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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
ESTUDOS HIDROSSEDIMENTOLÓGICOS E DE QUALIDADE DE ÁGUA NO
RIO PIQUIRI
FERNANDO ANGST
CASCAVEL
2008
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ii
FERNANDO ANGST
ESTUDOS HIDROSSEDIMENTOLÓGICOS E DE QUALIDADE DE ÁGUA NO
RIO PIQUIRI
Dissertação apresentada ao programa de
Pós-Graduação em Engenharia Agrícola em
cumprimento parcial aos requisitos para
obtenção do título de Mestre em Engenharia
Agrícola, área de concentração Recursos
Hídricos e Saneamento Ambiental.
Orientador: Prof. Dr Manoel Moisés Ferreira
de Queiroz
CASCAVEL
2008
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iii
Ficha catalográfica
Elaborada pela Biblioteca Central do Campus de Cascavel - Unioeste
A599e
Angst, Fernando
Estudos hidrossedimentológicos e de qualidade de água no Rio Piquiri.
/ Fernando Angst — Cascavel, PR: UNIOESTE, 2008.
55 f. ; 30 cm
Orientador: Prof. Dr. Manoel Moisés Ferreira de Queiroz
Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual do Oeste do
Paraná.
Bibliografia.
1. Sedimento em suspensão. 2. Vazão. 3. Curva-chave. 4. Água –
Qualidade. 5. Rio Piquiri. I. Queiroz, Manoel Moisés Ferreira de. II.
Universidade Estadual do Oeste do Paraná. III. Título.
CDD 21ed. 628.16
Bibliotecária: Jeanine da Silva Barros CRB 9/1362
iv
FERNANDO ANGST
ESTUDOS HIDROSSEDIMENTOLÓGICOS E DE QUALIDADE DE ÁGUA NO
RIO PIQUIRI
Dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em
Engenharia Agrícola em cumprimento parcial aos requisitos para obtenção do
título de Mestre em Engenharia Agrícola, área de concentração Recursos
Hídricos e Saneamento Ambiental, aprovado pela seguinte banca
examinadora:
Orientador: Prof. Dr Manoel Moisés Ferreira de Queiroz
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE
Prof. Dr. Altair Bertonha
UEM, Universidade Estadual de Maringá
Prof. Dr. Marcio Antonio Vilas Boas
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE
Cascavel, 24 de julho de 2008.
v
AGRADECIMENTOS
À minha família pelo apoio, incentivo e compreensão em todos os
momentos.
Ao meu Orientador Prof. Dr Manoel Moisés Ferreira de Queiroz, pelo
conhecimento transmitido, pela orientação prestada, pela oportunidade
concedida e pelos momentos de descontração durante os trabalhos.
Aos colegas da Lisdefferson, Carlos, Wagner, Ana Lúcia, Simone, que
auxiliaram nas coletas e análises de material em laboratório.
A Coagru pelo auxílio prestado durante a realização das coletas,
disponibilizando pessoal e a estrutura física.
A todos os professores do Mestrado pelo conhecimento transmitido,
pelo apoio e incentivo.
A todos os colegas de Mestrado que contribuíram de alguma forma
para a concretização desta Dissertação.
A minha namorada Sabrina pelo incentivo e por estar sempre ao meu
lado.
A CAPES pela disponibilidade da bolsa de estudos que possibilitou
dedicação exclusiva ao Mestrado.
A Deus.
vi
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS........................................................................................ viii
LISTA DE FIGURAS..........................................................................................ix
RESUMO ......................................................................................................xi
ABSTRACT ..................................................................................................... xii
1 INTRODUÇÃO...............................................................................1
2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA...........................................................4
2.1 Hidrossedimento............................................................................4
2.2 Concentração de Sedimentos na Água..........................................7
2.3 Bacias Hidrográficas......................................................................8
2.4 Processos Erosivos......................................................................10
2.5 Contribuição Erosiva dos Sistemas Agropecuários .....................11
2.6 Contaminação dos Recursos Hídricos.........................................12
2.7 Nitrogênio.....................................................................................15
2.8 Fósforo.........................................................................................15
2.9 Turbidez.......................................................................................16
2.10 Condutividade Elétrica.................................................................17
2.11 Potencial Hidrogeniônico (pH) .....................................................18
2.12 Bacia do Rio Piquiri......................................................................18
3 MATERIAL E MÉTODOS.............................................................21
3.1 Ponto de Coleta ...........................................................................21
3.2 Medição da Vazão Líquida...........................................................22
3.3 Métodos de Medida para Sedimentos em Suspensão.................24
3.4 Equipamento Utilizado na Coleta de Sedimentos em Suspensão26
3.4.1 Amostrador USD-49.....................................................................27
3.5 Análise do Material em Laboratório .............................................27
3.5.1 Análise pelo Processo de Filtragem e Evaporação......................28
3.6 Cálculo da Descarga Total de Sedimentos..................................28
3.7 Elaboração da Curva-chave.........................................................29
3.8 Análise dos Dados da ANA..........................................................29
3.9 Análise da Qualidade de Água.....................................................30
vii
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................31
4.1 Curva-chave da Vazão.................................................................31
4.2 Curvas-Chave de Sedimento.......................................................34
4.3 Análise dos Dados da ANA..........................................................38
4.4 Nitrogênio, Nitrito e Nitrato...........................................................40
4.5 Fósforo.........................................................................................44
4.6 Condutividade Elétrica.................................................................45
4.7 Potencial Hidrogeniônico (pH) .....................................................46
5 CONCLUSÕES............................................................................48
REFERÊNCIAS.................................................................................................49
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação da concentração de sedimento em suspensão........7
Tabela 2 - Cálculo da vazão do Rio Piquiri - dezembro de 2007 ..................32
Tabela 3 - Dados de cota e vazão obtidos durante o período de estudo......33
Tabela 4 - Valores de vazão (Q), concentração de sedimentos em
suspensão (Css) e descarga sólida diária produzida pela bacia
(Qss)............................................................................................34
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Piquiri no estado do
Paraná. ........................................................................................19
Figura 2 - Bacia do Rio Piquiri com o ponto de amostragem em destaque..21
Figura 3 - Molinete hidrométrico MLN-07 acoplado ao lastro e guincho, para
medição de vazão (Laboratório de Hidrossedimentologia)..........22
Figura 4 - Guincho hidrométrico com molinete hidrométrico acoplado
(Laboratório de hidrossedimentologia).........................................23
Figura 5 - Detalhe do cabo de aço graduado sobre toda a extensão do rio.24
Figura 6 - Concentração do sedimento em função da profundidade............25
Figura 7 - Amostragem pelo método de Igual Incremento de Largura (IIL)..26
Figura 8 - Amostrador utilizado para coleta de sedimentos em suspensão
USD – 49 com detalhe da garrafa de coleta da mistura
água/sedimento (Laboratório de Hidrossedimentologia)..............27
Figura 9 - Curva-chave da vazão em função da cota...................................33
Figura 10 - Curva-chave entre a vazão o rio e a concentração de sedimentos
em suspensão..............................................................................36
Figura 11 - Curva-chave entre a vazão do rio e a descarga total diária de
sedimentos...................................................................................37
Figura 12 - Curva-chave da relação turbidez e sedimentos em suspensão...38
Figura 13 - Relação entre as vazões observadas nas coletas e vazões
estabelecidas pela ANA...............................................................39
Figura 14 - Curva-chave da concentração de sedimentos em suspensão
elaborada a partir dos dados da ANA..........................................40
Figura 15 - Variação do parâmetro nitrogênio total e sua relação com a vazão.41
Figura 16 - Variação do parâmetro nitrito e sua relação com a vazão...........42
Figura 17 - Variação do parâmetro nitrato e sua relação com a vazão..........43
Figura 18 - Variação do parâmetro fósforo e sua relação com a vazão.........45
x
Figura 19 - Variação do parâmetro condutividade elétrica em função da
vazão. ..........................................................................................46
Figura 20 - Variação do parâmetro pH em função da vazão..........................47
xi
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi avaliar os parâmetros hidrossedimentológicos,
avaliar os dados hidrológicos da Agência Nacional das Águas (ANA) e os
parâmetros físico-químicos da água da estação Ponte do Piquiri, relacionando-
os aos sistemas de uso do solo da bacia. Foram monitorados os parâmetros de
vazão do rio, concentração de sedimentos em suspensão e os parâmetros de
qualidade de água, nitrogênio total, nitrito, nitrato, fósforo, pH, turbidez e
condutividade elétrica durante o período de Agosto de 2007 a Abril de 2008 na
estação Ponte do Piquiri, município de Ubiratã, BR-369. Determinaram-se as
curvas-chave de vazão (R
2
=0,99), concentração de sedimentos em suspensão
(R
2
=0,95), carga total diária de sedimentos (R
2
=0,98) e turbidez em função de
sedimentos em suspensão (R
2
=0,94), sendo que todas apresentaram bons
ajustes. Os resultados indicaram que pode ser classificada em muito baixa a
moderada a produção de sedimentos da bacia. A análise das vazões
estabelecidas pela ANA demonstraram variações de volume quando
comparadas aos valores do presente estudo. A análise dos dados de
concentração de sedimentos em suspensão da série da ANA demonstrou um
ajuste muito baixo de sua correlação. A análise físico-química indicou uma boa
qualidade de água da bacia, pois os parâmetros não ultrapassaram os limites
estabelecidos pela Resolução 357/2005 – CONAMA para rios de Classe II.
Pode-se concluir que a bacia encontra-se em condições ambientais
satisfatórias e que os métodos conservacionistas de uso do solo empregados
na bacia contribuem para a manutenção da qualidade da água.
Palavras-chave: sedimento em suspensão, vazão, curva-chave.
xii
ABSTRACT
HIDROSSEDIMENTOLOGIC STUDIES AND OF WATER QUALITY IN PIQUIRI
RIVER
The objective of this paper was to evaluate the hidrossedimentologic
parameters, evaluate the hidrologic dates of the ANA (National Agency of the
Waters) and the parameters physic-chemical of the water of the station Bridge
of Piquiri, and relating them to the systems of the soil use of the basin. They
were monitored the parameters of the flood, concentration of suspention
sediments and the water quality parameters, total nitrogen, nitrite, nitrate,
phosphorus, pH, turbidity and electrical condutivicty, during the period of August
of 2007 to April of 2008 in the station Bridge of Piquiri, town of Ubiratã, BR-369.
