Economia da Água

Biologia

01/01/2008

O equilíbrio da água nos lagos se expressa pela relação hidrológica básica, segundo a qual a diferença que se verifica na quantidade de água armazenada é dada pela soma de todas as entradas menos a soma das perdas de ág8ua. A água que entra através de precipitação, afluentes superficiais e fontes subterrâneas é compensada pela drenagem através de efluentes superficiais, infiltração para a água subterrâneas e evapotranspiração. Todas estas entradas e saídas estão sujeitas a variação sazonal e geográfica e dependem das características da bacia do lago propriamente dita da sua bacia de drenagem e do clima.
A distribuição das águas continentais está subordinada ao ciclo hidrológica total, no qual a excessiva evaporação oceânica é contrabalanceada pela existência de maior precipitação sobre os continentes. O ciclo da água, que pode ser alterado por modificações em grande escala produzidas pelas atividades humanas sobre os sistemas aquáticos à superfície da Terra determina a distribuição regional dos lagos em relação à distribuição das bacias apropriadas para enchimento.

O ciclo da água

O ciclo da água na Terra permite-nos basicamente avaliar os processos cíclicos de constituição de reservas através dos movimentos da água. São processos deste tipo, o movimento a partir da atmosfera, a entrada e o armazenamento temporário na terra, seguido de saída para o reservatório mais importante, os oceanos. O ciclo consta de três fases principais: precipitação, evaporação e escorrência superficial e subterrânea. Todas as fases envolvem transporte, armazenamento temporário e alteração do estado físico da água.

Evaporação e precipitação

A evaporação da água para a atmosfera dá-se a partir da terra, dos oceanos e de várias outras massas de água. Nas zonas importantes há que considerar a evaporação da água da chuva e a da água interceptada pela vegetação dos oceanos, lagos e rios, dos solos e ainda a transpiração das plantas. As taxas de evaporação destas e de outras fontes podem determinar-se por meio de uma série de parâmetros ambientais. A quantidade de vapor de água atmosférico, embora seja a mais pequena em relação à quantidade total de água do globo, é armazenada sob a forma de vapor durante o mínimo tempo possível (tempo médio de renovação 8,9 dias) antes de voltar à terra sob a forma de chuva, neve, granizo, orvalho ou condensados(nevoeiro e geada), que caem tanto sobre a terra como sobre os oceanos.

A água da chuva pode ser interceptada ou transpirada pelas plantas, pode escorrer sobre a superfície da terra para os rios (escorrência superficial) ou pode infiltrar-se no solo. Muita da água interceptada e da água de escorrência superficial (até 80%) regressa à atmosfera por evaporação. A água infiltrada pode ser armazenada temporariamente (tempo médio de renovação aproximadamente 280 dias) como a umidade do solo antes de ser evapotranspirada. Parte da água infiltra-se para zonas mais profundas e é armazenada no subsolo. A água subterrânea está constantemente a ser renovada, podendo ser usada pelas plantas, reaparecer à superfície nas nascentes ou ir juntar-se aos rios como escorrência subterrânea. A fase de escorrência é excessivamente complexa e variável devido ao extenso envolvimento com a biota, à extrema heterogeneidade da estrutura e composição do solo e às variações climáticas.

Processos por Fluxo de Escorrência

O substrato de solo e rocha das bacias de drenagem dos lagos é da maior importância para a regulação da trajetória e das taxas de escorrência pelas encostas da água que chega à terra sob a forma de chuva e água de fusão. Estas trajetórias de escorrência exercem influência sobre muitas características da paisagem, a utilidade que quase pode dar a terra e os requisitos para uma gestão efetiva da mesma.

Quando a taxa de precipitação ou influxo de água de fusão ultrapassa a capacidade de absorção do solo, o excesso de água escorre a superfície sob a forma de fluxo ou escorrência superficial. A escorrência superficial é mais freqüente nas regiões áridas e semi-áridas, também ocorre em zonas úmidas em que houve alteração da vegetação e estrutura do solo originais, ou em zonas onde o solo normalmente poroso contém uma camada fina de geada que o impede de absorver a água de fusão.

Após a primeira absorção da água da chuva pelo solo, esta pode ser armazenada ou pode descer por ação da gravidade para canais de rios ao longo de trajetórias várias. Se o solo ou rocha são profundos e se caracterizam por uma permeabilidade relativamente uniforme, a água subsuperficial desce na vertical para a zona de saturação e segue depois uma trajetória geralmente curvilínea para o canal de drenagem mais próximo. Este padrão simples de fluxo de água subterrânea é por vezes perturbado por irregularidades da estrutura geológica do solo. As taxas de fluxo da água subterrânea são em geral baixas e os percursos longos, desta maneira, é à custa de muita da água subterrânea que se mantém o fluxo básico dos rios nos intervalos dos períodos de precipitação. A drenagem da água proveniente de tempestades junta-se à descarga subterrânea, mais uniforme. Embora o caudal básico dos rios seja em geral dominado pela longa trajetória do fluxo de água subterrânea, a taxa de fluxo pode aumentar em formações de rocha muito permeável como calcários e disjunções primárias em rochas basálticas, contribuindo de modo significativo para aumentar a escorrência proveniente de tempestades para canais receptores de drenagem.

