2 Tecnologias sociais de saneamento rural

O componente drenagem e manejo das águas pluviais urbano deve ser constituído por um conjunto de atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas (BRASIL, 2007).

Como a Lei nº 11.445 (BRASIL, 2007), ao definir a drenagem e o manejo das águas pluviais, inclui apenas os dispositivos e o manejo das águas pluviais voltados para a área urbana, acaba não incluindo esse componente para a área rural.

Iniciaremos este tema com a revisão dos componentes do ciclo hidrológico e explicitando como as atividades antrópicas o afetam. Por final, serão apresentados os conceitos e as estruturas básicas que envolvem o manejo de águas pluviais, dando maior enfoque à área rural.

Vamos lá!

Ciclo hidrológico e seus componentes

Antes de iniciarmos nosso entendimento sobre as questões que envolvem o manejo de águas pluviais, devemos compreender a relação da precipitação (chuva) quando intercepta o solo. Você deve estar se perguntando se, neste momento, buscaremos entender apenas a formação das “enxurradas”, mas isto é apenas um dos aspectos de um fenômeno maior que ocorre em todo o globo terrestre.

Para tratarmos desse assunto é importante revermos como ocorre o ciclo da água (ciclo hidrológico) e refletir sobre a interferência da atividade antrópica na geração de escoamento superficial.

Para entendermos mais sobre o ciclo hidrológico, a Figura 4.1 mostra uma representação gráfica com todos os seus componentes.

A Figura 4.1 mostra que, na natureza, existe uma movimentação constante de água nas suas diversas fases. Essa movimentação, segundo a Figura 4.1, pode ocorrer na atmosfera, no solo e abaixo do solo. Desta forma, pode-se definir o ciclo hidrológico como o movimento ou a circulação de água no nosso planeta, mais especificadamente em diferentes locais da hidrosfera.

A hidrosfera deve ser compreendida como rios, lagos, oceanos, águas subterrâneas, lençóis de gelo e vapor de água. Pela Figura 4.1, podemos rapidamente identificar vários componentes desse ciclo, representados pelas setas em azul. Para facilitar o nosso entendimento sobre o ciclo, vamos agrupar esses componentes em três processos identificados como a precipitação, a infiltração e a evapotranspiração (evaporação + transpiração). Vamos agora fazer uma apresentação de cada componente deste ciclo hidrológico.

Precipitação

Esse componente do ciclo representa toda água que está na atmosfera e que se desloca em direção à superfície da Terra na forma de chuva, granizo, orvalho, sereno e neve. Quando essa água precipitar, uma parcela infiltrará no solo, e a outra escoará sobre a sua superfície.

Não podemos pensar que esses fenômenos ocorrem instantaneamente, pois existe um fenômeno que ocorre paralelamente ao da precipitação, que podemos classificá-lo como armazenamento.

Para entender o que está sendo colocado agora, veja a Figura 4.2. Basta você pensar que, durante a ocorrência da precipitação, uma parte dessa água ficará armazenada nas depressões do solo (valas e valetas), nas folhas da vegetação e na zona de raízes das plantas no solo.

Infiltração

A água precipitada (chuva), ao atingir o solo, começa, por ação principalmente da gravidade, a ocupar os espaços vazios do solo (intergranulares) e a formar um fluxo descendente em direção às camadas mais inferiores do solo. Este movimento contribui para a formação dos lençóis subterrâneos, que por conseguinte irão alimentar os rios durante o período de estiagem ou falta de chuva. Deste modo, podemos definir a infiltração como um fluxo de água, pelos espaços intergranulares, em direção às camadas mais profundas (Figura 4.3). Este fluxo, que contribuirá para a formação dos lençóis subterrâneos, tem um papel importante na manutenção das vazões de um rio no período de estiagem, constituindo-se o que se chama de escoamento básico.

Esta água que foi infiltrada é uma parcela significativa de água armazenada, que pode ser usada para fins de abastecimento humano. Algumas áreas rurais têm seu abastecimento garantido por meio do uso dessa água.

Escoamento superficial

Nos itens anteriores podemos perceber que nem toda água que precipita, ao atingir o solo, infiltra-se, formando um outro componente do ciclo que chamamos de escoamento superficial. Portanto, pode-se inferir que o escoamento superficial é o movimento da água que precipitou e não infiltrou sobre o solo. Esse componente seria a parte, além da precipitação, mais visível aos olhos humanos. Sua movimentação sobre o solo ocorre devido, principalmente, à ação da gravidade. A magnitude do escoamento superficial depende de vários fatores. O primeiro deles, que já foi apresentado, é a parcela que infiltra no solo, sendo, portanto, influenciada pelo tipo de solo, pela cobertura vegetal e quantidade de água neste. A Figura 4.4 mostra a relação entre precipitação, infiltração e escoamento superficial. 

Pela Figura 4.4 verifica-se que, após o início da precipitação, considerando a intensidade constante, a taxa de infiltração no solo tende a diminuir, ao mesmo tempo em que o escoamento superficial tende a aumentar.

Outro fator refere-se à própria precipitação, mais especificadamente à intensidade e duração da chuva. Após o início da chuva, verifica-se a formação do escoamento, representado pelas enxurradas e corredeiras e o aumento da vazão nos córregos, rios e canais.

Evapotranspiração

A evapotranspiração pode ser entendida como a soma dos processos de evaporação da água e transpiração da parte vegetal presente no nosso planeta. Sendo assim, vamos definir a evaporação como o processo de transferência da água em estado líquido, na superfície do nosso planeta, para o estado gasoso na atmosfera. A transpiração é o movimento também da água armazenada no solo pelas raízes das plantas para as folhas e subsequentemente das folhas para a atmosfera.

Como as atividades antrópicas afetam os componentes do ciclo hidrológico?

O aumento da intensidade da precipitação terá como resposta o aumento do escoamento superficial. A Figura 4.5 apresenta um gráfico com três precipitações com intensidades diferentes e, ao mesmo tempo, de duração, outro gráfico que representa as respostas das diferentes precipitações, traduzidas em termos de variação da vazão no rio. O deflúvio é o escoamento superficial natural, e a chuva excedente é a responsável pela formação do escoamento superficial que provoca a alteração da vazão do rio. Verifica-se que, à medida que se aumenta a intensidade da precipitação, de mesma duração, ocorre um aumento da vazão do rio. 

Veja que a Figura 4.6 nos revela que a atividade antrópica, traduzida na forma de urbanização, tem um efeito de aumentar a contribuição do escoamento superficial. Este fator deve ser creditado ao aumento da impermeabilização nos centros urbanos, que diminui a parcela de água infiltrada.

Você pode perceber que essa alteração não ocorre apenas nas cidades, pois a Figura 4.5 mostrou que a chuva excedente pode ocorrer na área rural, embora esse efeito seja menor.

Podemos observar pela Figura 4.7 que a cobertura vegetal aumenta a capacidade de infiltração e que solos com granulometrias menores apresentam menores capacidades de infiltração, fato sendo observado quando comparamos o solo arenoso com o argiloso, ou seja, quanto mais argiloso o solo, menor será a sua taxa de infiltração.

É claro que em se tratando do solo, a umidade inicial terá um efeito significativo sobre essa taxa de infiltração. 