They determined the rating curve of flood (R
2
=0,99), concentration of
suspension sediment (R
2
=0,95), total day discharge of sediments (R
2
=0,98) and
turbidity in function of suspension sediments (R
2
=0,94), being that all presented
good settlements. The results indicated that can be classified in a very
decrease it moderated the output of sediments of the basin. It analyzes of the
river discharge established by the ANA showed variations of flood when
compared to the values of the present study. The analysis of the suspention
sediments concentration of the ANA data series showed a settlement very
under its correlation. The physical analysis indicated a good quality of water of
the basin, therefore the parameters did not surpass the limits established by the
Resolution CONAMA n
o
357/05. It is able to conclude that the basin finds-itself
in satisfactory environmental conditions and that the conservation approaches
of use of soil employees in the basin contribute for the maintenance of the
quality of the water.
Keywords: suspention sediment, flood, rating curve.
.
1 INTRODUÇÃO
A água é considerada um bem de valor inestimável em todo o mundo e
é o componente principal de toda a matéria viva e fundamental para a sua
preservação. Várias regiões sofrem com a sua escassez, provocada pelo
aumento de consumo e também pela falta de preservação da qualidade da
água existente.
Para o Brasil, que possui uma disponibilidade hídrica superficial
estimada em 8.160 km³/ano, equivalente a cerca de 18% do total de todo o
globo terrestre, o conhecimento quantitativo e qualitativo desse recurso natural,
de inestimável valor social, econômico e ambiental, é fundamental para o
desenvolvimento do país e para a preservação de sua natureza.
O desenvolvimento do Estado do Paraná, a partir da década de 1950,
foi fortalecido pelos incentivos governamentais aos produtores rurais,
subsidiando a derrubada das florestas e a colonização, visando à produção de
alimentos, porém sem considerar a preservação ambiental e contribuindo
significativamente para a degradação dos rios.
Nos últimos anos, preocupado com a estagnação da produção agrícola
e com os processos de degradação dos recursos naturais, solo e água, o
Estado vem buscando, por meio de alternativas tecnológicas de manejo e
conservação do solo, a superação desses problemas, cujas principais práticas
empregadas incluem terraceamento, readequação de estradas rurais,
adubação verde e plantio direto.
No cultivo de grãos, há uma intensa produção da soja cultivada no
período do verão, ficando em segundo plano a cultura do milho, que se
apresenta, também, como ótima opção de safrinha, após o cultivo da soja, e
cultivo do trigo que se apresenta como opção importante de cultura de inverno,
proporcionando ao produtor a rotação de culturas. Em geral, ocorrem duas
safras anuais por propriedade, em alguns casos, chegando até a três safras.
2
Os problemas relacionados ao meio ambiente iniciaram
concomitantemente com o desenvolvimento econômico. Grande parte da
região teve suas florestas substituídas por áreas agrícolas e urbanas, restando
poucos locais com remanescentes de floresta nativa, representados por
parques, pequenos quadros em propriedades privadas e fundos de vale.
O uso agrícola intensivo do solo e a ocupação urbana desordenada
trouxeram vários problemas ambientais para a bacia do Rio Piquiri com
poluição e assoreamento de rios e mananciais. Os problemas de erosão de
solo começaram a ser corrigidos no final dos anos 80, com o emprego do
sistema de microbacia e plantio direto para evitar que ocorresse o escoamento
superficial. Mesmo com esse trabalho de recuperação, ainda ocorrem aportes
consideráveis de sedimento e poluentes, tanto dos sistemas agrícolas como
urbanos, resultando em alto grau de poluição difusa dos recursos hídricos. A
bacia hidrográfica do Piquiri está entre as unidades hidrográficas do Estado
com maior suscetibilidade à erosão e à produção de sedimentos.
A produção de sedimentos e poluentes dentro de uma bacia
hidrográfica atinge quase sempre sistemas de bacias a sua jusante. A bacia
hidrográfica do Rio Piquiri faz parte da bacia hidrográfica do rio Paraná,
desaguando cerca de 30 km acima do início do Reservatório de Itaipu. Os
sedimentos produzidos na bacia que não são depositados ao longo do curso do
rio são carreados até o Rio Paraná e, posteriormente, depositados no
reservatório causando sérios problemas de assoreamento e, futuramente,
podem causar a diminuição do potencial de geração de energia da hidrelétrica
de Itaipu. Os poluentes também causam diversos problemas dentro da bacia
como a eutrofização de ambientes, principalmente no reservatório onde os
nutrientes irão se concentrar.
As agroindústrias e granjas podem ser consideradas significativos
sistemas de poluição pontual e difusa. Todos os dejetos de agroindústrias são
lançados nos recursos hídricos da bacia, e, mesmo com tratamento prévio,
podem apresentam cargas de poluentes. As granjas utilizam os dejetos como
fertilizantes aplicados sobre o solo nos períodos entre os cultivos, alavancando
assim o potencial produtivo do solo. Essa utilização pode gerar prejuízos
ambientais, se não for realizada corretamente. Os dejetos podem ser lixiviados
até mananciais ou, ainda, percolar e atingir lençóis freáticos.
3
A presença de nutrientes na água e no sedimento que é carreado pelo
rio pode demonstrar o grau de poluição que está sendo gerado pela bacia e se
os sistemas de prevenção de escoamento das áreas agrícolas são eficazes.
O estudo e conhecimento das condições quali-quantitativas das bacias
hidrográficas da região justifica-se pela preocupação ambiental vigente. Os
esforços para a conservação e recuperação dos ambientes decorrem da
necessidade de se ter o conhecimento prévio das condições ambientais,
determinando-se assim quais ações devem ser tomadas.
Dentro do contexto exposto, foram estabelecidos como objetivos deste
trabalho: avaliar os parâmetros hidrossedimentológicos da bacia do Rio Piquiri;
avaliar os dados hidrológicos da Agência Nacional das Águas (ANA) e os
parâmetros físico-químicos da água em relação aos valores estabelecidos pela
Resolução CONAMA n
o
357, de 17 de março de 2005 para rios de Classe II da
estação Ponte do Piquiri, e, assim, determinar a eficiência dos sistemas de uso
do solo da bacia.
4
2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA
2.1 Hidrossedimento
O Brasil, com cerca de 97% de sua energia elétrica gerada por
aproveitamento hidrelétrico, enfrenta atualmente uma grande crise no setor,
defrontando-se com reservatórios em níveis operacionais limitantes. Um dos
motivos desta perda da capacidade de geração de energia hidrelétrica é o
assoreamento dos reservatórios. Um grande número de reservatórios
brasileiros encontra-se total ou parcialmente assoreado, principalmente os de
pequeno e médio porte (VILHENA, ROIG; MENESES, 2003).
A sedimentometria é um estudo de extrema relevância para a
preservação dos recursos hídricos e item fundamental para tomada de decisão
em sistemas de recuperação dos corpos d’água.
Segundo MACHADO & VETOTORAZZI (2003), os processos
hidrológicos associados ao uso e manejo da terra exercem, claramente, um
papel dominante na produção e transporte de sedimentos.
Com o aumento excessivo da concentração de sólidos e da descarga
sólida nos mananciais, pode ocorrer com o tempo, o assoreamento que, além
de modificar ou deteriorar a qualidade da água, a fauna e a flora (CARVALHO
et al., 2000), provoca o decréscimo da velocidade da água (CURI et al., 1993),
resultando, também, em redução da disponibilidade hídrica.
Os sedimentos são, provavelmente, o mais significativo de todos os
poluentes em termos de sua concentração na água, e de impacto no uso da
água e seus efeitos no transporte de outros poluentes, conforme BROOKS et
al. (1991) citados por MACHADO & VETORAZZI (2003).
Segundo AQUINO, CARVALHO & DOMINGUEZ (2004), os sedimentos
não são exclusivamente prejudiciais ao ambiente aquático. Em certos locais as
5
suas cargas mantêm a dinâmica do ambiente e seus processos naturais. A
jusante de reservatórios ocorre à redução da carga de sedimentos e alterações
na dinâmica do local e mudanças no curso d’água, devido a processos de
erosão.
De acordo com MORO (2005), a quantidade total de material removido
em uma bacia hidrográfica é conhecida como erosão bruta ou erosão total, que
inclui material particulado e dissolvido. Contudo, nem todo o material destacado
do seu local de origem é carreado para fora da bacia, dados o grau de
seletividade de grãos que cada modalidade de erosão apresenta no processo
de erosão e transporte de sedimentos e a dinâmica hidrológica dos canais de
drenagem da área em questão. A erosão referente apenas ao sedimento
transportado para fora da área de drenagem é denominada erosão efetiva.
As cargas de sedimentos intemperizados são carreadas pelos rios de
três maneiras (PAIVA et al., 2001a): suspensão: representada pelas partículas
de silte e argila que se conservam em suspensão no fluxo da água; carga de
leito: representada pelas partículas de areia, cascalho ou fragmentos de rocha
que rolam, deslizam ou saltam ao longo do leito do rio; dissolvidas:
representada pelos constituintes intemperizados das rochas que são
transportados em solução química no fluxo d´água.
Segundo BORDAS & SEMMELMANN (1997), o ciclo
hidrossedimentológico é composto pelos processos de desagregação,
separação ou erosão, transporte, decantação (ou sedimentação), deposição e
consolidação dos sedimentos.
O desenvolvimento econômico do meio rural brasileiro, nas últimas
décadas, tem-se caracterizado pela falta de planejamento em relação ao uso
sustentável dos recursos naturais de água e solo. De acordo com SANTOS et
al. (2001), para cada quilograma de grão produzido, o país perde entre 6 e 10
quilogramas de solo por erosão.
SAUNITI, FERNANDES & BITTENCOURT (2004) demonstraram que
ocorre um aumento acentuado na erosão do solo em áreas cuja cobertura
vegetal foi removida e ocupada por pastagens e atividades agrícolas.
As partículas erodidas podem estar impregnadas com agroquímicos e
contaminar as águas dos rios, além de provocar o desaparecimento de
mananciais e acentuar os processos de inundação (GUERRA; CUNHA, 1994).