Quando o solo superficial pouco profundo e a rocha meteorizada são permeáveis e se sobrepõem a horizontes de solo relativamente impermeáveis, a água de infiltração á desviada na horizontal sob a forma de água subsuperficial de escorrência proveniente de tempestades. A trajetória subsuperficial de drenagem para o canal de um rio ou para a bacia de um lago é muito menor do que a da água subterrânea, e dá-se em geral em solos altamente permeáveis. Conseqüentemente, a escorrência subsuperficial proveniente de tempestades pode ser superior em volume à escorrência superficial, particularmente ao longo de gradientes inclinados nos vales de drenagem estreitos.

À medida que a água subsuperficial escorre ao longo de uma encosta, a infiltração vertical e horizontal pode saturar o solo. Um fluxo subsuperficial pouco profundo que encontre estas zonas saturadas emerge do solo sob a forma de um fluxo de retorno e continua em direção ao canal ou bacia como fluxo superficial. Do mesmo modo, a precipitação que cai diretamente sobre as zonas saturadas escorre à superfície do solo. Estes processos adquirem maior significado em vales largos com declive suave e solos pouco profundos.

Cada um destes processos de escorrência de água da chuva ou de fusão responde de maneira diferente às variações topográficas, tipo de solo e características da precipitação e está relacionado de modo indireto com as variações do clima, da vegetação e da utilização que se faz da terra. São, portanto os processos de escorrência que controlam o volume, a periodicidade e as propriedades químicas da água que vai para os rios e para os lagos receptores.

O Equilíbrio Total da Água

O equilíbrio total da água reflete o fato de que nos oceanos é maior a água que evapora do que aquela que regressa via precipitação, enquanto que em terra se dá o inverso. A maior parte das águas que entra nos continentes provém da evaporação dos oceanos. A água das massas terrestres não está uniformemente distribuída nos principais continentes. A escorrência total e a subterrânea são maiores na América do sul, cerca do dobro da que existe por área nos outros continentes.

Até pouco tempo o equilíbrio da água no globo apresentava flutuações pequenas. O homem introduziu flutuações regionais através de alterações extensivas do ambiente para irrigação e para uso industrial e doméstico, tais como a destruição da vegetação original para obtenção de mais solo arável, modificações nos padrões de drenagem e exploração das reservas do subsolo. Prevê-se que as exigências de água para fins agrícolas e industriais façam aumentar a fração de vaporação continental provocada pelo homem do valor atualmente situado próximo de 3% para 10% em aproximadamente 30 anos, e para 50 % em cerca de 70 anos. O resultado será uma aceleração da taxa de renovação da água doce continental. Uma vez que o fornecimento de água doce é insuficiente nas regiões onde as exigências são mais elevadas, a única alternativa prática atualmente existente para conseguir a expansão crescente de águas doces para os locais de grande necessidade é a dessalinização em larga escala da água do mar, à custa de grande dispêndio de energia. A manipulação cada vez maior da águas de superfície conduzirá inevitavelmente a alterações irreversíveis do clima. Já se deram modificações das condições climáticas regionais em resultado de alterações importantes de grandes sistemas fluviais que provocaram grande aumento do caudal e da evaporação.

Consideram-se três tipos de regiões hidrológicas nas massas continentais. A distribuição dos lagos está relacionada por um lado com a distribuição das bacias susceptíveis de conter lagos e por outro lado com a da água. As regiões exorreicas, onde se originam os rios e de onde eles partem para o mar, contêm os distritos de lagos mais importantes do mundo e a maior parte dos lagos. As regiões endorreicas para onde convergem rios que não chegam ao mar, ocorrem entre os desertos subtropicais e as regiões tropical e temperada de clima úmido. As regiões arreicas, para onde não há convergência de rios, são regiões desérticas que ocorrem nas latitudes de ventos contrários e entre as quais fica a zona das chuvas equatoriais. As regiões endorreicas, de transição entre as outras duas, podem mudar para exorreicas em resposta a alterações climáticas relativamente pequenas.

