no
MPS (ton.ano
-1
)
** 1,8 x 10
1
2 x 10
2
Descarga de Cu no
MPS (ton.ano
-1
)
3 x 10
-2
3,5 x 10
-1
4,7
Descarga de Zn no
MPS (ton.ano
-1
)
7,1 x 10
1
1,4 x 10
2
2,3 x 10
2
Descarga de Pb no
MPS (ton.ano
-1
)
** 5,5 2,8
Dias, F. J. S. 2007. Modelagem hidrodinâmica das descargas fluviais... 98
Capítulo 7
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABRANTES, F.; AMBAR, I.; ZENK, W.; HINRICHSEN, H.; ZAHN, R. 1994. Suspended
matter of the Mediterranean water outflow off Portugal. In: Proceedings of the
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ABREU, I. M. 2004. Distribuição geoquímica de carbono, nitrogênio e fósforo em
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