Duas informações podem ser extraídas disso:

• A primeira recai sobre o aumento do escoamento superficial em função da ocorrência de duas precipitações intensas em um intervalo de tempo relativamente curto, devido à saturação deste solo pela água, podendo ser mais acentuado esse efeito em terrenos argilosos.
• A segunda informação seria o risco de contaminação do lençol freático por defensivos agrícolas em terrenos arenosos, devido ao contato desse poluente com a água de infiltração, podendo ser mais acentuado em terrenos arenosos.

Dessa maneira, a alteração na capacidade de infiltração acarreta um aumento no valor creditado ao escoamento superficial.

Na área rural, a capacidade de infiltração em função do tipo de solo e cobertura vegetal ocorre, como vimos anteriormente, pela redução ou substituição da cobertura vegetal original. Um dos problemas que trataremos é o aumento repentino das vazões nos rios e córregos, ocorrendo o extravasamento da calha do rio, podendo ser caracterizado por enchentes, inundações ou alagamentos (Figura 4.8).

As enchentes (Figura 4.8) podem ser definidas como aumento do nível da água em rio ou córrego até a sua conta máxima. Essa elevação pode ocorrer de forma lenta ou rápida, sendo regulada pelo tempo de concentração da bacia hidrográfica. Como o conceito de bacia hidrográfica foi discutido no Módulo 2, cabe, neste momento, destacar que a declividade média da bacia, sua forma, sua taxa de impermeabilização e a alteração da vegetação natural colaboram para a diminuição do tempo de concentração de uma bacia, tendo como consequência o aumento da vazão dos rios.

É importante salientar que são apenas esses fatores ou que eles atuam de forma isolada no tempo de concentração. Não devemos abandonar a ideia de complexidade destes eventos e fatores e a maneira como se inter-relacionam. 

A inundação (Figura 4.8) pode ser definida como o aumento do nível de água acima da cota máxima, ocorrendo, desta forma, o transbordamento, atingindo as áreas marginais ou as planícies de inundação.

A Figura 4.9 apresenta exemplos de locais afetados pela inundação. As inundações trazem também uma série de prejuízos às comunidades residentes, tanto na área urbana como na rural. Estes prejuízos podem ser de ordem material ou até a ocorrência de óbitos de pessoas e animais. 

Conforme comentado anteriormente, as inundações são caracterizadas pela elevação muito rápida do nível do rio, ocorrendo o extravasamento de sua calha, atingindo a planície de inundação. Por causa da redução das áreas de infiltração, fruto da compactação do solo e da retirada da cobertura vegetal, ocorre o aumento da parcela do escoamento superficial e uma diminuição no tempo de concentração da bacia hidrográfica. Além dos efeitos deletérios anteriormente citados, as inundações carregam uma grande quantidade de resíduos e, quando estes não são condicionados de maneira adequada, podem colocar a população em contato com poluentes nocivos à saúde.

Dependendo da magnitude e do grau de ocupação dessas áreas, verificamos outro efeito, fruto da alteração dos componentes do ciclo hidrológico, que é a formação do que se chama de alagamento (Figura 4.10).

O alagamento é caracterizado pelo acúmulo localizado de água. Esse efeito pode ser observado tanto nas áreas rurais como na área urbana. Os alagamentos ocasionam vários transtornos na população, pois aumentam o risco dos seres humanos entrarem em contato com a água contaminada e, dependendo da magnitude, podem impossibilitar o deslocamento de pessoas.

Além disso, os alagamentos podem facilitar a formação de locais para o desenvolvimento de vetores, como o mosquito da dengue. O aumento do número de ocorrências de alagamentos na área rural (Figura 4.11) é fruto de um processo de compactação do solo, diminuindo a sua capacidade de infiltração. Vários fatores podem ser creditados a este fenômeno de compactação, tais como uso inadequado de máquinas agrícolas e retirada da cobertura vegetal, tornando o solo mais susceptível a este fenômeno e o confinamento ou uma densidade grande de animais em determinados locais. Abordaremos melhor este assunto em sequência.

As enchentes são definidas como a elevação do nível d’água no canal de drenagem pelo aumento da vazão, atingindo a cota máxima do canal, porém, sem extravasar (Figura 4.12). 

Mas qual é a diferença entre enchente, inundação e alagamento?

Há uma linha tênue que diferencia enchente, inundação e alagamento. Por exemplo, estamos diante de um quadro de enchente quando temos o aumento do nível da água, porém sem que isso gere o transbordamento. A enchente é causada sobretudo pela elevada vazão da chuva. A inundação é caracterizada pelo transbordamento, que inunda a região. No que diz respeito ao alagamento, este é definido pelo acúmulo de água e pelo sistema de drenagem sem eficácia ou até mesmo em falta.

Os deslizamentos são caracterizados pelo grande deslocamento de solo e de outros materiais sólidos. Geralmente os deslizamentos causam grande transtornos à população, pois dificultam o acesso a certas comunidades e a chegada de mercadorias e, o que é mais grave, óbitos (Figura 4.13). Vários fatores podem contribuir para o deslizamento, mas, sem dúvida, a alteração da cobertura vegetal é um agente significativo. A zona de raízes contribui para a estabilidade de solo e o protege das forças cisalhantes, fruto da atuação do escoamento superficial.

A enxurrada é o escoamento superficial concentrado e com alta energia de transporte, que pode ou não estar associado a áreas de domínio dos processos fluviais. 

A partir das nossas discussões sobre os componentes do ciclo hidrológico e como as ações antrópicas afetam esses componentes, neste momento devemos perguntar qual dos componentes provoca maiores danos à saúde humana.

Você deve estar inclinado a responder que todos afetam, o que não está incorreto, mas alguns componentes afetam mais diretamente, e outros provocam efeitos por meio de modificações no meio ambiente.

Nesse contexto, podemos dizer que a alteração da componente infiltração, por exemplo, afeta muito a disponibilidade hídrica nos períodos de escassez de chuva, e isto implica indiretamente a saúde humana, pois a falta de água contribui para a diminuição das ações de higiene e, além do mais, pode ocasionar a procura por fontes não seguras de água para dessedentação. Podemos dizer que o componente do ciclo que afeta mais diretamente a saúde humana é o escoamento superficial.

Vimos os problemas decorrentes das inundações, dos alagamentos, deslizamentos e, em seguida, estudaremos como as obras de engenharia podem evitar ou minimizar estas ocorrências.

Aspectos conceituais da drenagem e manejo das águas pluviais 

Você sabe para onde vai o escoamento superficial devido à ocorrência de uma precipitação (chuva)? Para entender melhor vamos falar sobre sistemas de drenagem pluvial.

O sistema de drenagem, na sua conceituação mais clássica, é a coleta e o afastamento seguro das águas pluviais, principalmente das águas relacionadas ao escoamento superficial. Segundo a Lei de Lei nº 11.445 (BRASIL, 2007), o sistema de drenagem e manejo de águas pluviais é:

[...]
o conjunto de atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas.
[...]

Segundo Yazaki et al. (2018), o escoamento tende a aumentar, uma vez que passa a receber a contribuição do volume de água que infiltrava no solo, que era retido pela vegetação e que se acumulava nas depressões naturais.

