Revista Educação Agrícola Superior
Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior- ABEAS - v.23, n.1,p.71-75, 2008
FLORESTAMENTOS COMPENSATÓRIOS PARA RETENÇÃO DE
ÁGUA EM MICRO BACIAS
José Sales Mariano da Rocha1, Cleonir Carpes Daltrozo2
1
Eng°. Florestal, Prof. Tit. Dr. e LD do Dep. de Engenharia Rural, UFSM, [email protected]
2
Advogada, Professora Assistente do Curso Max de Santa Maria – RS, [email protected]
RESUMO
A escassez de água pode ser um grave problema neste século. Mesmo no Rio Grande do Sul, onde as precipitações médias
anuais são consideráveis, pode haver problemas de abastecimento. A presente metodologia (Florestamentos Compensatórios para
Retenção de Água em Micro bacias) tem como objetivo principal a retenção de água em bacias hidrográficas, através da infiltração
e diminuição das perdas por escoamento superficial. Aplicou-se esta metodologia na sub-bacia hidrográfica do Rio Soturno (RS). O
teste de viabilidade foi feito comparando-se os resultados obtidos com a metodologia do Diagnóstico Físico-Conservacionista. O
coeficiente de correlação de Pearson encontrado foi 0,833 comprovando a viabilidade do método testado.
Palavras-chave: florestamento, micro bacias, infiltração de água, precipitação, retenção de água em micro bacias.
INTRODUÇÃO
bacia hidrográficas.
DIAGNÓSTICO FÍSICO-CONSERVACIONISTA (DFC)
O planejamento da ocupação da bacia hidrográfica é
necessário em uma sociedade com usos crescentes da água.
O Diagnóstico Físico-Conservacionista (DFC –
método comparativo aqui utilizado) visa, contribuir para a
utilização racional e sustentável dos recursos naturais
renováveis através do estudo das características físicas da terra.
A informação fornecida por este diagnóstico permite a
formulação de medidas e o recolhimento de informação
pertinente ao controle da erosão e de cheias, à prevenção contra
secas, ao controle das atividades agrícolas e pecuárias e ao
planejamento e localização espacial das ações de
florestamento.
A metodologia propos ta, F lo r es tamen tos
Compensatórios para Retenção de Água em Micro bacia
(FCRAM), com o mesmo objetivo do DFC, utiliza valores
médios em termos de evaporação/evapotranspiração,
infiltração, enfim, o destino da água em cada fase do ciclo
hidrológico.
Em vista do exposto, este trabalho teve como objetivo
geral avaliar a perda de água em sub-bacias hidrográficas
devido à ação antrópica e determinar o florestamento
compensatório para repor estas perdas.
CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA
Localizada no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, a
área abrange 98.464 ha, que corresponde a Sub-bacia
Hidrográfica do Rio Soturno e está compreendida entre as
coordenadas geográficas 29° 14' 07” e 29° 41' 19" de Latitude
Sul e 53° 41' 24” e 53° 20' 17” de Longitude Oeste. Para o
presente estudo esta sub-bacia foi subdividida em 13 micro
A elaboração do Diagnóstico Físico-Conservacionista
compreendeu a realização das seguintes etapas seqüenciais:
- Trabalho preliminar de delimitação da sub-bacia e micro
bacia hidrográficas;
- Cálculo dos parâmetros de análise das micro bacias e
avaliação do uso potencial da terra;
- Avaliação da ocupação atual da terra;
- Cálculo dos conflitos existentes entre a ocupação atual e
potencial e cálculo da percentagem de deterioração;
- Formulação de propostas de intervenção, com
florestamentos e ações nas áreas agrícolas e pecuárias.
