Os trabalhos de campo tiveram como objetivo principal a identificação e caracterização das nascentes. Além da descrição fisiográfica, foram mensurados alguns parâmetros morfométricos e hidrológicos. Ademais, foi dada uma importância primeira na identificação de feições e processos geomorfológicos que condicionassem a gênese e dinâmica das nascentes.
As campanhas exploratórias foram realizadas de forma esporádica no período entre julho de 2010 e fevereiro de 2011. As nascentes identificadas foram caracterizadas a partir de um check-list básico (FIG. 9) que possui as informações necessárias para a posterior definição das nascentes a serem trabalhadas periodicamente.
Após a seleção das nascentes que incorporariam o estudo, criou-se um novo check-list (FIG. 10) para ser utilizado durante todo o monitoramento. Essa segunda etapa dos trabalhos de campo se configurou como visitas mensais as 24 nascentes selecionadas, no período de março de 2011 a março de 2012. As campanhas foram realizadas sempre na última semana de cada mês de referência ou na primeira semana do mês subsequente, para possibilitar comparações entre as variáveis hidrológicas e meteorológicas.
FIGURA 9 – Exemplo de check-list utilizado nos trabalhos de campo exploratórios.
FIGURA 10 – Exemplo de check-list de monitoramento realizado nos trabalhos de campo periódicos.
Fonte: organizado pelo autor.
Em cada unidade de estudo o monitoramento foi realizado em dois dias seguidos para minimizar possíveis efeitos da precipitação instantânea, totalizando campanhas de quatro dias. Excepcionalmente em alguns casos, foi possível realizar o monitoramento de todas as nascentes em apenas três dias.
3.2.1. CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA
A caracterização fisiográfica envolveu a descrição de parâmetros qualitativos do sistema ambiental (APÊNDICE A), os quais contribuíram para a definição da tipologia das nascentes. Nesse sentido, combina-se a observação in loco em escala 1:1 com dados secundários em escala regional (1:25.000 e 1:50.000).
O primeiro passo foi a identificação das nascentes nos trabalhos de campo exploratórios. Com o auxílio de moradores locais conhecedores das áreas de estudo, os pontos de checagem marcados em gabinete via sensoriamento remoto (início dos cursos de água, cabeceiras de drenagem e áreas de vegetação hidrófita ou higrófita) foram visitados. Além disso, os cursos d’água drenantes foram acompanhados de jusante para montante. Estes procedimentos foram adotados para localizar as nascentes, identificadas em campo como locais de
exfiltração natural que iniciam um fluxo superficial conectado à rede de drenagem principal, conforme conceito adotado (FELIPPE, 2009).
As nascentes foram então localizadas via receptor GPS portátil modelo Garmim 76CSx. Para reduzir o erro da marcação, estabeleceu-se como critério a retirada de uma média de no mínimo 20 pontos para o mesmo local, calculada automaticamente no aparelho. Com isso, o raio de erro de cada ponto médio adotado ficou entre três e seis metros, considerado satisfatório para os propósitos do trabalho.
Adicionalmente, estacas de madeira foram colocadas com o respectivo código creditado à nascente para facilitar sua busca em visitas posteriores e para balizar as medições de mobilidade. Além disso, uma série de fotografias (FIG. 11) foi tirada para ilustrar cada uma das nascentes e viabilizar sua interpretação em gabinete.
A vegetação local foi descrita em termos de porte e cobertura do dossel. Assim, diferenciou- se locais com predomínio de espécies lenhosas, sub-lenhosas ou herbáceas (IBGE, 1992). As plantas lenhosas correspondem a espécies que possuem o caule constituído de madeira, incluindo-se aí essencialmente as fanerófitas, xeromórfitas e alguns tipos de lianas. Já as sub- lenhosas tem caule do tipo haste e, quanto a forma de vida, são organismos caméfitos ou lianas. Por fim, as plantas herbáceas (FIG. 11a) constituem espécies hemicriptófitas, geófitas, terófitas, lianas ou xeromórfitas (IBGE, 1992). Houve ainda a preocupação de diferenciar em campo, nascentes que possuíam solo exposto em seu entorno, com vegetação ausente. A geologia local foi caracterizada a partir da litologia dos afloramentos rochosos existentes (FIG. 11b) e da identificação de contatos estratigráficos que pudessem corresponder à descontinuidade na condutividade hidráulica. A posição dos afloramentos rochosos próximos às nascentes foi igualmente importante, uma vez que eles influenciam diretamente os fluxos subterrâneos rasos contribuindo para a exfiltração.