Sendo assim, como retratado anteriormente, os problemas devido ao escoamento inadequado das águas pluviais superficiais podem ocorrer tanto no ambiente urbano como no rural. A diferença é a magnitude que o escoamento superficial se apresenta em cada ambiente.

No meio urbano, esse efeito pode ser creditado principalmente pela elevada impermeabilização das áreas. No meio rural, como citado anteriormente, o aumento do escoamento superficial acontece por meio da compactação do solo ou alteração na cobertura vegetal das áreas.

Como já explicitado, o aumento da vazão e a redução da área de infiltração contribuem para o agravamento de inundações.

Por outro lado, conceituar a drenagem dentro da sua vertente clássica não resolveria os problemas crescentes que as áreas urbana e rural estão enfrentando. 

O manejo de águas pluviais não leva em consideração apenas o controle do escoamento superficial, mas envolve também um conceito de gestão dessas águas ao englobar questões, como: aumento das áreas de infiltração; seleção de materiais para pavimentação que permitam a infiltração; recuperação da vegetação das margens dos rios; ocupação de áreas de inundações por parques e aproveitamento da água da chuva.

Dentro desta visão, o que imperava eram medidas estruturais, ou seja, canalização de rios e córregos e construção de galerias, e isto, além de não resolver os problemas das águas pluviais, propagava o problema a localidades a jusante do ponto onde essas medidas estavam ocorrendo. Ao incorporar medidas estruturantes, os técnicos e engenheiros levam, portando, em consideração, outras dimensões, como: a política; o zoneamento; a recuperação de áreas; o aproveitamento das águas pluviais e políticas de ocupação de áreas de alagamento, resultando, sobretudo, na diminuição ou geração do escoamento superficial.

Duas palavras surgiram como resultado das discussões anteriores: medidas estruturais e medidas estruturantes. O que significa cada uma dessas medidas ou ações?

Essas informações são necessárias para possibilitar que as atividades dos processos hidrológicos sejam importantes para a realização do planejamento ambiental, do uso adequado do solo, do controle de cheias, das obras hidráulicas, do controle de erosão, entre outros. 

Partes constituintes de um sistema de drenagem e manejo de águas pluviais

Atualmente fica um pouco difícil definir quais são as partes constituintes de um sistema de manejo de águas pluviais, principalmente quando levamos em consideração o conceito de medidas estruturais e estruturantes. Pode ser que o (a) educando (a), no final deste item, tenha uma organização um pouco diferente, mas, ainda assim, manterá uma certa aproximação do que será definido e apresentado aqui neste tema.

Para apresentar as partes constituintes de um sistema de manejo de águas pluviais, haverá a necessidade de dividi-las em partes constituintes que estarão mais próximas de medidas estruturais e outras partes do sistema que estarão mais próximas das estruturantes. 

Os serviços de drenagem, de modo geral, abrangem o sistema de microdrenagem e macrodrenagem, dentro de um contexto de gestão das águas pluviais nas áreas urbanas e rurais, sendo que cada sistema apresenta as suas especificidades.

A microdrenagem pode ser definida adequadamente pela sua função, dentro de um sistema de drenagem. Sendo assim, ela envolverá todas as estruturas que têm a função de coletar as águas pluviais de maneira segura e conduzi-las às estruturas de macrodrenagem. A princípio está definição por função ou objetivo da microdrenagem não nos ajuda muito, mas vamos esclarecer de uma maneira um pouco mais razoável. São estruturas que coletam pequenos volumes de águas pluviais, evitando que a população tenha contato com essas águas e o acúmulo de água nas vias. Assim, diminui-se o impacto desse escoamento nas estruturas civis em uma comunidade, seja ela urbana ou rural. Ela envolve um conjunto de estruturas, como o sistema de condutos ou pequenos canais, meios-fios, sarjetas, bocas de lobo, tubulações de ligação, galerias e poços de visita. 

A macrodrenagem pode ser definida como a parte constituinte do sistema composto por dispositivos, que tem a capacidade de deslocar grandes volumes de água pluvial. Neste sentido, podemos considerar como estruturas de macrodrenagem as bacias de retenção e detenção, os rios (naturais ou construídos), córregos (naturais ou construídos), canais (naturais ou construídos) e dissipadores de energia localizados nos emissários de águas pluviais. Essas estruturas podem existir tanto na área rural como na área urbana.

Microdrenagem

Vamos ver as partes constituintes do sistema de microdrenagem clássica e a sua função. Para ilustrar a Figura 4.15 há algumas estruturas de microdrenagem que ocorrem principalmente no meio urbano, mas que também podem estar presentes em vilarejos localizados na área rural.

A Figura 4.15 ilustra a rede de drenagem constituída por um sistema de drenagem com tubulações de seção circular e diâmetros iguais ou superiores a 0,60 m e menores ou iguais a 1,50 m (YAZAKI et al., 2018). O meio-fio ou guia é uma faixa longitudinal de separação do passeio com a rua, e a sarjeta é o canal situado entre a guia e a pista, destinada a coletar e conduzir as águas de escoamento superficial até os pontos de coletas, denominado de boca de lobo. As bocas de lobo são estruturas hidráulicas com o objetivo de conduzir as águas superficiais transportadas pelas sarjetas junto às guias situadas ao longo das vias. As águas provenientes das bocas de lobo são destinadas por meio de tubos de ligação até a caixa de ligação aos poços de visita. Essas caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a locação de bocas de lobo intermediárias ou para evitar-se a chegada, em um mesmo poço de visita, de mais de quatro tubulações. Sua função é similar à do poço de visita, diferenciando-se deste por não ser visitável. Destarte, os poços de visitas são construídos com o objetivo de acessar a realização de inspeção às canalizações e manter seu bom estado de funcionamento. As águas pluviais coletas por meio desses dispositivos da rede de drenagem são conduzidas por condutos (galerias) até as estruturas de lançamento. Essas estruturas, como o nome já induz, têm a função de destinar as águas pluviais até o lançamento final (dispositivos de macrodrenagem), com dissipadores de lançamento de águas pluviais, para evitar erosões nos cursos d’água.

A partir da observação dos elementos contemplados na Figura 4.15 pode-se inferir que as estruturas de microdrenagem têm a função de encaminhar de modo seguro as águas pluviais, evitando, desta forma, que a população tenha contato com essas águas, o acúmulo de água nas vias e diminuição do impacto desse escoamento nas estruturas civis em uma comunidade, seja ela urbana ou rural.

Meio-fio, guia ou lancil (Figura 4.16) é um elemento geralmente pré-moldado em concreto, destinado a separar a faixa de pavimentação da faixa de passeio. A sarjeta e o sarjetão são canais triangulares longitudinais com o intuito de coletar e conduzir as águas superficiais da faixa pavimentada e da faixa de passeio ao dispositivo de drenagem, boca de lobo, galeria etc. Uma boca de lobo é um dispositivo em forma de caixa coletora de água pluvial. Geralmente de formato paralelogramo ou retangular, pode também possuir outras formas, conforme a necessidade. O dispositivo boca de leão também é utilizado para a mesma finalidade relacionada à drenagem, entretanto, eles se diferenciam quanto à sua forma. Uma boca de lobo junto com uma calha é chamada de boca de leão, mas alguns usam simplesmente para uma simples grelha. Há várias tipologias e disposições de boca de lobo, conforme se visualiza na Figura 4.16.