6
As atividades humanas são uma profunda influência para a erosão das
margens dos rios. Sob determinadas circunstâncias, as taxas de erosão são
100 vezes maiores, quando há interferência humana no local, do que seria
normalmente, considerando-se somente em termos geológicos. A erodibilidade
do material natural recebe forte interferência de perturbações na estrutura do
solo por tratamento inadequado, seja em práticas agrícolas ou em uso para
obras de engenharia. A camada protetora do solo (vegetação) é enfraquecida
por fogo, corte, aração, etc. Além de produzir sedimentos de forma prejudicial,
a erosão causa sérios prejuízos às terras agricultáveis, reduzindo a fertilidade e
a produtividade do solo (CARVALHO et al., 2000)
De acordo com CARVALHO et al. (2000), a descarga sólida total pode
ser obtida pelos seguintes processos: (i) soma da descarga em suspensão com
a descarga de arraste e mais uma parcela que considera a descarga
não-amostrada; (ii) soma do material fino com descarga do material do leito; (iii)
processo de cálculo pelo método modificado de Einstein, para o qual é
necessária à amostragem e análise granulométrica do material em suspensão
e do leito e (iv) processo de cálculo pelo método simplificado de Colby.
Existem diversos métodos em sedimentometria, que podem ser
classificados como métodos diretos e indiretos. No Brasil, a sedimentometria
tem sido realizada por amostragem de sedimento, análise no laboratório e
cálculos de obtenção da descarga sólida, procedimento que é considerado um
dos métodos indiretos. Uma das razões da utilização dessa metodologia é o
uso dos equipamentos para amostragem de sedimento da série
norte-americana, adotados também em muitos outros países, que
proporcionam relativa facilidade de uso, alguns da série fabricados no Brasil
(CARVALHO et al., 2000).
7
2.2 Concentração de Sedimentos na Água
CARVALHO (1994) definiu o sedimento como sendo a partícula
derivada da rocha, ou de materiais biológicos, que podem ser transportados
por fluído.
LIMA et al. (2004) classificaram a concentração de sedimentos em
suspensão, segundo os parâmetros apresentados na Tabela 1:
Tabela 1 - Classificação da concentração de sedimento em suspensão
Classificação Css (mg/l)
Muito baixa <50
Baixa 50 a 100
Moderada 100 a 150
Alta 150 a 300
Muito alta >300
MATOS, DAVID & PAVÃO (1998) apresentaram uma comparação
entre valores de zona urbana e rural que, no caso de sólidos suspensos, os
valores médios são de 26 mg.L
-1
na zona rural e 220 mg.L
-1
na zona urbana.
No entanto, esses valores podem ser bastantes variáveis. GOMES &
CHAUDHRY (1979) citados por PAIVA et al. (2001b) encontraram em duas
pequenas bacias hidrográficas de São Carlos, SP, concentrações de sólidos
totais variando de 171 mg.L
-1
a 3499 mg.L
-1
. DE LUCA, MILANO & IDE (1991)
observaram que a drenagem pluvial de uma bacia de 1,8 ha na área urbana de
Porto Alegre era mais rica em materiais minerais. Neste caso, a concentração
de sólidos totais variou de 160 a 10225 mg.L
-1
, com média de 1522 mg.L
-1
.
Resultados obtidos em bacias hidrográficas rurais em Santa Maria,
conforme BRANCO (1998), mostraram uma variação de 20 a 1200 mg.L
-1
para
a concentração de sedimentos medida, enquanto PAIVA, PAIVA &
PARANHOS (2000) apresentam valores que chegam a atingir 11000 mg.L
-1
,
para a mesma região.
LIMA et al. (2004) encontraram valores de concentração média de
sedimentos variando entre 9 mg.L
-1
para uma vazão de 10.981 m
3
.s
-1
até
8
326 mg.L
-1
para uma vazão de 2.700 m
3
.s
-1
, estudando a produção de
sedimentos da bacia Araguaia/Tocantins.
PAIVA et al. (2001b), estudando uma pequena bacia hidrográfica em
urbanização encontraram valores variando entre um máximo observado de
8455 mg.L
-1
e mínimo de 506 mg.L
-1
, nos eventos chuvosos. Os valores médios
observados foram de 2596 mg.L
-1
.
LOPES et al. (2005) analisaram as cargas de sedimentos em várias
estações ao longo do Rio Iguaçu, PR, tendo encontrado concentrações mínima
de 19 mg.L
-1
, máxima de 101 mg.L
-1
e média de 33 mg.L
-1
. Os autores
salientaram que estas baixas concentrações estão relacionadas à presença de
vários reservatórios ao longo do rio que retém a carga de sedimentos.
Os autores fazem, também, uma comparação das concentrações de
sedimentos com outros rios de bacias próximas, onde verificaram que dois rios
que não apresentam reservatórios em seu percurso apresentaram
concentrações médias bastante superiores aos que apresentam reservatórios.
Na comparação os rios Iguaçu e Paranapanema que possuem reservatórios
em seu percurso apresentaram concentrações médias de 33 e 26 mg.L
-1
,
respectivamente. Os rios Ivaí e Piquiri que não possuem reservatórios em seu
percurso e apresentaram concentrações médias de 160 e 99 mg.L
-1
,
respectivamente.
2.3 Bacias Hidrográficas
A bacia hidrográfica pode ser considerada um sistema físico, em que a
entrada corresponde ao volume de água precipitado e a saída ao volume de
água escoado pelo exutório, considerando-se como perdas intermediárias os
volumes transpirados e evaporados e também os infiltrados profundamente
(TUCCI, 2001).
COELHO NETO (1994) descreveu a bacia hidrográfica como uma área
da superfície terrestre que drena água, sedimentos e materiais dissolvidos para
a saída comum em um determinado ponto de um canal fluvial.
9
Segundo MOTA (1995), a bacia hidrográfica compreende a área
geográfica que drena suas águas para um determinado recurso hídrico. A
qualidade de água de um manancial, depende dos usos e atividades
desenvolvidas em toda a área.
ODUM (1998) conceituou a bacia hidrográfica como um sistema aberto,
cujo funcionamento e estabilidade relativa, ao longo dos anos, refletem as
taxas de influxo e os ciclos de energia da água e de materiais ao longo do
tempo.
As bacias hidrográficas são segmentos do meio ambiente definidas no
espaço e reconhecidas em função de características e propriedades que sejam
razoavelmente estáveis ou ciclicamente previsíveis, incluindo aquelas da
atmosfera, do solo, do substrato geológico, da hidrologia e do resultado do
sistema de ocupação do solo (RAMOS et al. 1989).
Uma bacia deve ser entendida como sistema geomorfológico drenado
por cursos de água ou por um sistema de canais conectados que convergem,
direta ou indiretamente, para um rio principal ou para um espelho de água,
constituindo-se, assim, em uma unidade sistêmica ideal para o planejamento
do manejo integrado dos recursos naturais (BERTONI; LOMBARDI NETO,
1990).
MAKSIMOVIC (2001) alertou que as bacias devem ser usadas como
unidade de planejamento e gerenciamento não só da água, mas também de
outros recursos e atividades econômicas e humanas, em que qualquer
intervenção deve ser estudada e avaliada suas conseqüências e benefícios
para a bacia.
O limite da bacia hidrográfica é conhecido como divisor de águas ou
divisor de drenagem.
As bacias hidrográficas vem tomando cada dia mais espaços nas
pesquisas relacionadas aos recursos hídricos. Atualmente, tem se dado
especial atenção a todos os processos que ocorrem dentro do espaço físico
drenado pelo corpo hídrico e não apenas às características do corpo hídrico.
10
2.4 Processos Erosivos
Os detritos (sólidos) transportados pelos cursos de água têm origem,
principalmente, na erosão superficial do solo. As gotas de chuvas, caindo na
superfície do solo, desagregam as suas partículas, removendo-as. Esse
processo é tão mais intenso quanto menor a cobertura vegetal, maior a
intensidade da chuva, maior o grau de declive e maior for a susceptibilidade do
solo à erosão (RANIERI et al. 1998).
A intensidade da erosão está fortemente associada à erosividade das
chuvas, à erodibilidade do solo, ao comprimento da rampa e grau do declive
das vertentes, às características do solo e ao seu uso e manejo. Os
sedimentos removidos de uma bacia durante chuva intensa podem ficar
depositados em um alvéolo fluvial e ali permanecerem até outra precipitação,
quando serão transportados para jusante (LOPES, 1980).
Verifica-se que a erosão hídrica é resultante da ação de diversos
fenômenos que modificam as condições normais de uma bacia e que a
artificialização não controlada do meio ambiente é o principal fator que acelera
esse processo, pois, ao retirar a cobertura vegetal para introduzir lavouras,
construir estradas, realizar obras de terraplanagens, obras fluviais, etc.,
contribui-se decisivamente para a maior desagregação de sólidos e,
conseqüentemente, para o maior transporte.
A erosão laminar é um dos tipos de erosão mais importantes, porém
dificilmente perceptível. O início desse fenômeno ocorre quando as gotas de
chuva, ao se precipitarem sobre o solo, rompem seus grânulos e torrões
transformando-os em pequenas partículas e diminuindo a capacidade de
infiltração do terreno (RESENDE; ALMEIDA, 1985). O impacto das gotas sobre
o solo abre pequenas crateras e partículas são desprendidas e lançadas a 1,0
m de altura e 1,5 m de raio de distância. BERTONI & LOMBARDI NETO (1990)
comentaram que pesquisadores têm constatado que em uma única chuva pode
ocorrer o desprendimento de mais de 200 toneladas de partículas de solo por
ha.
11
2.5 Contribuição Erosiva dos Sistemas Agropecuários
Áreas descobertas e fisicamente degradadas, típicas de sistemas
convencionais de preparo de solo, sofrem alta erosão hídrica em decorrência
da energia de impacto das gotas da chuva que desagregam e transportam
partículas de solo, principalmente pelo salpicamento (REICHERT; CABEDA,
1992), provocam selamento superficial (DULEY, 1939 citado por GUADAGNIN
et al., 2005), diminuem a infiltração de água e aumentam a enxurrada
(BERTOL, 1995; SCHICK et al., 2000 citados por GUADAGNIN et al., 2005).
Essas áreas apresentam elevada susceptibilidade ao sulcamento do solo pela
enxurrada, o que também favorece a erosão hídrica. Áreas cobertas com
resíduos vegetais, como nos sistemas conservacionistas de preparo de solo,
por outro lado, sofrem baixa erosão hídrica. A cobertura superficial dissipa a
energia da chuva e, em parte, da enxurrada, protege a superfície do solo do
selamento e, assim, aumenta a infiltração e diminui a enxurrada e a erosão
hídrica (COGO, 1981; BERTOL, 1995 citados por GUADAGNIN et al., 2005).