Entretanto, as características hidrogeomorfológicas das nascentes foram priorizadas. Primeiramente identificou-se o compartimento da vertente no qual a exfiltração ocorre: calha fluvial, baixa-vertente, média-vertente, cabeceira e topo (CHRISTOFOLETTI, 1981). Além disso, a partir de tradagem, foi medida a profundidade das coberturas superficiais1 (FIG. 11c)
nas proximidades das nascentes até um máximo de 50 cm.
1 Para os fins deste trabalho, o termo “coberturas superficiais” refere-se ao conjunto de materiais geológicos que
FIGURA 11 – Características das nascentes avaliadas em campo.
A) vegetação predominantemente herbácea nos arredores de nascente difusa; B) afloramento de quartzito localizado à jusante da exfiltração; C) nascente com coberturas superficiais profundas sobre local de exfiltração;
D) nascente com fluxo concentrado onde se identifica um canal erosivo; E) morfologia de uma nascente em canal; F) exfiltração do tipo difusa.
Fonte: acervo do autor.
Descreveu-se, também, a existência ou não de um canal de drenagem que concentre a água exfiltrada (FIG. 11d). Esse parâmetro possibilita a compreensão do tipo de fluxo superficial originado: concentrado ou laminar. Nos casos em que o canal era pronunciado, foram realizadas as medições de sua profundidade (média da altura das margens) e largura. A morfologia foi classificada de acordo com Felippe (2009). Assim, as nascentes podem ser em duto, olho, concavidade, cavidade, canal (FIG. 11e), afloramento ou intervenção antrópica. Nesse parâmetro, observa-se a feição do relevo mais evidente somente no local de exfiltração, optando-se, sempre, pela mais restrita espacialmente. O tipo de exfiltração também foi objeto
de apreciação. Assim, as nascentes foram classificadas em múltiplas, pontuais ou difusas (FIG. 11f).
Por fim, registros de antropogenia nas nascentes também foram verificados. Esse é um parâmetro fundamental para o enquadramento na tipologia proposta por Felippe (2009). Sendo assim, em casos de nascentes antropogênicas, buscou-se explicar as possíveis ações humanas que atuaram nesse processo.
A caracterização fisiográfica em campo foi complementada por dados secundários em escala regional. Para tanto, foram adquiridas bases cartográficas de geologia (CPRM), vegetação (IEF), topografia e hidrografia (IBGE). Adicionalmente, obtiveram-se imagens SRTM para elaboração de modelos tridimensionais do relevo e imagens de alta resolução do banco de dados ESRI (basemap). Foi utilizado o software ArcGIS 10.0 para o tratamento digital da informação espacial, tendo como resultado, uma série de mapas ilustrativos das áreas de estudo, dentre os quais se destacam mapas de localização das áreas de estudo em escala 1:250.000 e das nascentes em escala 1:25.000; mapas de unidades geológicas; mapas hipsométricos e modelos tridimensionais do relevo.
3.2.2. AVALIAÇÃO DA DINÂMICA HIDROLÓGICA
A dinâmica sazonal das nascentes foi interpretada a partir da medição dos seguintes parâmetros: mobilidade do local de exfiltração; vazão; umidade do solo nas imediações da nascente; profundidade do nível freático; e precipitação. Todos esses parâmetros foram medidos mensalmente, exceto a precipitação que foi lida diariamente e acumulada considerando a periodicidade dos trabalhos de campo.
A mobilidade das nascentes (também chamada na literatura de migração) é uma importante propriedade de adaptação desses sistemas à sazonalidade climática. Segundo Faria (1997), de acordo com a oscilação do nível hidrodinâmico dos aquíferos, algumas nascentes podem se movimentar na vertente acompanhando essa dinâmica da água subterrânea. Assim, as nascentes podem ser móveis ou fixas.
As nascentes móveis geralmente estão associadas a talvegues de canais erosivos, onde há a interceptação do nível hidrostático pela superfície topográfica. Há registros na literatura nacional de deslocamentos superiores a três quilômetros (FARIA, 1997). Por isso, a
mobilidade foi mensurada a partir da medição direta da distância entre o local de exfiltração no momento da visita e a estaca de localização das nascentes.
