Desenvolvimento do índice de perturbação hidrossedimentológica: aplicação nas bacias hidrográficas dos rios Paraopeba e Sapucaí, MG

Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, para a obtenção do título de Doutor.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Recursos Hídricos

The study in the context of watershed management should be relevant to making decisions about pollution control, land use practices and natural resource management, enabling an approach that take account in its complexity, but at the same time be easy to implement and apply in different scales. This kind of scientific research is important, especially in regions whose data scarcity and social and economic development is associated with natural resources exploration, allowing the development of strategies that mitigate impacts, allocate water resources and in a system focused on soil and water conservation. The study area encompassed Paraopeba (BHRP) and Sapucaí (BHRS) river basin, bounded at Ponte da Taquara and Careaçu, respectively, in the State of Minas Gerais. In the region of the Serra da Mantiqueira, located at BHRS, the agricultural frontier is expanding on the remaining forests, mainly targeting the opening of pasture for driving cattle in the extensive form, while in BHRP, this expansion has occurred in Low Paraopeba, where eucalyptus are being deployed on a large scale, primarily in response to the rapid expansion of the pulp industry in Brazil and for the production of coal for steelmakers. Such interventions may affect substantially hydrosedimentological cycle and their impacts on water availability need to be evaluated with scientific criteria, with the goal of generating technical inputs to decision makers for a joint approach to the management of land use and water resources. In this context, the objective was to evaluate the hydrosedimentological cycle, as well as factors that exert pressure in the water system through the development of the Hydrossedimentological Disturbance Index (IPHS), allowing identifying the most sensitive areas to impact of land use and water. Hydrosedimentological factors involved in developing the index, sediment transport (TS) has proved to be of greater weight. It was noticed that in BHRP, influenced mainly by bare soil, a higher specific suspended sediment yield when compared to the BHRS, which in turn, is still in a state with little pressure on surface water resources. Regarding the production of sediments in the basin, represented by its current potential erosion (EA), the BHRS had on average a greater potential for erosion, with 42% of it in the class Slight, while in this class BHRP corresponded to more than 63%. Still, the hydrological stress factor, was more striking in BHRP, because of the increased number of water demand projects. For groundwater recharge component (Rec), this was higher in areas with vegetation cover, especially in presence of the Atlantic Forest in BHRS, with runoff base corresponding to 49% of the precipitation. This behavior was not observed in BHRP, which showed values below 30% in the comparison base runoff and precipitation, according to the characteristics of climate and land use coverage. Considering the IPHS, it allowed to assess and identify areas most impacted and also the most susceptible, allowing the allocation of resources for soil conservation programs and watershed management, showing able to be applied in other basins within Minas Gerais State.

O estudo da bacia hidrográfica, no contexto de gestão, deve ser relevante para a tomada de decisões quanto ao controle da poluição, às práticas de uso do solo e à administração dos recursos naturais, possibilitando uma abordagem que concilie sua complexidade, mas que, ao mesmo tempo, seja fácil de implementar e aplicar em diferentes escalas. Este tipo de pesquisa é importante, sobretudo em regiões nas quais há poucos dados disponíveis e onde o desenvolvimento sócio-econômico exerce forte pressão na exploração dos recursos naturais, permitindo a elaboração de estratégias de mitigação de impactos, de alocação de recursos hídricos e de sistemas voltados para a conservação do solo e da água. A região estudada abrangeu as bacias hidrográficas dos rios Paraopeba (BHRP) e Sapucaí (BHRS), delimitadas em Ponte da Taquara e Careaçu, respectivamente, localizadas no estado de Minas Gerais. O uso agrícola do solo das bacias estudadas vem passando por intensas alterações. Ao sul, na região da serra da Mantiqueira, na BHRS, a fronteira agrícola está se expandindo sobre os remanescentes florestais, visando, principalmente, à abertura de pastagens para a condução de rebanho bovino sob a forma extensiva, enquanto, na BHRP, essa expansão tem ocorrido no Baixo Paraopeba, onde o eucalipto está sendo implantado em larga escala, basicamente em resposta à rápida expansão do mercado de celulose no Brasil e para a produção de carvão para as siderúrgicas. Tais intervenções podem modificar substancialmente o ciclo hidrossedimentológico e suas consequências sobre a disponibilidade hídrica precisam ser avaliadas com critério científico, com o objetivo de gerar subsídios técnicos para os tomadores de decisão, para uma abordagem conjunta da gestão do uso do solo e dos recursos hídricos. Neste contexto, objetivou-se avaliar o ciclo hidrossedimentológico, bem como os fatores que exercem pressão no sistema hídrico,por meio do desenvolvimento do Índice de Perturbação Hidrossedimentológica (IPHS), permitindo identificar as áreas mais sensíveis quanto aos impactos do uso do solo e da água. Entre os fatores hidrossedimentológicos envolvidos na elaboração do índice, o transporte de sedimentos (TS) mostrou-se como o de maior peso. Percebeu-se que, na BHRP, influenciadas, principalmente, pela extensa área de solo exposto, maiores produções específicas de sedimentos em suspensão, quando comparada à BHRS. Em relação à produção de sedimentos, representada pelo seu potencial atual à erosão (EA), a BHRS apresentou, em média, maior potencial à erosão, com 42,12% da área na classe “ligeira”, enquanto, na BHRP, esta classe correspondeu a mais de 63,28%. Ainda, o fator estresse hidrológico mostrou-se mais impactante na BHRP, em virtude do maior número de outorgas. Para o componente recarga subterrânea (Rec), este mostrou-se maior em áreas com cobertura vegetal, sobretudo nas áreas de cabeceira com presença de Mata Atlântica, na BHRS. Esse alto valor não foi observado na BHRP,em função das características climáticas e de cobertura do uso do solo. Considerando o IPHS, este permitiu avaliar e identificar áreas mais impactadas e também as mais suscetíveis, o que possibilita a alocação de recursos destinados à conservação do solo e programas de manejo de bacias hidrográficas, mostrando-se apto a ser aplicado em outras bacias, dentro do estado de Minas Gerais.