A elevada consolidação do solo nesses sistemas aumenta sua
resistência ao sulcamento, o que também dificulta a erosão hídrica. A erosão
hídrica do solo ocasiona perda de nutrientes e contaminar os mananciais e
outras áreas fora do local de origem da erosão (FAVARETTO, 2002).
O plantio direto constitui-se num sistema de implantação de culturas
sem o revolvimento do solo protegido por cobertura morta, proveniente de
restos culturais, coberturas vegetais com esta finalidade e plantas daninhas
controladas por métodos químicos.
BEUTLER et al. ( 2003) demonstraram uma redução de 80% na perda
de solo em sistemas conservacionistas, quando comparados aos sistemas
convencionais. DANIEL et al. (1994) relataram que pastagens e solos
cultivados sem preparo têm muito baixa erosão hídrica e conseqüente baixa
produção de sedimento. Segundo BROOKS et al. (1991) citados por
MACHADO et al. (2003), o pastoreio em condições adequadas normalmente
não aumenta a quantidade de sedimentos nos corpos d’água após chuvas
intensas, mas o pastoreio intensivo, em terrenos inclinados e solos frágeis,
pode causar sérios problemas erosivos. Ainda segundo estes autores, a
12
produção de sedimentos aumenta quando a área ripária também é utilizada
como pastagem, o que leva à erosão das margens dos rios e à deposição dos
sedimentos diretamente no leito do rio. A erosão proveniente das áreas
cultivadas responde por cerca de 38%, enquanto a erosão proveniente de
pastagens responde por cerca de 26% dos sedimentos que atingem os corpos
d’água nos EUA (USDA, 1991 citado por MACHADO et al. 2003).
2.6 Contaminação dos Recursos Hídricos
Os poluentes resultantes do deflúvio superficial agrícola são
constituídos de sedimentos, nutrientes, agroquímicos e dejetos animais. Para
as condições brasileiras, não se tem quantificado o quanto esses poluentes
contribuem para a degradação dos recursos hídricos (MERTEN; MINELLA,
2002).
O Brasil é um grande produtor e exportador de produtos agrícolas. A
única forma de aumentar a renda dos produtores é a agregação de valor ao
produto, por meio de processamentos agroindustriais. Este tipo de indústria
produz grande quantidade de efluentes, com variáveis graus de contaminação
(NAIME; GARCIA, 2005).
A utilização de fertilizantes e agroquímicos para o aumento da
produtividade, correção do solo e combate a pragas pode, com o decorrer dos
anos, causar a degradação química do solo por acúmulo de elementos e
compostos tóxicos.
A deficiência de micronutrientes nos solos agrícolas representa uma
preocupação crescente, com tendência a se acentuar num futuro próximo. O
cultivo em solos de baixa fertilidade, a calagem e o aumento da produtividade,
são fatores que têm favorecido o aumento das deficiências de micronutrientes.
Comprovada a deficiência de micronutrientes, o agricultor procura suprir a falta
destes elementos com a aplicação de fertilizantes específicos. Estes produtos
são comercializados com grande diversidade de nutrientes, no mínimo dois,
13
embora possam ser encontrados com teores de nutrientes bem elevados
(GONÇALVES JUNIOR, LUCHESE & LENZI, 2000).
A agricultura convencional, praticada pela maioria dos agricultores,
geralmente faz uso maciço de insumos agrícolas. Estes, além de aumentar os
custos de produção, podem causar contaminação das águas superficiais e
subterrâneas, comprometendo, assim, a utilização deste recurso natural,
imprescindível à humanidade (MERCANTE, URIBE-OPAZO; SOUZA, 2003).
A contaminação dos solos em áreas agricultáveis podem causar um
processo de contaminação dos recursos hídricos da bacia, através da erosão
do solo que atinge os rios.
Nos Estados Unidos, admite-se que 50% a 60% da carga poluente que
contamina os lagos e rios, respectivamente, são provenientes da agricultura
(GBUREK; SHARPLEY, 1997).
MERTEN & MINELLA (2002) destacaram que existe um consenso
geral que a atividade agropecuária rege uma importante função na
contaminação dos mananciais, sendo uma atividade com alto potencial
degradador, e que a qualidade da água é um reflexo do uso e manejo do solo
da bacia hidrográfica em questão.
A degradação dos mananciais, proveniente do deflúvio superficial
agrícola, ocorre, principalmente, devido ao aumento da atividade primária das
plantas e algas em decorrência do aporte de nitrogênio e fósforo proveniente
das lavouras e da produção animal em regime confinado (MERTEN; MINELLA,
2002).
Para MOTA (1995), os usos e atividade rurais insustentáveis provocam
alterações no ambiente natural, com reflexos sobre os recursos hídricos. Os
desmatamentos, os movimentos de terra e a poluição resultante do uso de
pesticidas e fertilizantes são exemplos de alterações ambientais que podem
ocorrer no meio rural. Assim, o controle da quantidade e qualidade dos
recursos hídricos depende do disciplinamento do uso e ocupação do solo na
bacia hidrográfica, os quais devem ser feitos de modo a provocarem alterações
compatíveis com os mananciais, em função dos seus usos.
Para MACIEL et al. (2000), um fator importante que contribui para a
poluição e contaminação dos cursos d’água, conferindo risco a saúde humana
pela água, refere-se à ocupação dos espaços rurais e urbanos que são
14
realizadas sem um adequado planejamento, visando ao equilíbrio entre o
ambiente e sua utilização. Como conseqüência da ocupação desordenada
tem-se a supressão da vegetação, compactando e impermeabilizando o solo, o
que impede a infiltração e recarga dos cursos d’água. Tem-se, também, a
produção e o carreamento de resíduos para os rios, comprometendo a
conservação da água em termos de quantidade e qualidade.
A poluição causada pela agricultura pode ocorrer de forma pontual ou
difusa. A pontual refere-se, por exemplo, à contaminação causada pela criação
de animais em sistemas de confinamento, pela qual grandes quantidades de
dejetos são produzidos e lançados diretamente no ambiente ou aplicados nas
lavouras. A poluição difusa é aquela causada principalmente pelo deflúvio
superficial, a lixiviação e o fluxo de macroporos que, por sua vez, estão
relacionados com a propriedades do solo como infiltração e porosidade.
(MERTEN; MINELLA, 2002).
Na região Sul da Suécia, em locais onde se pratica a agricultura com a
aração do solo a contribuicão da agricultura no processo de poluicão dos rios
chega a tingir níveis de 97% do Nitrogenio e 90% do fósforo, do total destes
nutrientes que atingem os rios na forma da poluição difusa (ULÉN; FOLSTER,
2007).
NAKANO et al. (2007) relataram que a poluição do Lago Biwa no Japão
era causada, principalmente, por fontes não pontuais.
CAVENAGHI et al. (2005) ressalta que o grande aporte de nutrientes
que acabam chegando aos corpos hídricos, pela erosão, esgotos domésticos e
descarte de resíduos industriais, provocam a eutrofização do meio,
favorecendo ainda mais o desenvolvimento das plantas aquáticas. Os
elementos fósforo e nitrogênio são responsáveis em grande parte pela
eutrofização de corpos hídricos e se encontram em níveis cada vez mais
elevados no meio ambiente (SMITH, TILMAN; NEKOLA, 1999). Nos
sedimentos dos corpos hídricos estão, também, grandes concentrações de
nutrientes passíveis de liberação para coluna d’água, principalmente fósforo, o
que acaba ocorrendo quando a parte inferior se encontra com baixa
concentração de oxigênio ou mesmo anaeróbica (ESTEVES, 1998; DE
FELIPPO et al., 1999 citados por CAVENAGHI et al, 2005).
15
2.7 Nitrogênio
ESTEVES (1998) considerou o nitrogênio um dos elementos mais
importantes para o metabolismo de ecossistemas aquáticos, devido a sua
participação na formação das proteínas, porém em baixas concentrações atua
como fator limitante. O nitrogênio ocorre na água sob diversas formas:
nitrogênio molecular (N
2
), nitrogênio orgânico, amônia (NH
4
+
), nitrito (NO
2
-
) e
nitrato (NO
3
-
).
A Resolução 357/2005 – CONAMA estabelece, para rios de Classe II,
níveis máximos para duas formas de nitrogênio encontradas nos ambientes
aquáticos: nitrito (NO
2
-
) – 1 mg.L
-1
e nitrato (NO
3
-
) – 10 mg.L
-1
) (CONAMA,
2005).
As inclusões de nitrogênio no meio aquático podem ser feitas por: a)
precipitação sobre a coluna de água; b) fixação do nitrogênio na água e no
sedimento; c) por escoamento superficial e aporte de sedimentos (WETZEL,
2001).
O nitrogênio é o principal nutriente limitante para o desenvolvimento
das plantas na maioria dos solos agrícolas do mundo. Por essa razão, as
culturas apresentam boa resposta à fertilização nitrogenada (MUCHOVEJ;
RECHCIGL, 1994 citados por FRITZSONS et al., 2001).Para DZIKIEWICZ
(2000), o nitrogênio excedente da agricultura é emitido para a atmosfera ou
transportado na superfície do solo para as águas superficiais ou subterrâneas
sob diversas formas.
2.8 Fósforo
ESTEVES (1998) relatou que o fósforo é o principal fator limitante para
a produtividade das águas continentais e também o principal responsável pela
eutrofização artificial. TUNDISI & SAIJO (1997) ressaltam que deve ser dada
16
especial atenção ao parâmetro fósforo por ser este o principal responsável pelo
processo de eutrofização e por ser um indicador de interferência
antropogênica.
Segundo WETZEL (2001), em comparação com outros nutrientes, o
fósforo é o menos abundante e o maior responsável pela limitação da
produtividade primaria.
A presença do fósforo na água se dá de diversas formas. Origina-se
naturalmente da dissolução de compostos do solo e da decomposição da
matéria orgânica. A origem antropogênica é oriunda dos despejos domésticos e
industriais, detergentes, excrementos animais e fertilizantes (VON SPERLING,
1996 citado por AVILLA, 2005).
VAN RAIJ (1991) destacou que os solos brasileiros apresentam grande
carência de fósforo, e que os fertilizantes fosfatados adicionados ao solo
dissolvem-se e passam a fazer parte do solo.