As estacas foram colocadas em atividades pré-monitoramento, durante o período de máximo armazenamento segundo o balanço hídrico regional. Desse modo, foram tomadas como ponto zero da migração. As situações em que as nascentes migraram rumo à base da vertente marcam deslocamentos negativos, por outro lado, nos casos de movimento contrário, o deslocamento registrado é positivo. As medições foram realizadas com trenas métricas de cinco ou vinte metros de extensão. Em um caso particular em que o deslocamento foi muito pronunciado e a medição em campo foi dificultada, a mobilidade foi calculada via cartografia digital a partir dos pontos coletados em receptor GPS. Nota-se que o deslocamento foi medido no canal de drenagem e não em linha reta.
A vazão é a principal variável hidrológica em estudos que visem retratar a dinâmica sazonal de hidrossistemas. De certa forma, o débito resume os demais processos do ciclo hidrológico. No caso de nascentes, ele possui íntima relação com a precipitação e os fluxos subterrâneos, sendo a referência para a determinação do tempo de retorno das águas meteóricas (TODD e MAYS, 2005).
Seguindo a metodologia adotada por Pinto et al (2004) e Felippe e Magalhães Jr. (2009), a vazão das nascentes foi calculada via medidores graduados. Com a utilização de sacolas plásticas, a água exfiltrada foi coletada com tempo cronometrado e posteriormente transportada para medidores de volume graduados. A relação entre o volume e o tempo da coleta representa a vazão. Para minimizar os erros, foram realizadas três a cinco medições seguidas, sendo a vazão da nascente definida pela média aritmética dos eventos (FELIPPE e MAGALHÃES JR, 2009). As simulações realizadas apresentaram um valor mínimo mensurável de 0,001 L/s para a técnica adotada. As vazões específicas não puderam ser calculadas devido à ausência de bases cartográficas em escala adequada para a delimitação das bacias de contribuição das nascentes e o cálculo de suas respectivas áreas.
Em algumas nascentes a vazão não pôde ser mensurada por limitações técnicas. Quando a velocidade do fluxo era muito baixa (seja pela baixa vazão ou baixa declividade) a água não podia ser coletada, pois gerava um refluxo na sacola que gerava erros de medição. Além disso, casos com exfiltração difusa que não apresentavam convergência dos fluxos nas proximidades das nascentes (ainda que com vazões acima do limite de mensuração) também não puderam ter suas vazões medidas. Adicionalmente, em algumas poucas situações, quando as atividades de campo foram realizadas sob chuva intensa (dezembro 2011), o
monitoramento da vazão foi impedido pela ação do escoamento pluvial concentrado. Em todas essas situações as vazões foram consideradas “não mensuráveis” e excluídas dos cálculos realizados.
É essencial que a vazão seja medida o mais próximo possível do local de início da exfiltração. Isso ocorre devido à influência ou efluência do canal à jusante, o que mascara o resultado real da vazão. É muito comum que as vazões de nascentes sejam mensuradas mais a jusante do fluxo em local de maior acessibilidade, mas esse tipo de procedimento não é adequado. Além disso, é importante que em todas as visitas a vazão seja mensurada no mesmo ponto para possibilitar a comparação. Evidentemente, nos casos de nascentes móveis, esse procedimento não é possível.
No intuito de equacionar os parâmetros hidrológicos mensurados, foi realizado o acompanhamento da precipitação em cada uma das unidades de estudo. O Parque Nacional da Serra do Cipó possui uma estação meteorológica em sua sede administrativa, com pluviômetro do tipo “Ville de Paris”. As leituras referentes ao período de monitoramento, realizadas três vezes ao dia por técnicos do ICMBio, foram repassadas para serem utilizadas neste trabalho. Na ausência de uma estação meteorológica nas proximidades das nascentes estudadas em Lagoa Santa, optou-se pela instalação de um pluviômetro tipo “Ville de Paris”, respeitando os critérios técnicos indicados pelo INMET. Os dados foram recolhidos diariamente.
Em ambos os casos, os registros de pluviosidade foram acumulados para representar a periodicidade do monitoramento. Assim, somou-se o total de chuva diária do primeiro dia imediatamente após uma visita de campo até o último dia das atividades da campanha seguinte. Desse modo, os acumulados referidos no texto como mensais correspondem não exatamente à chuva do mês, mas a chuva do período entre as campanhas de campo.