FLORESTAMENTOS COMPENSATÓRIOS PARA
RETENÇÃO DE ÁGUA EM MICRO BACIAS
(FCRAM)
Fundamentos da metodologia
Esta metodologia foi elaborada baseando-se em
pesquisas locais com dados referentes à precipitação média
sobre a superfície da terra na sub-bacia considerada,
porcentagem da precipitação que é retida na superfície,
porcentagem evapotranspirada e evaporada; porcentagem do
escoamento superficial, escoamento para rios, lagos, e
pântanos; porcentagem que infiltra na superfície e infiltrações
médias da precipitação de acordo com os usos da terra: floresta,
campos/pastagens e agricultura.
Para determinar os valores a partir dos quais se obteve
os resultados, descreve-se parte da pesquisa a seguir a partir dos
72
percentuais correspondentes a cada destino da água dentro do
ciclo hidrológico.
O presente estudo teve sua base em Bloom (1970),
Odum (1988), Bunting (1971), Grosvenor (1996) e Rocha
(1991).
Para o cálculo do volume de água perdido e das áreas a
florestar para compensar esta perda, utilizou-se como área total
o somatório das áreas de florestas, pastagens e agricultura, pois
foram os parâmetros considerados nos cálculos de infiltração.
O percentual de áreas sociais e açudes somaram
apenas 0,3% da área total da sub-bacia, sendo desconsiderado
no presente estudo.
A Figura 2 demonstra o esquema, em plano de topo e
perfil, do balanço hídrico na sub-bacia hidrográfica estudada.
Cálculo do volume de água de precipitação perdido
Para se chegar aos valores que correspondem aos
volumes de água perdidos na sub-bacia (água da precipitação
que deixa de infiltrar) é necessário considerar as infiltrações
médias conseguidas para florestas, campos/pastagens e
agricultura:
-
Florestas: 150 mm/h
Campos/pastagens: 12 mm/h
Agricultura: 6 mm/h
Florestas + Campos/pastagens +
Agricultura = 168 mm/h
Pode-se converter estes valores em porcentagem:
Florestas: 89,29% ==> (150 mm/h / 168 mm/h) x 100
Campos/pastagens: 7,15% ==> (12 mm/h / 168 mm/h) x 100
Agricultura: 3,56% ==> (6 mm/h / 168 mm/h) x 100
Considerando-se que 20,55% do total precipitado são
destinados à infiltração (Bloom, 1970), tem-se:
Florestas infiltram 18,35% que corresponde a 89,29% de
20,55%.
Campos/pastagens infiltram 1,46% que corresponde a 7,15%
de 20,55%.
Agricultura infiltra 0,74% que corresponde a 3,56% de
20,55%
Para determinar o volume de água de precipitação que
é perdido (deixa de infiltrar e escoa e que faz parte dos 20,55%
destinados à infiltração) é preciso que se determinem
antecipadamente os seguintes parâmetros (valores em cada
micro bacia):
1)Área de florestas, campos/pastagens e agricultura;
Figura 2 – Plano de topo e perfil de uma sub-bacia hidrográfica
mostrando o Ba lanço Hídrico.
Onde:
P = Precipitação
E + ET =Evaporação + Evapotranspiração
R = Água retida
ES = Escoamento Superficial
ERLP = Escoamento para Rios, Lagos e Pântanos
I = Infiltração
IF = Infiltração por florestas
IA = Infiltração por áreas agrícolas
IP = Infiltração por campos/pastagens
ESB = Escoamento subterrâneo
ESBE = Escoamento subterrâneo que entra na sub-bacia
ESBS = Escoamento subterrâneo que sai da sub-bacia
A1 = Armazenamento superficial
A2 = Armazenamento subterrâneo
A = A1 + A2 = Armazenamento de água na sub-bacia
hidrográfica
2)Valores percentuais das infiltrações médias em cada uso da
terra: floresta (89,29%), campos/pastagens (7,15%) e
agricultura (3,56%);
3)Precipitação média anual na sub-bacia.
A partir daí foram determinados:
Volume médio de água recebido na micro bacia
(m3/ano);
Volume que evapora/evapotranspira (m3/ano);
Volume retido na superfície terrestre (m3/ano).