O suprimento de fósforo para a produção agrícola pode ser feito por
meio de fertilizantes químicos ou adubos animais. As perdas de fósforo
relativas à aplicação de ambos são, geralmente, maiores nos primeiros eventos
de precipitação ocorridos logo após a aplicação dos fertilizantes (DANIEL et al.,
1994)
DZIKIEWICZ (2000) relatou que o fósforo em excesso no solo pode ser
transportado para as águas superficiais pelos processos de escoamento
superficial, erosão hídrica e eólica. Segundo a Resolução 357/2005 –
CONAMA, para rios de Classe II a concentração máxima de fósforo é de 0,1
mg.L
-1
(CONAMA, 2005).
2.9 Turbidez
A turbidez da água, ao contrário da transparência, reflete de maneira
indireta o teor de material orgânico e inorgânico que está em suspensão na
água, portanto é uma medida inversa da transparência (WETZEL, 2001).
17
MACÊDO (2002) definiu a turbidez como uma alteração da penetração
da luz pelas partículas em suspensão, que provocam a sua difusão e absorção,
sendo estas partículas constituídas por plâncton, bactérias, argilas, silte em
suspensão, fontes de poluição que lançam material fino e outros.
Além de materiais suspensos, bolhas de ar também podem causar
turbidez. Fatores como granulometria e concentração de partículas, também,
influem na variação deste parâmetro.
2.10 Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica é uma expressão numérica da habilidade de
um meio em conduzir corrente elétrica, estando relacionada à concentração
total de eletrólitos dissolvidos (íons) em solução, uma vez que a água em si é
uma má condutora de corrente elétrica, e o uso da água é comum para
expressar a concentração total de sais dissolvidos numa amostra aquosa
(QUEIROZ, 2004).
ESTEVES (1998) definiu a condutividade elétrica como a capacidade
de uma solução em conduzir a corrente elétrica, em função da presença e
concentração de íons nesta solução. Estes íons podem ter origem
antropogênica ou naturais pela decomposição de rochas.
IOST (2008) considerou a condutividade elétrica uma variável
limnológica importante por fornecer informações sobre o metabolismo do
ecossistema aquático e em relação aos fenômenos que ocorrem em uma
bacia.
18
2.11 Potencial Hidrogeniônico (pH)
De acordo com Von Sperling (1996) citado por AVILLA (2005), a
denominação pH, refere-se ao potencial hidrogeniônico, que representa a
concentracão de íons hidrogênio H
+
, que fornece uma indicação de acidez,
neutralidade e alcalinidade da água. Os fatores que podem afetar o pH da água
são os despejos domésticos e industriais, pela oxidação da matéria orgânica e
despejos de produtos químicos. A faixa de variação do pH é de 0 a 14.
De acordo com a Resolução 357/2005 – CONAMA, para as águas de
rios de Classe II o pH pode variar de 6 a 9 (CONAMA, 2005).
ESTEVES (1998) relatou existir uma estreita interdependência entre as
comunidades vegetais e animais e o meio aquático quando se relaciona o pH.
O autor salientou que biomassa vegetal presente na água produz uma
interferência direta nos valores de pH, produzindo grandes alterações neste
parâmetro em curto período de tempo.
2.12 Bacia do Rio Piquiri
O Rio Piquiri é um dos principais afluentes da margem esquerda do rio
Paraná, nascendo na região centro-sul do estado na localidade do Paiquerê,
município de Campina do Simão. Possui extensão de aproximadamente
485 km e a área de drenagem de toda a bacia é de aproximadamente
24.700 km
2
. Possui fortes correntezas, (declividade média de 2,2 m/km),
margens muito íngremes e poucas lagoas marginais (WENGRANT, 2007).
A bacia está localizada na região Oeste do Paraná, região de intenso
antropismo (LIMA et al., 2004) (Figura 1).
19
Figura 1 - Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Piquiri no estado do
Paraná.
Na bacia em estudo, 48,2% da área é ocupada por culturas agrícolas,
34,1% por pastagens e cerca de 20% por vegetação secundária, restando
menos de 5% da bacia em áreas naturais (SECRETARIA DE ESTADO DO
PLANEJAMENTO E COORDENAÇÃO GERAL DO PARANÁ, 1995 citada por
LIMA et al., 2004).
Dentre as bacias hidrográficas situadas no Estado do Paraná, a do Rio
Piquiri representa um dos últimos ambientes que podem ser utilizados pelas
espécies reofílicas para realizar suas migrações reprodutivas (HOLZBACH,
2005).
O Rio Piquiri possui extensão de 484 km e percorre uma região de
intensa exploração agrícola. O uso mais importante dos rios que compõem a
bacia é para o abastecimento público. As captações de água estão situadas
nos afluentes do rio. Um problema grave para a qualidade da água do rio é que
apenas 10% dos moradores das cidades que se localizam na bacia é servida
por rede de esgoto. A bacia possui considerável contribuição de carga de
sedimentos ao reservatório de Itaipu, pois possui intensa atividade agrícola,
com duas a três safras ao ano, sendo que em vários pontos as lavouras
20
aproximam-se das margens do rio e existem várias agroindústrias instaladas
dentro da bacia, com atividades variadas.
Segundo dados do Departamento técnico da Cooperativa
Agroindustrial União (COAGRU, 2008), que atende às cidades ao longo da
região de estudo, o sistema de cultivo predominante na região é o plantio
direto, totalizando em torno de 95% do uso deste sistema no plantio da soja e,
praticamente, 100% no plantio do milho safrinha. A soja tem como principal
época de plantio na bacia o mês de outubro, utilizando adubação com altos
níveis de fósforo e potássio e baixos níveis de nitrogênio. O milho safrinha tem
o plantio realizado nos meses de fevereiro e março, utilizando adubação com
altos níveis de fósforo, potássio e nitrogênio, além de adubação nitrogenada de
cobertura.
21
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Ponto de Coleta
A coleta do material foi realizada na estação Ponte do Piquiri localizada
na BR – 369 município de Ubiratã (Figura 2), latitude 24:31:0 e longitude
53:10:0. (ANA, 2008). A seção da bacia acima da estação possui área de
drenagem de 11.303 km
2
. O local onde está instalada a estação apresenta
altitude de 310 m.
Figura 2 - Bacia do Rio Piquiri com o ponto de amostragem em destaque.
O local onde foram realizadas as coletas apresenta largura aproximada
de 187 m, com fundo rochoso, não possibilitando a coleta de material de leito.
22
3.2 Medição da Vazão Líquida
Foi realizado um total de sete campanhas de medição de vazão,
durante o período de agosto de 2007 a abril de 2008. Para a medição da vazão
líquida foi utilizado o método convencional com molinete hidrométrico modelo
MLN-07 (Figura 3). A batimetria do rio foi realizada a cada dez metros, num
total de 18 verticais ao longo do rio com o auxílio do guincho hidrométrico
(Figura 4) acoplado a um lastro. Nestes pontos foram tomados os dados de
velocidade do fluxo em dois pontos na vertical, onde o rio tinha profundidade
superior à 60 cm, e em um ponto em que a profundidade era inferior a 60cm.
A área foi determinada a partir da largura do rio, tomada com auxílio de
cabo de aço graduado e embarcação, e da profundidade (Figura 5).
Figura 3 - Molinete hidrométrico MLN-07 acoplado ao lastro e guincho, para
medição de vazão (Laboratório de Hidrossedimentologia).
23
Figura 4 - Guincho hidrométrico com molinete hidrométrico acoplado
(Laboratório de hidrossedimentologia).
As velocidades de cada ponto foram calculadas utilizando-se o número
de giros da hélice do molinete (equação 1), pela equação do molinete MLN-07
para a hélice JC 017/06 (equações 2 e 3).
N = n
o
de pulsos/40 segundos (1)
V=0,01641847+0,25366065*N, para N < 0,5051 (2)
V=0,00233053+0,28154932*N, para N > 0,5051 (3)
A área de cada seção foi calculada multiplicando-se a profundidade
pela largura.
Com os dados da área e velocidade média na vertical foi calculada a
vazão de cada seção. As vazões foram somadas para se determinar a vazão
total do rio. O método utilizado foi o método da meia seção (SANTOS et al.,
2001).
24
Figura 5 - Detalhe do cabo de aço graduado sobre toda a extensão do rio.
3.3 Métodos de Medida para Sedimentos em Suspensão
O método utilizado para a medição da descarga sólida foi o indireto,
com a realização de coletas de material a campo e posterior análise das
concentrações em laboratório.
A coleta do material em suspensão foi realizada pelo método de
integração na vertical em dois sentidos, descida e subida do equipamento,
permitindo a obtenção da concentração e média na vertical, que apresenta
variação em função da profundidade (Figura 6).
O equipamento desce e sobe na coluna d’água em uma velocidade de
trânsito igual sem tocar o leito do curso de água, coletando até,
aproximadamente, 10 cm acima do fundo. A velocidade de trânsito do
equipamento é determinada em função da profundidade, velocidade do curso
da água e diâmetro do bico que está sendo utilizado. Após a determinação da
velocidade de trânsito, foi determinado o tempo de trânsito do equipamento
para uma coleta representativa.
25
Figura 6 - Concentração do sedimento em função da profundidade.
Fonte: CARVALHO et al. (2000).
A velocidade de trânsito para um bico de 1/8” foi determinada pela
equação 4 (CARVALHO et al., 2000):
VmVt 2,0= (4)
O tempo de trânsito do equipamento para um bico 1/8” foi determinado
pela equação 5 (CARVALHO et al., 2000):
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
Vm
p
Vt
p
Tmn
2,0
22
(5)
em que:
Vt = velocidade de trânsito;
Vm = velocidade média da corrente;
Tmin = tempo de trânsito em minutos;
p = profundidade do curso d’água.
A amostragem foi realizada em várias verticais para permitir a obtenção
de valores médios em toda a seção, uma vez que a distribuição do sedimento é
variável em toda a largura e profundidade do rio.
O método de amostragem para a seção transversal do rio foi a de Igual
Incremento de Largura (IIL). Neste método, a seção é divida em uma série de
verticais igualmente espaçadas. Em cada vertical se utiliza a amostragem por
26
integração na vertical com a mesma velocidade de trânsito. Assim, os volumes
coletados vão diminuindo nos locais menos profundos (Figura 7). Neste método
são necessárias de 10 a 20 amostras.
Figura 7 - Amostragem pelo método de Igual Incremento de Largura (IIL).
Fonte: CARVALHO et al. (2000).