Um aspecto importante para o projeto de drenagem é o posicionamento dos dispositivos de captação da água que escoa nas vias. Estes devem estar posicionados nos pontos baixos do sistema, de modo a impedir alagamentos e águas paradas. A boca de lobo é confeccionada com materiais altamente resistentes, como alvenaria ou concreto, a serem executados junto aos meios-fios ou guias, redirecionando as águas para a rede coletora.

A proteção das bocas de lobo e sua limpeza são muito importantes para a manutenção do funcionamento do sistema de drenagem. Com o desmatamento, a urbanização e, com isso, a consequente impermeabilização do solo, fez-se necessária a criação de uma rede de escoamento das águas pluviais e direcionamento destas aos rios. O entupimento desses dispositivos pode ocasionar transbordamentos e enchentes.

Evidentemente que, na maioria das vezes, esses componentes estarão mais presente nas áreas urbanizadas, entretanto, na área rural, podem-se observar estruturas semelhantes. Algumas vias na área rural, embora não possuam pavimento impermeável ou semipermeável, podem apresentar algo que seja semelhante ao meio fio/sarjetas e a outras estruturas que se assemelham às bocas de lobo em termos de função. Um exemplo disso é a existência de canaletas ou valetas localizadas ao longo das vias rurais, cujo objetivo é conduzir o volume de escoamento superficial e proteger as vias contra as forças cisalhantes, fruto desse escoamento, que provocam os processos erosivos. A Figura 4.17 mostra uma foto na qual é possível observar essas canaletas ou valetas. 

Dessa maneira, as canaletas ou valetas são componentes do sistema de drenagem longitudinal de superfície, que pode possuir diversas formas de seção transversal, semicircular, trapezoidal, circular, triangular, normalmente executadas em concreto (Figura 4.18a), alvenaria, pedra ou utilizando o próprio solo (Figura 4.18b), que permite a recolha das águas pluviais e superficiais de forma a evitar erosões. 

Como já vimos anteriormente, os poços de visita (Figura 4.19a e 4.19b) objetivam o acesso e a inspeção às canalizações, para mantê-las em bom estado de funcionamento. A locação dessas instalações deve considerar as seguintes recomendações:

• pontos de mudanças de direção, cruzamento de ruas (reunião de vários coletores), mudanças de declividade, junções de galerias e mudança de diâmetro;
• trechos longos, de maneira que a distância entre dois poços de visita consecutivos fique no máximo em torno de 120 m, para facilitar a limpeza e inspeção das galerias.

Esses poços podem ser aproveitados como caixas de recepção das águas das bocas de lobo, suportando no máximo quatro junções. Para maior número de ligações ou quando duas conexões tiverem que ser feitas numa mesma parede, deve-se adotar uma caixa de coleta não visitável para receber estas conexões (caixa de ligação). A fim de evitar velocidades excessivas nas galerias, onde a declividade do terreno é muito alta, devem ser previstos poços de queda. Quando a diferença de nível entre o tubo afluente e o efluente for superior a 0,70 m, o poço de visita será denominado de queda.

Microdrenagem

As partes constituintes do sistema da macrodrenagem são compostas por dispositivos que têm a capacidade de deslocar grandes volumes de água pluvial. Neste sentido, podemos considerar como estruturas de macrodrenagem:

• rede de galerias de águas pluviais com diâmetro maior ou igual a 1,00 m;
• bacias de retenção e detenção, rios, córregos, canais e dissipadores de energia, localizados nos emissários de águas pluviais;
• galerias de seção retangular ou quadrada e canais abertos revestidos;
• reservatórios de detenção e retenção situados entre trechos da rede de macrodrenagem;
• dispositivos de lançamento em cursos de água superficiais com dissipadores de energia. 

Essas estruturas podem existir tanto na área rural como na área urbana. As Figuras 4.20a até 4:20f mostram algumas estruturas de macrodrenagem.

As bacias de retenção, também conhecidas como bacias de infiltração, bacia de contenção, barraginhas ou bolsões (Figura 4.21), são pequenos reservatórios que possuem a forma de bacia, construídos nos terrenos, ou seja, é uma área escavada que tem como principal função a contenção das enxurradas, por meio da coleta da água que escoa em excesso em propriedades rurais ou estradas vicinais e a recarga de água subterrânea. Neste ínterim, estas bacias servem para acumular o volume de água e os sedimentos produzidos, sobretudo, nas estradas, bem como promover a infiltração e a redução da velocidade de escoamento superficial, sendo um dos métodos mais eficientes de contenção de enxurradas (escoamento superficial). Estas bacias também podem possuir sistemas construtivos mais elaborados, podendo ganhar formas e dimensões mais complexas, como se observa na Figura 4.20b.

As bacias de retenção podem ter diversos formatos, entre eles, os mais usados são: circular; meio-círculo ou semicircular; quadrada; retangular ou indefinida.

As dimensões da bacia variam de acordo com o seu formato, porém, em todos os casos, a linha de maior dimensão deverá ser posicionada no sentido perpendicular ao declive do terreno. Para as de forma circular e semicircular, recomenda-se que tenha de 3 a 15m de diâmetro, com a profundidade variando de 0,8 a 2,0m. As retangulares, mínimo 3 x 6m e no máximo 6 x 10m, e sua profundidade pode variar de 0,8 a 2,0m.

As bacias de retenção devem estar localizadas em áreas sujeitas a enxurradas ou escoamentos prejudiciais de água. É preferível que as barraginhas sejam implantadas no interior de propriedades rurais em carreadores, ao longo ou no final dos sistemas de terraceamento (termo este que veremos melhor a seguir) e às margens de estradas vicinais, por terem esses locais maior tendência ao processo erosivo causado pelo escoamento superficial.

Para a construção das barraginhas, estima-se um gasto médio de uma hora em solo macio e úmido, e uma hora e meia em solo firme e seco, tendo um custo médio variando de R$120,00 a R$180,00, dependendo da região. O melhor período para a construção dos sistemas é durante o período de chuvas e até três ou quatro meses após esse período. Assim, a construção é facilitada, pois o solo ainda se encontra, o que diminui os custos e melhora a qualidade de compactação das barraginhas.

As bacias de detenção (Figura 4.20a), popularmente conhecidas como “piscinões”, são estruturas de acumulação temporária das águas de chuva que contribuem para a redução das inundações urbanas. Embora estas estruturas apresentem como principal função o amortecimento das ondas de cheias e a redução das inundações, elas podem também proporcionar captação de sedimentos e detritos, assim como a recuperação da qualidade das águas dos córregos e rios. 

São utilizadas em: bacias hidrográficas urbanas altamente impermeabilizadas e densamente povoadas, onde o reforço ou a ampliação dos canais e das galerias de drenagem existentes torna-se muito oneroso ou inviável; bacias onde ocorrem inundações que causem grandes perdas materiais e humanas para a população; em áreas de terrenos ociosos e degradados, pois possibilitam a criação de áreas verdes e de lazer, valorizando a presença da água e aumentando a qualidade de vida da região. 

Qual a diferença entre bacia de detenção e retenção?