Deste volume retido na superfície terrestre, 55%
(Odum, 1988) dos 20,55% (Bloom, 1970) - é destinado à
infiltração, e com este valor percentual obteve-se o volume que
deveria infiltrar. Após este procedimento, foram determinados
os volumes de água perdidos em áreas de florestas,
campos/pastagens e agricultura, de acordo com suas
respectivas infiltrações médias e áreas ocupadas na micro
bacia.
Perda total e perda em excesso
De posse dos valores de volume de água de
precipitação perdidos nas áreas de florestas, campos/pastagens
e agricultura em cada micro bacia em um ano, pôde-se
determinar a perda total e a perda em excesso.
Revista Educação Agrícola Superior - v.23, n.1,p.71-75, 2008
73
Onde:
a) Perda total:
Florestas: 10,71% (100% - 89,29%) do total que deveria
infiltrar (20,55%).
Campos/pastagens: 92,85% (100% - 7,15%) do total que
deveria infiltrar (20,55%).
Agricultura: 96,44% (100% - 3,56%) do total que deveria
infiltrar (20,55%).
A perda total para cada micro bacia foi obtida
somando-se as perdas em florestas, campos/pastagens e
agricultura.
Como as florestas perdem apenas 10,71% da
precipitação que deveria infiltrar e dentre os três usos da terra
considerados é o que mais infiltra (89,29% da precipitação
destinada à infiltração), esta perda foi considerada normal.
b) Perda em excesso:
X = volume de água infiltrado pelas florestas em 1 ha (m3/ano),
obtido no procedimento anterior
Y = perda em excesso de água (m3/ano)
Somou-se à área obtida 10% do valor como reserva
para compensar eventuais perdas no plantio e manutenção,
sendo este o resultado final da área a florestar para reter a perda
em excesso de água da precipitação.
Os cálculos das perdas de água e áreas a florestar
foram realizados para cada uma das 13 micro bacia
pertencentes à Sub-bacia Hidrográfica do Rio Soturno. Após a
obtenção destes valores individuais, procedeu-se à
determinação dos valores para a sub-bacia como um todo.
Comparação das metodologias (DFC e FCRAM) com
respeito às áreas a florestar
As perdas em excesso nas áreas de campos/pastagens
e agricultura foram determinadas subtraindo-se o valor
percentual da perda em áreas de florestas (10,71%: perda
normal) das suas respectivas perdas percentuais totais, ou seja:
Campos/pastagens: 92,85% - 10,71% = 82,14% (perda em
excesso).
Agricultura: 96,44% - 10,71% = 85,73% (perda em
excesso).
Para determinar a perda em excesso em cada micro
bacia, somaram-se as perdas em excesso das áreas de
campos/pastagens e agricultura
.Área a florestar para compensar a perda em excesso
Na determinação da área de florestas a ser implantada que
retenha a água perdida em excesso na sub-bacia (infiltração) é
preciso que se obtenha:
1º) Número de horas contínuas de precipitação infiltrada
pelas florestas em um ano (h/ano): dividiu-se a precipitação
média anual (em mm) pela infiltração média em áreas de
florestas (em mm/h). Assim:
N.º horas contínuas precip./ano = precipitação
(mm/ano) infiltração (mm/h)
2º) Volume de água de precipitação infiltrado pelas
florestas por hora em um hectare (m3/ha/h):
150 mm/h = 0,15 m/h (precipitação média infiltrada em uma
hora pelas florestas).
1 hectare possui 10.000 m2
10.000 m2 x 0,15 m/h = 1.500 m3/h em 1 ha
3º) Volume de água de precipitação infiltrado pelas
florestas por hectare em um ano (m3/ha/ano): multiplicou-se
o valor obtido no procedimento anterior pelo número de horas
contínuas de precipitação por ano, obtido no primeiro passo.
1.500 m3/hora/ha x nº. horas contínuas precipitação/ano =
infiltração pelas florestas
4º) Área a florestar: realizados os procedimentos anteriores, a
área a florestar para compensar a perda em excesso de água foi
conseguida através de uma regra de três simples:
Para determinar a viabilidade do método,
compararam-se os resultados das áreas a florestar com o DFC.