3.4 Equipamento Utilizado na Coleta de Sedimentos em Suspensão
O amostrador utilizado para a coleta possui uma forma hidrodinâmica
para a coleta de material em suspensão, é da série norte-americana, e possui
bicos cambiáveis de diâmetros 1/8”, 1/4" e 3/16” para velocidades altas, médias
e baixas. As denominações determinam a procedência, tipo de uso, uso
manual e o número que corresponde ao ano do projeto: US – united states; D –
depth; e 49 – 1949.
27
3.4.1 Amostrador USD-49
Possui forma hidrodinâmica, para uso em suspensão com guincho
instalado em canoa. Utiliza os três bicos padrões e garrafa de 0,5 L, podendo
coletar sedimentos a profundidades de até 4,5 m (Figura 8).
Figura 8 - Amostrador utilizado para coleta de sedimentos em suspensão
USD – 49 com detalhe da garrafa de coleta da mistura
água/sedimento (Laboratório de Hidrossedimentologia).
3.5 Análise do Material em Laboratório
Após a chegada do material no laboratório realizou-se a identificação e
tomada dos dados volumétricos. As amostras foram acondicionadas em
recipientes de vidro liso para que não ocorresse a retenção de sedimento nas
paredes do recipiente. As amostras foram armazenadas em ambientes escuros
para se evitar a possível proliferação de algas. Para a quantificação do
sedimento em suspensão foi utilizado o método da filtragem e evaporação. As
análises foram realizadas no laboratório de Hidrossedimentologia e Laboratório
de Saneamento Ambiental da UNIOESTE, Campus de Cascavel.
28
3.5.1 Análise pelo Processo de Filtragem e Evaporação
O método que utiliza a análise pelo processo de filtragem e evaporação
é indicado para análises de amostras que apresentam concentrações menores
de 200 mg.L
-1
de sedimentos em suspensão (CARVALHO, 1994). Inicialmente,
reduziu-se a amostra pelo repouso por tempo pré-determinado e retirada do
excesso de líquido isento de sedimento. A amostra água-sedimento reduzida
foi filtrada em filtros de fibra de vidro, previamente preparados e pesados em
cadinhos de porcelana, com o auxílio de Kitassato e bomba a vácuo.
Posteriormente, o cadinho mais filtro foi acondicionado em estufa a 105
o
C por,
aproximadamente, uma hora para secagem. Após a secagem, a amostra foi
colocada no dessecador até atingir temperatura ambiente e feita a pesagem
em balança analítica de precisão.
3.6 Cálculo da Descarga Total de Sedimentos
Após a determinação da porcentagem de sedimento, calculou-se a
descarga total de sedimento em suspensão em função da descarga líquida do
corpo d’água pela seguinte equação.
CQQss .0864,0= (6)
em que:
0,0864 = Fator de transformação de unidades;
Qss = Toneladas de sedimento por dia;
Q = Descarga líquida em m
3
.s
-1
;
C = Concentração de sedimento na amostra em mg.L
-1
.
29
3.7 Elaboração da Curva-chave
Com os dados de vazão do rio e suas devidas cotas elaborou-se a
curva-chave de vazão do rio. Com os dados de vazão do rio e concentração de
sedimentos em suspensão elaborou-se a curva-chave de sedimentos em
suspensão. Finalmente, elaborou-se a curva-chave da descarga sólida total de
sedimentos do Rio Piquiri. Os ajustes esperados para a curva-chave são as
formas exponencial ou polinomial, sendo que estas são as mais encontradas
na literatura.
3.8 Análise dos Dados da ANA
Foi realizada uma análise dos dados de vazão do banco de dados da
Agência Nacional de Águas (ANA) para a estação Ponte do Piquiri. Os dados
de cota e vazão compreendem os anos de 1970 até o ano de 2003. Foram
tomados dados de vazão para cotas iguais às do presente estudo.
Elaborou-se a curva-chave de concentração de sedimentos em
suspensão a partir dos dados da ANA da estação Ponte do Piquiri. Foram
utilizados dados que correspondiam aos mesmos meses deste estudo e que
compreendiam a mesma faixa de vazão medida. A série de dados compreende
os anos de 1982 até 2000. Para a elaboração da curva-chave da concentração
de sedimentos em suspensão foram utilizados 43 dados de concentração de
sedimentos em suspensão e vazão do rio da estação Ponte do Piquiri.
30
3.9 Análise da Qualidade de Água
As amostras para a análise da qualidade da água do Rio Piquiri foram
coletadas juntamente com as campanhas de medição de vazão e sedimentos
em suspensão. Foram analisadas as amostras das sete campanhas.
Para a coleta da amostra utilizou-se o amostrador USD – 49,
resultando em uma amostra composta para toda a seção do rio, que foi
armazenada em um frasco de polietileno e acondicionada em caixa térmica
com gelo até a chegada no laboratório.
Os parâmetros físico-químicos foram analisados no Laboratório de
Saneamento Ambiental da UNIOESTE, Campus de Cascavel.
Foram analisados os valores de turbidez (NTU) com o turbidimetro da
marca
1
HACH Company, modelo 2100P. O pH foi medido com o pHmetro da
marca TecNal, modelo 3MP. Os valores de condutividade foram analisados
com o condutivímetro da marca TECNOPON, modelo MCA 150.
Realizaram-se as análises das concentrações de nutrientes presentes
na água seguindo as metodologias da APHA (1995) para o Fósforo Total
(mg P L
-1
); metodologia do Fenato, adaptado da metodologia APHA (1995)
para o Nitrogênio Kjedahl (mg N L
-1
); metodologia da reação por Sulfanilamida
(GOLTERMAN et al. 1978; APHA, 1995) para o nitrito (mg NO
2
-
L
-1
);
metodologia da técnica de redução a nitrito, utilizando cádmio amalgamado
(MACKERETH et al., 1978) para o nitrato (mg NO
3
-
.L
-1
).
1
As marcas e modelos de equipamentos e materiais citados neste trabalhao não constituem
recomendação comercial, somente a descrição necessária para configuração dos dados da
pesquisa.
31
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Curva-chave da Vazão
Para a obtenção da curva-chave cota/vazão foram utilizados os dados
das sete campanhas
Na Tabela 2 são apresentados os cálculos realizados para a obtenção
da vazão na campanha de dezembro. Para cada campanha foi gerada uma
tabela igual para a obtenção da vazão. ME e MD representam,
respectivamente, a margem esquerda e direita.
As cotas do rio e suas respectivas vazões são apresentadas na
Tabela 3. O mês que apresentou a maior relação cota/vazão foi o mês de
novembro: cota de 160 cm e vazão de 277,04 m
3
.s
-1
; e a menor relação
cota/vazão ocorreu na coleta do mês de abril: cota de 52 cm e vazão de 51,3
m
3
.s
-1
(Tabela 3).
Com os dados apresentados na Tabela 3 foi traçada a curva-chave
entre a cota e a vazão da estação Ponte Piquiri (Figura 9). A relação que
melhor expressou a curva-chave foi a polinomial com coeficiente de
determinação R
2
= 0,998.
TUCCI (2001) sugere que as duas melhores expressões para a
curva-chave são a polinomial e a exponencial.
A curva-chave apresentou uma relação muito boa entre a cota e a
vazão do rio, podendo ser utilizada na estimativa da vazão tendo-se somente a
cota do rio.
Para PORTO, SILVA & ZAHED (2003), para acompanhar a vazão de
um rio ao longo do tempo, determinamos para este rio uma curva-chave,
expressão que relaciona o nível do rio numa seção com sua respectiva vazão.
32
Tabela 2 - Cálculo da vazão do Rio Piquiri - dezembro de 2007
VERTICAL
LARGURA
(m)
PROFUNDIDADE
(m)
PULSOS
(und)
VELOCIDADE
(m.s
-1
)
ÁREA
(m
2
)
Q
(m
3
.s
-1
)
ME 0
1 7,5 0,99 132 0,850 9,9 8,419
109
2 17,5 1,15 132 0,836 11,5 9,618
105
3 27,5 1,06 140 0,920 10,6 9,761
121
4 37,5 1,32 130 0,762 13,2 10,065
86
5 47,5 1,21 78 0,600 12,1 7,267
92
6 57,5 1,29 111 0,639 12,9 8,247
70
7 67,5 1,56 82 0,512 15,6 7,997
63
8 77,5 2,07 81 0,466 20,7 9,664
51
9 87,5 2,09 64 0,276 20,9 5,785
14
10 97,5 2,14 66 0,414 21,4 8,861
51
11 107,5 1,87 52 0,305 18,7 5,703
34
12 117,5 1,23 60 0,414 12,3 5,093
57
13 127,5 1,39 38 0,199 13,9 2,771
18
14 137,5 1,6 47 0,294 16 4,711
36
15 147,5 1,23 55 0,297 12,3 3,664
29
16 157,5 1,03 66 0,389 10,3 4,011
44
17 167,5 0,65 116 0,737 6,5 4,796
93
18 177,5 0,51 86 0,303 5,1 1,549
MD 187,5
Vazão Total 117,991
33
Tabela 3 - Dados de cota e vazão obtidos durante o período de estudo
Campanha Mês Cota (cm) Q (m
3
.s
-1
)
1 Agosto 62 65,530
2 Outubro 60 62,230
3 Novembro 160 277,040
4 Dezembro 85 117,990
5 Fevereiro 72 89,520
6 Março 98 135,520
7 Abril 52 51,300
y = 0,0024x
2
+ 1,5954x - 39,882
R
2
= 0,9984
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
H (cm)
Q (m
3
.s
-1
)
Dados observados
Curva-chave
Figura 9 - Curva-chave da vazão em função da cota.
PEREIRA FILHO, SANTOS & FILL (2003) relataram que séries de
vazões constituem o dado de entrada principal em muitos estudos de hidrologia
aplicada. Via de regra, essas vazões são obtidas transformando-se cotas do
nível de água observadas em vazão, pelo uso da curva-chave. Desta forma, a
correta determinação da curva-chave constitui-se em pré-requisito essencial
para a qualidade dos resultados do estudo. Muitas inconsistências têm sido
observadas nas saídas de modelos hidrológicos devido a incorreções na
definição da curva-chave.
A curva-chave é uma relação cota-vazão para um dado curso d’água.
Uma curva-chave geralmente é desenvolvida para facilitar a determinação da
vazão, seja de um rio, de um córrego ou de um canal artificial. Um gráfico Cota
x Vazão é construído a partir de dados experimentais ou dados empíricos do
34
canal. A partir de um certo nível de água obtém-se facilmente a vazão
correspondente, sem necessidade de que sejam desenvolvidos cálculos muito
trabalhosos (BARBOSA; MATOS, 2004).