A diferença é sútil, mas existe. A bacia de retenção, como o próprio nome diz, irá reter toda a água, podendo ocorrer a infiltração. Já a bacia de detenção irá reter a água somente por algum momento, liberando a água a jusante aos poucos, com o intuito de diminuir o pico da vazão do escoamento superficial.

Na Figura 4.20d, observamos canal aberto que se destina ao escoamento das águas pluviais. Ele pode ser natural (rios, riachos, ribeirões) ou artificial, e este apresenta revestimento de grama ou de material artificial. O canal artificial pode possuir seção aberta ou fechada. Ainda pode possuir diversas formas geométricas, tais quais retangular, circular, trapezoidal. Um curso d’água natural é o preferido porque propicia menor pico de descarga para jusante, requer menos manutenção e permite a criação de áreas verdes e recreativas muito necessárias. É a principal estrutura de macrodrenagem, que irá conduzir as águas até desaguarem no oceano.

O que é transposição?

A transposição de rios é a alteração do percurso de um rio, o desvio de parte ou de todo o seu curso natural. São construídos sistemas de canais por onde parte da água de um rio deverá ser desviada, juntamente com barragens, dragas e dutos de longo alcance. Os projetos de transposição visam a levar água a locais onde este recurso é escasso. Grande parte dos rios de grande extensão existentes no mundo tem alguma intervenção como desvios ou transposições.

As Figuras 4.22a e 22b ilustram o dissipador de energia, que são dispositivos com o objetivo de promover a redução da velocidade de escoamento das águas para reduzir os efeitos de erosão. Podem possuir formas mais complexas ou mais simples e também serem executados com diversos materiais, como concreto, concreto armado, pedra argamassada, ou até mesmo em bambu ou madeira.

Outras estruturas podem ocorrer na área rural, apresentando-se de uma maneira diferente, porém, com funções bem definidas em termos do manejo das águas pluviais. Observando a Figuras 4.23, poderíamos identificar qual é a estrutura? Se é macro ou microdrenagem?

A estrutura da Figura 4.23 trata-se de uma solução de macrodrenagem. É muito comum, nas vias rurais, existirem pontos que podemos chamar de fundo de vale. Seria um ponto para onde as águas pluviais convergem. Os volumes de água podem ser grandes em uma dada precipitação, podendo causar alagamentos sérios nestes pontos, devendo, portanto, serem encaminhados de maneira adequada. Como solução para este problema, as comunidades rurais executam um canal em cada lateral da via, encaminhando as águas para dentro das matas marginais às vias. É uma solução bastante razoável, quando executada de maneira correta. Como o volume de água é muito grande, o escoamento superficial pode ocasionar o surgimento de um processo erosivo sério e, assim, para evitar este efeito, a inserção de pedras ou paliçadas nessas estruturas reduziriam a energia associada ao escoamento, fazendo dessa solução um dissipador de energia. Podemos observar que, embora possa parecer uma tecnologia ou uma solução simples do ponto de vista da engenharia, o emprego dessas estruturas nos fundos de vale é uma boa solução para as comunidades rurais. 

As paliçadas são estacas ou troncos fincados no solo, ligados entre si, também são utilizadas como estruturas para conter a velocidade de escoamento da água, funcionando como estruturas de dissipação de energia e bacias de detenção. Devem ser utilizadas em meio rural, pois garantem uma boa solução para atenuar o risco de erosão, com baixo custo de implantação e utilizando materiais disponíveis no ambiente. As pequenas barragens de pedra (Figura 4.23) também possuem a mesma funcionalidade das paliçadas. 

As técnicas conservacionistas mais utilizadas são adubação mineral, plantio em curva de nível, adubação orgânica, pastagem, reflorestamento, adubação verde, sistemas de culturas, calagem, controle de queimadas, cobertura morta, rotação de cultura, pastagens, cordões de vegetação permanente, cultivo mínimo e plantio direto. A escolha dos métodos adequados leva em conta aspectos ambientais e socioeconômicos de cada comunidade. A seguir detalharemos os métodos de plantio em curva de nível, terraceamento plantio direto, pelo fato de estarem mais relacionados ao escoamento da água x erosão. A ideia básica é que as práticas que favoreçam a penetração e a permanência da água no solo contribuam para a diminuição de erosões.

As culturas de cobertura, incluindo os adubos verdes e a manutenção dos restos culturais na superfície do solo, diminuem as variações de temperatura do solo, reduzem as perdas por erosão, retêm maior quantidade de água, diminuem a evaporação e o escoamento superficial, evitam processos erosivos e promovem maiores rendimentos dos cultivos agrícolas. As principais plantas utilizadas como cobertura do solo são as leguminosas e as gramíneas cultivadas e também as plantas nativas. Para a mesma função, também pode-se utilizar a cobertura morta, que é simplesmente uma camada protetora do material que está espalhado em cima do solo, como recortes de grama, palha, casca de árvores e materiais similares. Esta cobertura protege o solo da erosão, reduz o impacto das chuvas, conserva a umidade, mantém a temperatura, impede o crescimento de plantas daninhas e também pode melhorar a condição do solo. Como essas coberturas decompõem-se lentamente, fornecem matéria orgânica, que ajuda a manter a qualidade do solo. Isso melhora o crescimento das raízes, aumenta a infiltração de água e também melhora a capacidade de retenção de água do solo. A matéria orgânica é uma fonte de nutrientes para as plantas e proporciona um ambiente ideal para as minhocas e outros organismos benéficos ao solo.

Plantio direto é uma técnica que mantém uma cobertura morta sobre o solo, protegendo-o. Em algumas regiões do Brasil, o plantio direto é conhecido há muito tempo, pois esta técnica foi introduzida no nosso país no início dos anos 1970, na Região Sul. Desde então, a adoção por parte dos agricultores tem sido cada vez mais crescente, alastrando-se até a região dos cerrados. Hoje, a área agrícola sob plantio direto no Brasil é de aproximadamente 9 milhões de hectares.

Um dos maiores benefícios do arado, utilizado na agricultura tradicional, é o controle de plantas daninhas, que, por possibilitar o revolvimento do solo, permite a eliminação de plantas que cobrem uma área e, assim, possibilita a semeadura e o crescimento de uma determinada planta de interesse para o cultivo (ex.: milho, trigo). Esta é livre de concorrência por água e nutrientes com outra planta não desejável. Assim, o solo arado fica livre de plantas daninhas, mas, ao mesmo tempo, de qualquer cobertura vegetal.

Em uma região tropical, onde há chuvas fortes e concentradas num período do ano, essa situação é ideal para a ocorrência da erosão, pois o impacto da gota da chuva num solo descoberto resulta num encrostamento ou selamento da superfície do solo. A fina crosta que se forma é suficiente para diminuir a infiltração de água no solo. Assim, a água da chuva se acumula e forma a enxurrada que carrega solo. No plantio direto, com o uso de herbicidas e uma semeadora específica, é possível semear milho, soja, feijão, trigo e aveia, sem necessidade de preparar o solo, ou seja, sem aração e gradagem. Assim, grande parte do terreno fica coberto de palha (cobertura morta) e é protegido da erosão, pois, se houver uma chuva forte, o impacto da gota da chuva será amortecido pela palha antes de atingir a superfície do solo.