A análise de regressão mostrou que os valores se ajustaram em
uma reta e permaneceram dentro do intervalo de confiança.
Correlação linear de Pearson
O coeficiente de correlação de Pearson (Rp)
possibilitou qualificar as inter-relações para que as conclusões
tivessem embasamento estatístico.
Este coeficiente mediu a intensidade e o sentido
(positivo ou negativo) da associação entre duas variáveis: X e
Y. O resultado levou em consideração um erro de 1%.
RESULTADOS
A Sub-bacia Hidrográfica do Rio Soturno foi dividida
em treze micro bacia, com áreas que variam de 11.836,68 ha
(micro bacia 9) a 5.102,09 ha (micro bacia 5).
O Quadro 1 mostra o uso potencial das micro bacias
(A – Terras propícias à agricultura; B – Terras propícias às
pastagens; C – Terras propícias às pastagens e, ou
florestamentos e D - Terras apropriadas aos florestamentos).
Comparação de área a florestar e área de florestas (a
florestar + existente) entre os métodos: Diagnóstico FísicoConservacionista (DFC) e Florestamentos Compensatórios
para Retenção de Água em Micro bacias (FCRAM)
Esta comparação foi feita apenas para valores
referentes à área a florestar e área de florestas (a florestar +
existente) por serem estes resultados comuns entre os dois
métodos.
Área a florestar
Analisando o Quadro 3 percebe-se que, as duas micro
bacias com menor percentual de área a florestar definidas pelo
DFC (micro bacia 7 e 13) são também as duas com menor
percentual de área a florestar definidas pelo FCRAM (micro
bacia 7: DFC = 0%; FCRAM = 8,59% e micro bacia 13: DFC =
0%, FCRAM = 8,38%).
Se 1 ha infiltra X m3/ano
Quantos ha infiltrarão Y m3/ano
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74
Quadro 1 - Utilização potencial da terra por micro bacia, em função da classe de uso potencial.
Micro bacia
n.º
1
2
3
4
5
7
8
9
11
6
10
12
13
Sub-bacia
Classe de
Uso
Potencial
A
A
A
A
B
B
C
C
C
D
D
D
D
-
Utilização da terra (áreas em ha)
Agricultura Pastagens Pastagens + Florestas
Florestas
1735,40
1725,92
1301,89
1901,31
1274,65
4938,69
5223,72
5902,94
4727,83
3424,33
2642,39
3637,91
2627,89
41064,87
5206,19
5177,77
3905,68
5703,94
3823,94
4938,69
5223,72
5902,94
4727,83
19993,58
8762,63
15854,49
Volumes de água perdidos em excesso e área a florestar por micro bacia (Quadro 2)
Quadro 2 - Volumes de água perdidos em excesso e área a florestar por micro bacia.
Micro bacia
n.?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Sub-bacia
Volume que
deveria infiltrar
(m3/ano)
25.106.306,54
24.969.265,99
18.834.739,18
27.506.668,20
18.440.544,14
24.770.233,49
35.724.507,98
37.786.300,99
42.699.506,78
19.113.956,14
34.199.194,92
26.315.149,61
19.009.105,10
354.475.479,10
Volume perdido
em excesso
m3/ano
17.758.353,280
20.049.328,200
14.500.660,060
20.466.858,450
14.145.468,020
11.367.952,480
13.592.900,470
17.289.980,620
23.614.831,850
8.432.333,110
21.894.019,150
12.059.341,900
7.125.675,238
202.297.702,80
Área a florestar
%
70,73
80,30
76,99
74,41
76,71
45,89
38,05
45,76
55,30
44,12
64,02
45,83
37,49
58,12
ha
1110,208
1253,439
906,543
1279,540
884,345
710,699
849,790
1080,930
1476,340
527,170
1368,760
753,920
445,480
12.647,164
%
15,74
18,13
17,37
16,78
17,33
10,16
8,59
10,31
12,47
9,97
14,46
10,36
8,38
13,08
Quadro 3 - Comparação entre áreas a florestar definidas pelo DFC e pelo FCRAM por micro bacia.