4.2 Curvas-Chave de Sedimento
Para a elaboração da curva-chave de sedimentos utilizaram-se os
dados das sete campanhas realizadas. A Tabela 4 apresenta os dados
utilizados para a elaboração da curva-chave de vazão e concentração de
sedimentos em suspensão e a curva-chave de vazão e descarga média diária
de sedimentos produzidos pela bacia.
Tabela 4 - Valores de vazão (Q), concentração de sedimentos em
suspensão (Css) e descarga sólida diária produzida pela bacia
(Qss).
Campanha Mês Q (m
3
.s
-1
) Css (mg.L
-1
) Qss (t.dia
-1
)
1 Agosto 65,53 3,7 20,905
2 Outubro 62,23 20,9 112,699
3 Novembro 277,04 116,5 2789,199
4 Dezembro 117,99 41,1 418,997
5 Fevereiro 89,52 38,5 297,862
6 Março 135,52 80,2 940,108
7 Abril 51,3 1,8 8,059
A maior concentração de sedimentos em suspensão ocorreu no mês
de novembro (116,5 mg.L
-1
), sendo que este mês também teve a maior vazão
medida (277,04 m
3
.s
-1
). A menor concentração de sedimentos ocorreu no mês
de abril (1,8 mg.L
-1
), quando ocorreu a menor vazão medida nas campanhas
(51,3 m
3
.s
-1
).
Esta relação entre maior vazão maior concentração de sedimentos e
menor vazão menor concentração de sedimentos não é uma regra geral, pelo
que se observa nos valores encontrados nos meses de agosto e outubro. O
35
mês de outubro mesmo apresentando uma vazão inferior apresentou uma
concentração de sedimentos em torno de sete vezes superior ao mês de
agosto (Tabela 4).
De acordo com a classificação de LIMA et al. (2004), o Rio Piquiri pode
ser considerado um rio de muito baixa a moderada concentração de
sedimentos em suspensão.
LIMA et al. (2004) também classificou o Rio Piquiri como de muito
baixa a moderada concentração de sedimentos em suspensão, com uma
concentração variando de 46 a 140 mg.L
-1
, e uma concentração média para a
região de estudo de 74 mg.L
-1
.
Estes resultados podem sugerir que as técnicas conservacionistas do
solo, amplamente utilizadas na bacia em estudo, reduzem a quantidade de
sedimentos que atingem o corpo hídrico.
DANIEL et al. (1994) relataram que pastagens e solos cultivados sem
preparo tem muito baixa erosão hídrica e conseqüente baixa produção de
sedimento.
BEUTLER et al. (2003) demonstraram, em seu trabalho, uma redução
de 80% de perda de solo em sistemas conservacionistas, quando comparado
aos sistemas convencionais.
LOPES et al. (2005) analisaram as cargas de sedimentos em várias
estações ao longo do Rio Iguaçu, e encontraram concentrações mínima de
19 mg.L-1, máxima de 101 mg.L-1 e média de 33 mg.L-1. Os autores
salientaram que estas baixas concentrações de sedimentos estão relacionadas
à presença de vários reservatórios ao longo do rio que retém a carga de
sedimentos.
A equação matemática que melhor expressou a curva-chave entre a
vazão do rio e a concentração de sedimentos em suspensão foi a polinomial
com R
2
= 0,95 (Figura 10).
36
y = 0,014x
2
+ 0,1487x + 60,468
R
2
= 0,9519
0
50
100
150
200
250
300
0 20406080100120140
Cs (mg.L
-1
)
Q (m
3
.s
-1
)
Dados observados
Curva-chave
Figura 10 - Curva-chave entre a vazão o rio e a concentração de sedimentos
em suspensão.
Para a descarga diária total de sedimentos a equação polinomial
também foi a que melhor expressou os dados, com R
2
= 0,98 (Figura 11).
BICALHO (2006) encontrou um R
2
= 0,99 para a curva-chave de
descarga sólida para um mesmo número de campanhas realizadas.
Segundo LIMA et al. (2004) e CARVALHO et al. (2000), as
curvas-chave de descarga sólida tem em geral a forma de potência.
LIMA et al. (2004), estudando a descarga sólida do Rio Piquiri em um
ponto próximo ao ponto de amostragem, encontrou a melhor relação entre a
vazão e a descarga sólida na forma de potência, com um R
2
= 0,82. No mesmo
trabalho, em outras estações o melhor ajuste dos dados ocorreu com a
curva-chave da forma polinomial.
37
y = -8E-06x
2
+ 0,1x + 58,685
R
2
= 0,9834
0
50
100
150
200
250
300
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Qss (t.dia
-1
)
Q (m
3
.s
-1
)
Dados observados
Curva-chave
Figura 11 - Curva-chave entre a vazão do rio e a descarga total diária de
sedimentos.
A descarga diária de sedimentos medida no ponto de amostragem
variou de 8 t.dia
-1
para o mês de abril até uma descarga de 2.789 t.dia
-1
no mês
de novembro.
LIMA et al. (2004) determinaram uma descarga sólida diária media
para a região de amostragem de 2.447 t.dia
-1
.
Com a elaboração da curva-chave de descarga diária de sedimentos
pode ser determinada a descarga anual do rio no ponto da estação. Para isso
são necessários somente os dados da série de vazão do rio.
Neste estudo, analisaram-se os parâmetros de turbidez do rio e com
esses dados foi estabelecida uma relação com os dados de concentração de
sedimentos em suspensão. A relação teve como objetivo determinar se há a
possibilidade de se avaliar a concentração de sedimento em suspensão pelos
dados de turbidez.
A curva-chave que melhor se ajustou para os dados foi a polinomial
com R
2
= 0,948 (Figura 12), demonstrado um bom ajuste dos dados de turbidez
em relação à concentração de sedimentos em suspensão, sugerindo-se que os
dados de turbidez podem ser úteis para a determinação da concentração de
sedimentos em suspensão de um rio.
Carvalho et al. (2000) também determinaram a curva-chave de turbidez
em relação à concentração de sedimentos em suspensão com R
2
= 0,8.
38
y = -0,0002x
2
+ 0,2235x + 1,5859
R
2
= 0,9485
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120 140
Cs (mg.L
-1
)
Turbidez (NTU)
Dados observados
Curva-chave
Figura 12 - Curva-chave da relação turbidez e sedimentos em suspensão.
4.3 Análise dos Dados da ANA
A Figura 13 apresenta a relação entre os dados do banco de dados da
ANA e os dados deste estudo. A relação pode ser considerada boa para as
vazões em cotas baixas, mas, em cotas maiores as vazões propostas pela
curva-chave da ANA tornam-se bastante superiores às vazões observadas no
presente estudo. Os dados podem sugerir que devem ser realizados novos
estudos para que seja feita uma correção da curva-chave utilizada, já que esta
vem sendo utilizada por mais de 30 anos. Pode ocorrer ainda que as diferenças
encontradas foram causadas por erros de medições no presente estudo, sendo
então validas as curvas-chave utilizadas pela ANA.
IOST (2008) salientou que uma curva-chave de vazão não pode ser
utilizada por tempo indeterminado, pois as características físicas do rio podem
ser modificadas ao longo dos anos. Devendo então a curva ser atualizada para
as novas formas adquiridas pelo curso da água.
39
Segundo PORTO, SILVA & ZAHED (2003), alterações na geometria da
seção ou na declividade do rio geradas por erosão ou assoreamento podem
trazer alterações para a relação cota-vazão.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
52 60 62 72 85 98 160
H (cm)
Q (m
3
.s
-1
)
Dados observados Dados ANA
Figura 13 - Relação entre as vazões observadas nas coletas e vazões
estabelecidas pela ANA.
A figura 14 demonstra a curva-chave da concentração de sedimentos
em suspensão dos dados da ANA. A correlação foi melhor explicada pela
equação polinomial com R
2
= 0,17.
Os resultados demonstraram uma correlação muito baixa entre os
dados, sendo que a curva não pode ser utilizada para estudos de descarga de
sedimentos da estação do Rio Piquiri.
40
y = -0,0034x
2
+ 1,5053x + 84,3
R
2
= 0,1735
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100 120 140
Css (mg.L
-1
)
Q (m
3
.s
-1
)
Dados ANA
Curva-chave
Figura 14 - Curva-chave da concentração de sedimentos em suspensão
elaborada a partir dos dados da ANA.
Nota-se que os dados observados neste estudo encontram-se dentro
da nuvem de dados observados pela ANA, demonstrando um bom resultado do
estudo. A baixa correlação dos dados observados pela ANA pode estar
ocorrendo devido a uma descontinuidade nas equipes de coleta e nos métodos
utilizados.
Os resultados de LIMA et al. (2004) e do presente estudo demonstram
que a tomada de dados e sua análise correta, resultam em curvas-chave que
apresentam bons ajustes para o Rio Piquiri.
4.4 Nitrogênio, Nitrito e Nitrato
Para os parâmetros nitrogênio, nitrito e nitrato foram realizadas
análises com dados das sete campanhas realizadas neste trabalho.
O parâmetro nitrogênio variou entre os valores de 0,095 no mês de
agosto até 0,23 mg.L
-1
. no mês de março. Para o nitrogênio total a Resolução
357/2005 – CONAMA não estabelece o parâmetro de classificação nos corpos
d’água (CONAMA, 2005).
41
A Figura 15 apresenta o comportamento dos dados do nitrogênio em
relação à vazão do rio durante o período deste estudo.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
Nitrogênio (mg.L
-1
)
0
50
100
150
200
250
300
Q (m
3
.s-
1
)
Nitrogênio Vazão
Figura 15 - Variação do parâmetro nitrogênio total e sua relação com a vazão.
Nota-se que ocorre um pico na concentração de nitrogênio na água no
mês de março. Esse aumento pode estar relacionado ao período de plantio de
milho safrinha na bacia que faz o uso de adubação com alta concentração de
nitrogênio, além de realizar a adubação de cobertura nitrogenada.
GASCHO, WAUCHOPE & DAVIS (1998) verificaram que cerca de 2%
do N aplicado na forma de adubo foi perdido na enxurrada, imediatamente
após ter sido realizada a adubação de base na cultura do milho em preparo
convencional, enquanto BERG, SMITH & COLEMAN (1988) constataram
aumento nas perdas de N com o aumento do volume de enxurrada, tanto no
preparo de solo convencional quanto na semeadura direta.