Plantio em faixa de retenção é a prática que utiliza uma faixa de cultura permanente de largura específica e nivelada, entre faixas de rotação. São espaços deixados em uma plantação para serem ocupados por um outro tipo de planta, para que a água da chuva não leve as plantas. Utiliza-se o cultivo de plantas densas, com largura variando de 2 a 3 metros, colocadas no terreno em nível, de modo à prender a terra que a água da chuva arrasta. Essas faixas podem ser cana de açúcar etc. 

Plantio em curva de nível (4.24) consiste em tirar o nível do terreno ou fazer a curva de alinhamento de plantas: é uma linha que tem seus pontos na mesma altura, ou seja, quando se caminha por essa curva, não sobe e nem desce no terreno porque os pontos estão todos no mesmo nível. Por isso a água em uma área de plantio que tem curvas de alinhamento de plantas não corre para nenhum lado, e sim infiltra no solo, e as curvas de alinhamento de plantas, ou linha de nível do terreno, são inimigas da erosão e boas amigas do agricultor.

Como marcar a curva de nível?

Para tirar o nível do terreno, pode-se usar:

• vara de bambu para determinar o espaço entre as ruas, e depois uma corda para definir o local por onde vai passar o nível do terreno;
• cavalete com nível de pedreiro para marcar a curva: trata-se de 3 réguas de madeira firme e leve, sendo duas menores medindo 1,20m, que serão os pés do aparelho, e uma maior medindo 2,0m, com o nível de pedreiro encaixado no meio. As peças devem ser encaixadas nas pontas, podendo ser utilizados parafusos ou pregos para firmar. Colocar dois pedaços de madeira entre os pés e a madeira onde está o nível de pedreiro para firmar o aparelho. Assim, basta colocar o aparelho no solo, ao longo da lavoura, e ver se está nivelado ou não. Ao final, tira-se o nível do terreno naquela parte da lavoura.

O terraceamento (Figura 4.25) é uma técnica agrícola de plantio elaborada para a contenção de erosões causadas pelo escoamento da água em áreas de vertentes. Essa técnica é aplicada ao parcelar uma área inclinada em várias rampas. Com isso, as águas das chuvas, ao escoarem superficialmente, perdem sua força, removendo menos sedimentos do solo e causando menos impactos sobre ele.

Para compreender melhor a importância dessa técnica, procure imaginar a seguinte situação: em uma rampa, de qual forma a água correrá com maior força e velocidade: em uma superfície lisa ou em uma superfície na forma de uma escada? Na primeira, não é mesmo? Da mesma forma ocorre no terraceamento, que procura diminuir a velocidade e a força das águas pluviais, a fim de conter as erosões hídricas. Além de evitar a erosão e ampliar as áreas de cultivo, o terraceamento também é importante no sentido de aumentar o aproveitamento da água, pois, dependendo do tipo de terraço aplicado, as águas das chuvas são armazenadas ou retidas, podendo ser reaproveitadas ou direcionadas para outros lugares. 

Pode-se as medidas estruturantes como por exemplo, plantio em faixas, cultura morta e plantio direto, etc. Alguns de vocês podem questionar o porquê de o plantio direto estar colocado como uma medida estruturante em manejo de águas pluviais. A resposta deve levar em consideração alguns pontos já elencados no texto, tal como a influência da cobertura sobre o processo de infiltração.

Outra ação estruturante é o aceiro (Figura 4.26), que consiste no controle de queimadas, mas que, indiretamente, impacta sobre as questões de manejo de águas pluviais. As queimadas, além de retirarem a cobertura vegetal, expõem o solo às tensões cisalhantes durante o escoamento superficial das águas de chuva, alterando a estrutura do solo e favorecendo o processo erosivo. 

Tecnologias usualmente empregadas na drenagem e no manejo de águas pluviais na área rural

Neste item, serão apresentadas as tecnologias mais usuais empregadas no manejo de águas pluviais na área rural. Vamos relembrar, nos continentes, que a água precipitada pode seguir os diferentes caminhos, a saber: infiltra e percola (passagem lenta de um líquido através de um meio) no solo, formando os aquíferos; escoa sobre a superfície (quando a precipitação é maior do que a capacidade de absorção do solo); evapora retornando à atmosfera e congela formando as camadas de gelo nos cumes de montanha e geleiras.

Entretanto, quando alteramos o meio pelas atividades rurais, altera-se também o ciclo hidrológico da água, fazendo com que os diferentes caminhos da água precipitada sejam modificados, podendo causar distúrbios no meio e surgimento, por exemplo, de erosão. Podemos citar várias atividades rurais que impactam o ciclo e que necessitam a aplicação de tecnologias de drenagem:

• abertura de estradas de terra;
• remoção da mata nativa;
• criação de animais e uso de máquinas agrícolas.

Abertura de estradas de terra 

No Brasil, grande extensão da rede viária é composta por estradas não pavimentadas, inclusive a grande maioria das estradas de acesso às comunidades rurais e tradicionais também é de terra (ZOCCAL, 2016). Mas, afinal, o que vem a ser estrada rural de terra? Segundo esse autor é denominada como uma via de circulação (municipal) que interliga a área rural ao sistema viário urbano e/ou ao sistema viário estadual e federal, ou seja, são vias alimentadoras dessas interligações.

Como o custo de pavimentação é alto, as estradas rurais de terra ainda continuarão a ser a via de acesso para as propriedades rurais mais distantes, para o escoamento da produção agropecuária, para o transporte de matérias-primas e para os mais simples e vitais interesses dessas comunidades. No entanto, verifica-se a necessidade de manter a trafegabilidade dessas estradas como condição de acesso, sendo, então, de vital importância, a avaliação e a colocação em prática de alternativas tecnológicas para sua adequação e manutenção em condições que promovam benefícios mais duradouros para as populações rurais.

A ausência de dispositivos de drenagem, mesmo em estradas rurais de terra, faz com que a água da chuva escoe pela superfície da plataforma da estrada, surgindo valetas e processos de erosão, principalmente em áreas lindeiras ao longo do trecho (ZOCCAL, 2016).

Esses processos de erosão são atenuados pela água no leito e nas margens das estradas não pavimentadas. Considera-se um dos principais fatores para sua deterioração, sendo responsável, muitas vezes, por até 50% das perdas de solo. Estudos sobre a conservação das estradas vicinais evidenciam o transporte de sedimentos e a erosão do solo nas margens de estradas, carreando materiais sólidos para os leitos dos rios como fatores importantes na diminuição da qualidade ambiental e dos recursos hídricos.

A construção das estradas deverá ser realizada preferencialmente sobre os divisores de água e, por isso, não são requeridas estruturas especiais para drenagem, reduzindo os custos de construção e manutenção. Sempre que possível as estradas devem ser construídas com pequenas declividades, almejando facilitar o tráfego e favorecer a implantação de sistemas de drenagem, que veremos a seguir. Estas estradas necessitam constantemente passar por processos de manutenção, conservação, recuperação ou adequação, conforme definidos por Zoccal (2016).

Assim, apesar de a erosão do solo e o escoamento serem influenciados por muitos fatores, como a precipitação local e as características do solo, o manejo adotado também constitui fator de grande contribuição ao processo erosivo. A chave para reduzir a quantidade de sedimentos entregue aos rios é identificar a origem dessa erosão, bem como a aplicação das tecnologias de drenagem.