Equilíbrio da Água nas Bacias Lacustres

O equilíbrio da água de um lago calcula-se com o auxílio da equação hidrológica básica segundo a qual alteração na reserva do volume de água dentro ou sobre uma dada área por unidade de tempo é igual à taxa de influxo de todas as fontes menos a taxa de perda de água. O influxo de água para um lago provém de várias fontes:

a- Precipitação direta sobre a superfície do lago. Embora a maior parte dos lagos, por se encontrarem em regiões exorreicas, receba uma proporção relativamente pequena do seu influxo total de água através de precipitação direta, esta percentagem aumenta nos grandes lagos. São exemplos de extremos o Lago Vitória, na zona equatorial, que recebe a maior parte (mais de 70%) da sua água da precipitação sobre a sua superfície, e o Mar Morto, endorreico, que não recebe praticamente nenhuma água proveniente de precipitação direta.

b- Água vinda de afluentes da bacia de drenagem. A quantidade total de água que entra num lago vinda de afluentes superficiais é altamente variável. Os lagos de regiões endorreicas recebem praticamente toda a sua água de escorrências superficiais. A taxa de escorrência da bacia de drenagem e as alterações correspondentes no nível do lago são fortemente influenciadas pela natureza do solo e pelo tipo de cobertura vegetal. Um dos melhores exemplos deste efeito foi provocado pela devastação experimental de florestas e pela utilização de herbicidas para impedir que a vegetação voltasse a crescer na bacia de drenagem de Hubbard Brook em New Hampshire. O caudal anual dos rios dos rios aumentou 39% no primeiro ano e 28% no segundo ano em relação aos valores anteriores à desfloração seletiva.

c- Escorrência subterrânea a um nível inferior ao da superfície do lago. A escorrência de água no subsolo é com freqüência uma fonte importante de água para os lagos que ocupam bacias rochosas em depósitos glaciários que se prolongam bem para baixo do aqüífero. A escorrência sublacustre de água subterrânea constitui a maior fonte de água para lagos cársticos e lagos dolinas, de substrato calcário.

d- Água subterrânea que entra nos lagos sob a forma de nascentes descontínuas. As nascentes sublacustres de água subterrânea são freqüentes em lagos de águas duras de regiões de deriva calcária, onde a bacia está efetivamente selada e protegida da infiltração de água subterrânea por depósitos que se formam dentro dela. Por exemplo, a água subterrânea em grande parte oriunda de nascentes contribuiu com cerca de 40% do influxo anual de água para o lago calcário Lawrence, de Michigam, em comparação com 10% provenientes de precipitação e o restante de escorrência superficial para dois afluentes do lago. Verificou-se existir uma estreita relação entre os influxos de águas subterrânea e as taxas de precipitação e de evapotranspiração registrados por mês.

Nos lagoa de drenagem a perda de água dá-se por efluentes e nos lagos de infiltração as perdas ocorrem por escorrência para a água do subsolo através das paredes da bacia. A deposição de argila e silte formam em geral em selo muito eficaz nos lagos de drenagem, dos quais a maior parte dos fluxos para o exterior sai pelos efluentes. Nos lagos de infiltração os sedimentos que se depositam sobre a maior parte das zonas mais profundas da bacia, formam em geral um selo muito eficaz, as perdas para a água subterrânea dão-se normalmente, nestes lagos, a partir das porções mais superiores da bacia.

Dão-se ainda outras perdas de água diretamente por evaporação ou por evapotranspiração das macrófitas aquáticas emergentes e de folhas flutuantes. A extensão e as taxas das perdas por evaporação são evidentemente muito variaáveis com a estação do ano e a latitude e são maiores nas regiões endorreicas. Os lagos das regiões semi-áridas em geral não têm saídas de água, perdendo água apenas por evaporação. Esses lagos designam-se por fechados, em contraste com lagos abertos que perdem água por efluentes ou por escorrência subterrânea.

As perdas por evaporação são extraordinariamente modificadas pela transpiração das plantas aquáticas emergentes e de folhas flutuantes. As taxas de transpiração e as perdas por evaporação para a atmosfera variam grandemente com uma série de parâmetros físicos (velocidade do vento, umidade, temperatura) e metabólicos, bem como com as espécies vegetais. Para, além disso, o desenvolvimento das plantas e a evapotranspiração são predominantemente sazonais nos lagos das regiões exorreicas, nos lagos tropicais muitas das grandes hidrófitas são perenes e têm crescimento mais ou menos contínuo. Na maior parte dos casos, o transporte de água do lago para a atmosfera aumenta grandemente coma presença de vegetação litoral em fase ativa de desenvolvimento, se comparado com as taxas de evaporação verificadas ao longo. Em virtude de a maior parte dos lagos ser de pequenas dimensões e possuir uma flora litoral bem desenvolvida, estas comunidades dão uma contribuição significativa para o equilíbrio da água de muitos deles.

As técnicas de estudo para uma avaliação detalhada do equilíbrio da água de um lago e da sua bacia de drenagem são complexos e exigem muito trabalho e esforço. Devido a numerosas flutuações climatéricas locais de um ano para o outro.