Micro bacia
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Sub-bacia
Área a florestar DFC
ha
%
617,93
1346,67
966,21
973,52
798,31
305,24
0,00
408,03
1933,61
130,09
2434,68
369,97
0,00
10.284,26
8,76
19,48
18,51
12,76
15,65
4,36
0,00
3,89
16,34
2,46
25,72
5,08
0,00
10,23
Área a florestar FCRAM
ha
%
1110,208
1253,439
906,543
1279,540
884,345
710,899
849,790
1080,930
1476,340
527,170
1368,760
753,920
445,480
12.647,164
Revista Educação Agrícola Superior - v.23, n.1,p.71-75, 2008
15,74
18,13
17,37
16,78
17,33
10,16
8,59
10,31
12,47
9,97
14,46
10,36
8,38
13,08
75
Área de florestas (a florestar + existente - Quadro 4)
Quadro 4 – Comparação entre as áreas de florestas (a florestar + existente) definidas pelo DFC e pelo FCRAM por micro
bacia.
Micro
bacia n.º
Área total
(ha)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Sub-bacia
7051,34
6911,87
5218,92
7627,15
5102,09
6996,63
9887,08
10.483,43
11.836,68
5286,20
9467,20
7279,63
5315,85
98.464,07
Área a florestar +
existente DFC
Há
%
1735,40
24,61
1725,92
24,97
1301,89
24,94
1901,31
24,93
1274,65
24,98
3424,33
48,94
5409,55
54,71
5223,72
49,83
5902,94
49,87
2642,39
49,98
4727,83
49,94
3637,91
49,97
2929,15
55,10
41.836,99
40,98
Análise estatística dos valores comparados
A correlação de Pearson foi desenvolvida para testar a
viabilidade do método FCRAM em relação ao DFC.
O coeficiente de correlação de Pearson mostrou haver uma
correlação positiva estatisticamente (reta crescente) entre os
dois métodos avaliados. O valor encontrado foi 0,833. Pode-se
considerar que existe uma correlação forte entre DFC e
FCRAM, já que quanto mais próximo de 1 (ou de -1) for o valor
encontrado, mais forte é a correlação.
CONCLUSÕES
O método FCRAM, para determinar florestamentos
compensatórios em micro bacia é perfeitamente viável, cuja
eficiência foi comprovada pelo coeficiente de correlação de
Pearson e pela viabilidade demons-trada em a análise de
regressão (software SPSS 7.5 for Windows). As áreas a
florestar, para compensar a perda de águas na sub-bacia
hidrográfica, somadas às florestas existentes, são praticamente
as mesmas nos dois métodos considerados (Quadro 4).
Este método revelou-se rápido, de fácil aplicação e mais
rigoroso que o método comparado (DFC), apresentando maior
cobertura florestal.
Em maior ou menor intensidade, verificou-se a perda
de água em todas as micro bacias (Quadro 2), com destaque
para a micro bacia 9 que perde o maior volume de água
(55,30%), em torno de 24 milhões de m3 de água por ano, do
volume que deveria infiltrar e para a micro bacia 2 que perde o
maior percentual em função de sua área (80,30%)
Área a florestar + existente
FCRAM
ha
%
2227,678
1632,689
1242,223
2207,330
1360,685
3829,789
6259,340
5896,620
5445,670
3039,470
3661,910
4021,860
3374,630
44.199,894
31,59
23,62
23,80
28,94
26,67
54,74
63,31
56,25
46,01
57,49
38,68
55,25
63,48
43,83
REFERÊNCIAS
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AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi elaborado e apoiado pelo
Centro Internacional de Projetos Ambientais (CIPAM) do
Centro de Ciências Rurais do Departamento de Engenharia
Rural da Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do
Sul, Brasil.
Revista Educação Agrícola Superior - v.23, n.1,p.71-75, 2008