As concentrações podem ser consideradas baixas se comparadas ao
estudo de MANSOR, TEIXEIRA FILHO & ROSTON (2006) que encontraram
concentrações variando de 0,35 a 4,5 mg.L
-1
, estudando o rio Jaguari – São
Paulo, em uma área de influência da atividade rural.
Essas baixas concentrações podem sugerir bons sistemas
conservacionistas de solo, como o plantio direto, que é o método de plantio
utilizado quase exclusivamente na bacia, e que as aplicações de fertilizantes
foram adequadas.
42
Valores semelhantes ao presente estudo foram encontrados por IOST
(2008), com a concentração variando entre 0,02 a 0,38 mg.L
-1
. O autor salienta
que estas baixas concentrações podem estar associadas a uma boa prática de
uso do solo e a correta forma de aplicação dos fertilizantes agrícolas.
ELKINS et al. (1982) citados por GUADAGNIN et al. (2005) registraram
baixas concentrações de N na enxurrada sob semeadura direta.
Os parâmetros nitrito e nitrato apresentaram comportamentos
semelhantes durante o período de estudo, variando a valores superiores e
inferiores juntamente com a variação de vazão do rio.
O nitrito e o nitrato apresentaram valores máximos no mês de
novembro com valores de 0,71 mg.L
-1
para o nitrito e 0,91 mg.L
-1
para o nitrato,
sendo este também o mês que apresentou a maior vazão do estudo. Os
menores valores ocorreram no mês de agosto: 0,21mg.L
-1
para o nitrito e
0,22 mg.L
-1
para o nitrato. Nas Figuras 16 e 17 são apresentados os
comportamentos destes parâmetros em relação a vazão do rio.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
Nitrito (mg.L-1)
0
50
100
150
200
250
300
Q (m3.s-1)
Nitrito Vazão
Figura 16 - Variação do parâmetro nitrito e sua relação com a vazão.
43
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
Nitrato (mg.L
-1
)
0
50
100
150
200
250
300
Q (m
3
.s
-1
)
Nitrato Vazão
Figura 17 - Variação do parâmetro nitrato e sua relação com a vazão.
De acordo com a Resolução 357/2005 – CONAMA, que estabelece
níveis máximos de 1 mg.L
-1
para o nitrito e 10 mg.L
-1
para o nitrato para rios de
Classe II (CONAMA, 2005), a qualidade da água do Rio Piquiri encontra-se
dentro dos níveis estabelecidos, demonstrando baixa poluição na bacia, boas
práticas de uso do solo e boas práticas de aplicação de fertilizantes
nitrogenados.
GUADAGNIM (2005) relatou que as perdas totais de nitrato na água e
no sedimento da enxurrada foram menores nos sistemas conservacionistas de
manejo do solo do que no preparo convencional.
Tanto o nitrito como o nitrato apresentaram uma relação direta entre o
aumento da concentração em relação ao aumento da vazão do rio. Este
resultado sugere que ocorreu um aumento no escoamento superficial ou uma
maior lixiviação destes parâmetros até o lençol freático, nos momentos em que
ocorreu aumento das chuvas e seus conseqüentes aportes ao corpo hídrico em
estudo.
44
4.5 Fósforo
Os parâmetros do fósforo apresentaram valores mínimos nos meses de
outubro e fevereiro com 0,007 mg.L
-1
e valor máximo no mês de dezembro:
0,059 mg.L
-1
(Figura 18).
Os valores do fósforo estão abaixo do limite máximo da Resolução
357/2005 – CONAMA, que é de 0,1 mg.L
-1
para rios de Classe II (CONAMA,
2005). Estes valores sugerem baixa poluição e boas práticas de manejo dos
setores agrícolas e ainda baixa poluição por fontes pontuais como indústrias,
sistemas de tratamento de esgoto, despejos domésticos e outros.
A utilização do sistema de plantio direto na bacia em estudo pode estar
relacionado às baixas concentrações de fósforo encontradas na água.
MERTEN & MINELLA (2002) destacaram que a utilização do plantio
direto reduz significativamente a poluição dos recursos hídricos causada pela
agricultura.
DANIEL et al (1994) relataram que em pastagens e plantios sem
preparo de solo a quantidade de sedimentos carreados pelo escoamento
superficial é tão baixa que pouquíssimo fósforo dissolvido é reabsorvido por
sólidos suspensos.
IOST (2008), estudando uma bacia rural, encontrou valores de até
0,36 mg.L
-1
, ultrapassando consideravelmente o limite máximo permitido pela
Resolução 357/2005 – CONAMA, sugerindo que a bacia pode estar sofrendo
poluição dos sistemas agropecuários presentes.
MANSOR et al. (2006), estudando a contribuição difusa de origem rural
da bacia do rio Jaguari, encontraram valores que variaram entre 0,008 e
0,539 mg.L
-1
, valores consideravelmente maiores que no presente estudo,
demonstrando níveis elevados de poluição.
Os valores encontrados no presente estudo foram satisfatórios, por
apresentarem baixas concentrações, não tornando o rio um ambiente
suscetível à eutrofização, já que o parâmetro fósforo é o principal nutriente dos
sistemas aquáticos que causam a eutrofização do ambiente e também é o
principal fator limitante à proliferação de algas.
45
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
Fósforo (mg.L-
1
)
0
50
100
150
200
250
300
Q (m
3
.s
-1
)
Fósforo Vazão
Figura 18 - Variação do parâmetro fósforo e sua relação com a vazão.
4.6 Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica demonstrou estabilidade durante o período de
estudo. O menor valor da condutividade ocorreu no mês de dezembro com
39,5 μS.cm
-1
, e valor máximo no mês de agosto com 51,7 μS.cm
-1
(Figura 19).
Os valores da condutividade tenderam a aumentar com a diminuição
da vazão do rio e a diminuir com o aumento da vazão. Este resultado pode
sugerir uma concentração iônica maior com uma baixa vazão do rio e uma
diluição destes íons com o aumento da vazão, demonstrando que ocorre baixo
aporte de íons nos momentos de aumento da vazão do rio.
Resultados semelhantes foram encontrados por RODRIGUES &
BICUDO (2001), estudando a planície de inundação do Alto Rio Paraná, cujos
valores de condutividade elétrica diminuíam com o aumento da vazão. Nesse
caso, a entrada de íons pode estar ocorrendo em maior quantidade a partir do
lençol freático pela dissolução de rochas, e em menor aporte pelo escoamento
superficial.
Segundo TUNDISI et al. (1997), a presença de mata ciliar exerce um
poderoso efeito na absorção de íons dissolvidos, exercendo reduções nos
46
índices desta variável. Desta maneira, a diminuição deste parâmetro nos
períodos de cheia pode estar relacionada à presença de mata ciliar ao longo do
rio, à boa conservação do solo e às boas práticas de manejo dos sistemas
agrícolas da bacia, podendo-se ressaltar o sistema de plantio direto.
MOSCA (2003) relatou que a entrada de fertilizantes e defensivos
agrícolas acaba aumentando as concentrações iônicas nos corpos da água e
alterando a condutividade elétrica.
0
10
20
30
40
50
60
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
Condutividade (µs.cm
-1
)
0
50
100
150
200
250
300
Q (m
3
.s
-1
)
Condutividade Vazão
Figura 19 - Variação do parâmetro condutividade elétrica em função da
vazão.
4.7 Potencial Hidrogeniônico (pH)
Os valores de pH durante o período de estudo apresentaram-se
próximos da neutralidade, com pouca variação nos seus valores. O valor
mínimo de pH ocorreu no mês de fevereiro com 7,17 e o valor máximo no mês
de novembro: 7,53 (Figura 20).
De acordo com a Resolução 357/2005 - CONAMA que estabelece valor
mínimo de 6 e máximo de 9 (CONAMA, 2005), pode-se afirmar que os valores
47
encontrados demonstram água de boa qualidade com baixos índices de
poluição.
MOSCA (2003) salientou que a água de rios isenta de poluentes possui
pH variando entre 6,5 e 8,5.
No presente estudo não houve uma relação nítida entre a variação da
vazão e o pH. Resultados semelhantes foram encontrados por CREPALLI
(2007) que analisou um curso da água sob influência urbana e rural. IOST
(2008) obteve resultados que demonstram uma relação direta entre aumento
da vazão e a conseqüente redução do pH no curso hídrico de uma bacia rural
agrícola. Este resultado também foi encontrado por FRITZSONS et al. (2003),
porém estes autores salientam que é difícil estabelecer um padrão de
comportamento para o parâmetro pH, pois este é considerado uma variável
ambiental difícil de ser interpretada por sofrer a influência de vários fatores.
6,9
7
7,1
7,2
7,3
7,4
7,5
7,6
Agosto Outubro Novembro Dezembro Fevereiro Março Abril
pH
0
50
100
150
200
250
300
Q (m
3
.s
-1
)
pH Vazão
Figura 20
- Variação do parâmetro pH em função da vazão.
48
5 CONCLUSÕES
De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que:
• A curva-chave da vazão elaborada no presente estudo apresentou
uma boa relação entre a cota e a vazão com um bom ajuste dos
dados, possibilitando sua utilização para determinação da vazão do
rio a partir dos valores das cotas.
• A análise de sedimentos em suspensão demonstrou uma boa
relação para a curva-chave. Os resultados demonstram que se pode
classificar o rio como de muito baixa a moderada concentração de
sedimentos em suspensão, apresentando boas práticas
conservacionistas no manejo e uso do solo da bacia, as quais
provocam poucas emissões de sedimentos para o curso do rio.
• A relação entre a concentração de sedimentos em suspensão e a
turbidez da água demonstrou boa relação, podendo-se utilizar a
turbidez da água para estimar a concentração de sedimentos em
suspensão.
• Com os resultados da relação cota/vazão deste estudo e os valores
cota/vazão analisados da ANA, percebe-se uma variação nos
resultados, que podem ser oriunda de erros de medição do presente
estudo ou ainda da necessidade da realização de novas campanhas
de medição de vazão da ANA para a elaboração de uma nova
curva-chave, tendo em vista ainda que a atual está sendo utilizada
por mais de 30 anos, e que neste período o curso da água pode ter
sofrido alterações em sua geometria.
• A análise da qualidade da água demonstrou baixos índices de
poluição, tendo em vista que nenhum dos parâmetros analisados
superou a concentração máxima da Resolução 357/2005 –
CONAMA, para rios de Classe II.
49
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