Uma das tecnologias que pode ser utilizada para amenizar esses danos é a implantação de bacias de contenção (Figura 4.27), conteúdo já visto anteriormente.

Relembrando: as bacias de contenção são trincheiras profundas instaladas nas laterais das estradas, com o objetivo de reter sedimento e água produzida principalmente no leito das estradas. Deste modo, estas bacias servem para acumular o volume de água e sedimentos produzidos, sobretudo, nas estradas, bem como promover a infiltração e a redução da velocidade de escoamento superficial.

Em quais locais da estrada devem ser implantadas estas bacias de contenção?

Elas devem estar dispostas de forma uniforme ao longo de toda a estrada, ou seja, não podemos ter no primeiro quilômetro da estrada duas bacias de contenção e nos demais 10 quilômetros nenhuma, por exemplo. Além disso, o ideal é que haja mais bacias nos pontos onde há maior declividade longitudinal da estrada, pois é neste local onde há maior velocidade da água no escoamento superficial, favorecendo o carreamento de solo e, portanto, a erosão.

Tais soluções tecnológicas de drenagem são importantes para a conservação das estradas, em especial quando o solo é arenoso, que está mais suscetível aos processos de erosão do que aos solos argilosos. Por que isso ocorre?

A razão básica para responder essa pergunta consiste no fato de que os solos arenosos possuem estrutura contínua, ou seja, não há a presença de agregados individualizados. Em outras palavras, os solos arenosos, como a areia de praia, possuem grãos de areia soltos, sem agregação, geralmente. Devido à ausência de elementos agregadores (matéria orgânica e/ou argila), esses solos apresentam alto risco de sofrer o processo erosivo, já que os grãos de areia são facilmente destacados pela ação da água, estando, assim, aptos a serem carregados por esta. Do mesmo modo, os solos de textura média a argilosa não são tão propensos a sofrer erosão, uma vez que possuem elementos agregadores no solo unindo partículas de areia às de silte e/ou argila.

Entretanto, o uso isolado das bacias de contenção nas estradas não garante a conservação destas. É necessário observar outros elementos, tais como inclinação ou declividade transversal da estrada e canaletas/valetas para a condução da água precipitada.

As Figuras 4.28a 4.28b apresentam uma seção transversal, na qual observamos a inclinação ou declividade transversal da estrada do tipo abaulamento, que pode ser simétrica, ou seja, tem o eixo como referência e inclinação para a direita e esquerda; ou chapada, quando a inclinação ocorre somente em um dos lados, ou para a direita ou para a esquerda, muito usada em estradas mais estreitas. A inclinação mínima indicada é de 3 a 4%, ou seja, se a largura da estrada for de 10 metros, devemos ter uma inclinação de 30 a 40 centímetros. A função da declividade longitudinal é encaminhar a água das chuvas para as drenagens laterais (canaletas/valetas), evitando que a água se acumule no meio da via, o que propiciaria a formação de atoleiros e degradação da estrada. Estas, por sua vez, irão conduzir a água para as bacias de contenção.

As Figuras 4.29 apresentam degradação da estrada, com processo erosivo e carreamento de material particulado. Em ambas as situações, observa-se a ausência das tecnologias de drenagem. Não há inclinação transversal da via, nem presença de canaletas ou valetas, muito menos bacias de contenção. Portanto, há uma concentração de água na pista, que está escoando no sentido transversal da via, ganhando velocidade em função da inclinação longitudinal, promovendo o carreamento de solo e, portanto, erosão. Onde há o acúmulo de material particulado, conforme nota-se na parte inferior da Figura, poderão surgir pontos de atolamento.

A Figura 4.30 ilustra a maneira de adequação de abertura de estrada de terra com as tecnologias de drenagem, com presença de inclinação transversal da via (abaulamento), que direciona a água precipitada sobre a estrada para as canaletas ou valetas nas margens da pista, que encaminham a água para as bacias de contenção.

Em situações mais específicas, há ainda a necessidade de utilização de outras tecnologias de drenagem nas estradas, tais como descidas de água, caixas coletoras, bueiros de greide e dissipadores de energia, normalmente estruturadas em concreto.

As descidas d’água ou escadas têm como objetivo conduzir as águas captadas por outros dispositivos de drenagem, com a função de encaminhar as águas de uma cota superior para uma cota inferior, controlando e reduzindo a sua velocidade para que, quando atingirem o local desejado, não provoquem erosão. Normalmente são construídas usando-se concreto ou alvenaria e estão ligadas a dissipadores de energia, destinados a reduzir a velocidade de escoamento da água, definição já vista anteriormente. 

As caixas coletoras têm como objetivo coletar as águas provenientes de estruturas de drenagem superficial, conduzindo para uma estrutura profunda, por exemplo, da sarjeta para um bueiro que transpõe a estrada. Os bueiros são dispositivos que têm por objetivo permitir a transposição de talvegues atingidos pela estrada ou proporcionar condições de passagem de fluxos d’água superficiais para o lado de jusante. A presente especificação trata exclusivamente daqueles constituídos por tubos de concreto, que podem estar dispostos em linhas simples, duplas ou triplas. Eles podem ser classificados em bueiros de grota ou de greide. Bueiros de grota são aqueles que se instalam no fundo dos talvegues, enquanto que os bueiros de gueide são os quais a entrada d’água normalmente é feita através de caixas coletoras, e são empregados para permitir a transposição de fluxos d’água coletados por dispositivos de drenagem superficial, notadamente, sarjetas. 

Criação de animais e uso de máquinas agrícolas 

Na agricultura, o uso de máquinas agrícolas, tais como tratores e colheitadeiras, como também o pisoteio de animais, como o gado, pode ocasionar a compactação do solo, que nada mais é que a perda de sua porosidade pelo adensamento de suas partículas. A compactação é danosa para a produção agrícola, pois influencia negativamente o crescimento de raízes, fazendo com que a planta tenha problemas em seu desenvolvimento. Além disso, ela também diminui a movimentação da água pelo solo, criando uma camada muito densa onde a água não se infiltra. Portanto, altera-se o ciclo hidrológico natural, ocasionando excesso de líquido nas camadas superficiais, aumentando o escoamento superficial e podendo provocar erosão.

O processo de compactação depende de fatores externos e internos. Os fatores externos são caracterizados pelo tipo, pela intensidade e frequência de carga aplicada, enquanto que os fatores internos são históricos da tensão, umidade, textura, estrutura, densidade inicial do solo e do teor de carbono.

Mas quais são as causas de compactação do solo?

Para responder essa pergunta, vamos entender o impacto da gota de chuva. A gota de chuva é considerada uma fonte natural de compactação, pois, quando cai sobre o solo descoberto, pode compactá-lo e desagregá-lo aos poucos. Para saber qual a amplitude dos efeitos causados pela gota de chuva, deve-se primeiro conhecer algumas de suas características, tais como: intensidade, diâmetro médio e velocidade final das gotas médias. Autores estudaram a relação entre estes parâmetros e constataram que gotas com diâmetros grandes apresentam uma velocidade final maior e, quanto maior a intensidade da chuva, maior a porcentagem de gotas grandes. Segundo pesquisas com o impacto das gotas de chuva sobre a superfície do solo, ocorre a quebra mecânica dos agregados, resultando na formação de uma camada adensada na superfície do solo, o selamento superficial.

