As águas subterrâneas constituem o principal manancial de água doce disponível para o homem e representam 48,6% do total da água não oceânica no planeta (PINDER e CELIA, 2006). A infiltração, juntamente com os componentes precipitação, escoamento e evapotranspiração, constitui o ciclo hidrológico, que é o fenômeno de circulação contínua e de distribuição da água na superfície terrestre, subsolo, atmosfera e oceanos (KARMANN, 2000; GIRODO, 2002; BRANDÃO, 2006; SILVA, 2002). A infiltração, dentre os processos do ciclo hidrológico, é o mais importante na recarga da água no subsolo, sendo determinada por variáveis como tipo e manejo do solo, cobertura vegetal, topografia, condições climáticas e geológicas (VELÁSQUEZ, 2001; BRANDÃO et al., 2006).
Os aquíferos são zonas saturadas de água no subsolo, no material rochoso intemperizado ou nos interstícios rochosos. Esses podem ser classificados segundo a pressão a que a água está submetida e quanto à geologia do material saturado. Aquíferos livres são aqueles submetidos à pressão atmosférica, já que estão diretamente ligados à superfície terrestre através dos poros do solo. Constituem o compartimento da água subterrânea que pode ser explorado de maneira sustentável, pois são abastecidos diretamente pelas águas meteóricas que infiltram no solo e que se renovam anualmente. A variação anual entre o nível mínimo do aquífero e a recarga promovida pelas chuvas é conhecida como reserva reguladora, e é dessa reserva que uma parcela da água pode ser explotada de forma sustentável.
Considera-se explotação segura de um aquífero o volume de água que pode ser extraído de forma sustentável, econômica e legalmente, sem prejudicar a qualidade da água ou criar dano ambiental (FETTER, 2001). Para tanto, é necessário um conhecimento minucioso a respeito da região afetada, sua geologia, o relevo, os solos e os usos e ocupações dos mesmos, o regime hídrico, e o quanto for possível conhecer o movimento da água no subsolo.
Atualmente, mais da metade do abastecimento público de água no Brasil provém de reservas subterrâneas, sendo crescente a preferência pelo uso dessa alternativa, uma vez que, em geral, o recurso hídrico subterrâneo apresenta melhor qualidade e menor custo em relação ao uso da água superficial (PEDROSA e
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CAETANO, 2004). As águas subterrâneas são consideradas um recurso estratégico para o abastecimento das gerações futuras.
As redes hidrográficas superficiais, principalmente em condições de clima úmido, são constituídas pelas águas de escoamento do aquífero subterrâneo que afloram na superfície do terreno, formando nascentes e, por conseguinte, os cursos d’água. Assim, a vazão das nascentes varia conforme a disponibilidade de água no aquífero livre, ou seja, a variação da quantidade de água infiltrada que atinge a zona de saturação do solo.
Os métodos de cálculo da recarga, segundo Oliveira (2004), dividem-se em modelos de balanço hídrico acima e abaixo da zona saturada, podendo citar para o primeiro caso o modelo BALSEQ e, para o ultimo caso, os seguintes métodos: escoamento subterrâneo, descarga das nascentes, hidrogramas de vazão, variação do nível da água (VNA) e traçadores. Os modelos de medições acima da zona saturada são considerados modelos de previsão, enquanto os de medições abaixo da zona saturada são modelos de resposta. Assim, espera-se que a recarga estimada pelo método do balanço hídrico seja maior do que a recarga estimada pelos outros métodos, que utilizam dados da zona saturada. O método do balanço hídrico estima a recarga potencial, enquanto que os métodos de resposta fornecem estimativas da recarga real, geralmente de modo subestimado.
É recomendado trabalhar com mais de um método de cálculo da recarga, sendo um da zona não saturada e outro com dados abaixo da zona saturada, tendo-se então um limite superior e outro inferior, e uma faixa intermediária com maior segurança para as estimativas (CPRM, 2007).
A correta avaliação da recarga aquífera é fundamental no cálculo das disponibilidades hídricas para abastecimento público, agricultura ou atividades minerais e industriais, em especial em zonas de conflito de interesses. Portanto, o uso de modelagem hidrológica da recarga hídrica torna-se essencial no âmbito do entendimento dos processos de degradação e para a proposição de medidas adequadas de manejo, visando a sustentabilidade do uso das águas.
As principais vantagens da modelagem são o seu baixo custo, a possibilidade de realizar análises preditivas na adoção de práticas de manejo e implantação de sistemas agrícolas, e avaliar riscos e benefícios advindos de diferentes usos do solo, o que pode assegurar uma melhor compreensão dos processos hidrológicos (SPRUILL et al., 2000). Por outro lado, a necessidade de validar os modelos existentes é uma
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desvantagem, por ser, às vezes, demorada e requerer amplo conhecimento do problema, além da obtenção de dados de campo (MACHADO, 2002).
A estimativa da recarga do aquífero livre pode ser feita utilizando o modelo numérico de balanço hídrico sequencial diário - BALSEQ, desenvolvido por Lobo Ferreira (1981), para a estimativa da recarga de águas subterrâneas. O BALSEQ foi aplicado para estimativa da recarga em diversas áreas em Portugal, como na ilha de Porto Santo (LOBO FERREIRA et al., 1981), em Beja (PARALTA et al, 2003) e, em Estarreja (OLIVEIRA, 2004). Cita-se ainda a aplicação desse modelo nos trabalhos de Chachadi et al. (2001, 2002), desenvolvidos nas bacias hidrográficas de Bardez, Estado de Goa, em Kakinada, na Índia. No Brasil, o BALSEQ foi empregado por Brito et al. (2008), em uma área sedimentar no Estado do Ceará, e, na estimativa da recarga de uma microbacia de região cárstica, em Minas Gerais, por Camargo et al. (2011).
Tendo em vista a complexidade para a medição do volume de água na zona saturada, o presente trabalho limitou-se ao estudo da água acima da zona saturada, tendo como objetivo o cálculo do balanço hídrico sequencial diário pelo modelo BALSEQ e a predição espacial da água infiltrada, escoada e evapotranspirada na Bacia do Rio Doce, Minas Gerais.
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2.2 MATERIAL E MÉTODOS