O que pode ser feito para minimizar ou reduzir o impacto da gota da chuva sobre o solo?

De modo geral, deve-se manter a superfície do solo com culturas de cobertura, fazendo uso das curvas de nível. Para isso será necessário realizar as seguintes ações:

1. Operações de preparo do solo - o preparo tem por objetivo: melhorar as condições do solo para favorecer a germinação das sementes e o crescimento e desenvolvimento das plantas; facilitar o movimento de água e ar; controlar plantas indesejáveis e, em alguns casos, auxiliar o manejo dos resíduos culturais. Por outro lado, também apresenta efeitos negativos, pois o preparo reduz a rugosidade da cobertura do solo, pulveriza a superfície e forma camadas compactadas na subsuperfície, além de facilitar a erosão hídrica. Também limita o crescimento das raízes, o desenvolvimento e a produção das culturas.

   No sistema de preparo convencional do solo, a grade aradora tem sido o equipamento mais utilizado. Segundo diversos pesquisadores, o sistema de preparo convencional do solo ocasiona compactação subsuperficial em virtude da mobilização e descompactação mecânica da camada mobilizada, ao mesmo tempo em que a carga aplicada apresenta efeito acumulativo em subsuperfície ao longo dos anos.

   Dessa forma, de modo geral, conforme já visto, o manejo tradicional do solo com arado traz uma série de malefícios que são minimizados com o uso da técnica de plantio direto, minimizando inclusive problemas de erosão hídrica.

2. Tráfego de máquinas agrícolas - esta é a principal causa da compactação do solo, que foi intensificada pela modernização da agricultura, com o aumento do peso das máquinas e equipamentos e da intensidade de uso do solo. Esse processo não foi acompanhado por um aumento proporcional do tamanho e da largura dos pneus, resultando em significativas alterações nas propriedades físicas do solo.

   Pesquisadores afirmam que não somente a pressão estática causa compactação, mas também forças dinâmicas causadas pela vibração do trator, arrastando implementos, e pelo patinamento. Investigações recentes têm mostrado o efeito do tráfego contínuo e inadequado de máquinas e implementos sobre os atributos físicos e mecânicos dos solos agrícolas.

   A aplicação de cargas dinâmicas por rodados e implementos agrícolas no solo produz tensões na interface solo/pneu e solo/implemento em superfície e em profundidade, respectivamente. Essas tensões compactam as diferentes camadas do solo e, caso este carregamento dinâmico exceda a resistência interna do solo, mudanças nas propriedades físicas das camadas mais profundas ocorrerão. Os pneus usualmente utilizados nos tratores e colhedoras comercializadas no Brasil possuem a parte lateral rígida, sendo chamados de pneus de banda diagonal. Essa rigidez impede que o pneu se molde ao solo de acordo com as irregularidades do terreno e, por isso, a sua área de contato fica reduzida, aumentando a pressão na superfície do solo.

   O aumento progressivo das cargas externas, combinado com a insuflagem inadequada dos rodados, contribui para a degradação das camadas do solo em profundidade, em decorrência do deslizamento causado, geralmente, pelo aumento do cisalhamento na superfície. Isso implica o rearranjo das partículas do solo e, consequentemente, alterações na estrutura. A disponibilidade de água e nutrientes é comprometida pela alteração da estrutura do solo, tendo como consequência um declínio da produtividade.

O que pode ser feito para minimizar ou reduzir a compactação do solo gerado pelo tráfego de máquinas agrícolas?

Uma solução simples, neste caso, não é possível, mas pode-se realizar um planejamento automatizado do tráfego de máquinas como tratores, colheitadeiras e pulverizadores com base em aspectos de logística, custo e superfície de áreas agrícola. Além disso, os implementos e máquinas agrícolas poder fazer uso de pneus mais largos, distribuindo melhor a carga sobre o solo.

A remoção da mata nativa é inerente ao processo da atividade agrícola à remoção da mata nativa para o plantio, seja de cultura ou de gramínea, que servirá de pasto para a criação de animais. Ao retirar a cobertura vegetal nativa de uma área, mesmo que seja plantada outra vegetação, o solo perde sua consistência, pois a água, antes, era absorvida pelas raízes das árvores e plantas. Uma parcela da água de chuva continua a infiltrar, mas há um incremento na parcela vinculada ao escoamento superficial, o que pode causar instabilidade do solo e erosão.

Na existência de erosão em uma área, podemos utilizar as valetas, conteúdo visto anteriormente, na parte superior do terreno erodido, para minimizar o escoamento da água pelo talude erodido. Outra medida que também deve ser tomada é a realização de contenções no talvegue da erosão, de modo a reduzir a velocidade de escoamento da água e, portanto, reduzir o carreamento de material particulado, funcionando como um elemento de dissipação de energia, conceito que vimos anteriormente. Isso pode ser feito utilizando medidas de conservação, como por exemplo, a utilização de bambu e Pagamento por Serviços Ambientais.

Uma solução fundamentada nos conceitos de terraceamento, valetas e bacias de contenção (conceitos já vistos) para se evitar a formação de erosões na propriedade.

Os conceitos de valetas e bacias de contenção também devem ser aplicados nas áreas limítrofes às edificações nas comunidades. O ideal é que as casas sejam construídas em um nível acima do terreno (Figura 4.31a), cerca de 20 centímetros. Mas as casas que estiverem no mesmo nível do terreno, ou mesmo em níveis mais baixos (Figura 4.31b), poderão desviar a água do escoamento superficial utilizando as valetas e armazenando-as nas bacias de contenção. 

A barragem subterrânea é uma tecnologia de captação e armazenamento da água de chuva no interior do solo em regiões semiáridas, onde se procura armazenar a água no solo durante o período de chuva, para podê-la utilizar posteriormente, durante a seca. 

Para a construção de uma barragem, seguem as seguintes etapas: a primeira etapa é localizar onde é possível construir uma barragem subterrânea. Devem ser áreas que os agricultores possam aproveitar para a produção. Na segunda etapa, faz-se, então, uma escavação até o subsolo. Identifica-se o subsolo fazendo um teste, procurando o lugar onde não há mais passagem de água. Na etapa seguinte, coloca-se o barro batido ou uma lona plástica de 200 µm ou micras (plural de micrón, unidade de medida que equivale a um milésimo de milímetro). A ponta da lona é chumbada (pregada) na parte interna da valeta que foi aberta. A lona é vedada, e o solo retirado é colocado novamente por cima, aterrando a valeta.

A abertura da valeta é feita de acordo com o fluxo de água, e a lona deve ter largura de 10 a 20 metros de largura. O comprimento da barragem é medido de acordo com o fluxo de água da região (ela precisa ir de uma cabeceira de riacho a outra). O que identifica a melhor localização é o caminho das águas, ou seja, o local onde há passagem de água, ou seja, pode ser um rio intermitente.

O que é rio intermitente?

Rio intermitente ou temporário é aquele que, durante o período das chuvas (ou "cheias"), apresenta água em seu curso e, durante o período de estiagem (ou "secas"), desaparece temporariamente. A alimentação desses rios se dá pelo o escoamento superficial e subsuperficial da água das chuvas.

Resumindo

Estamos chegando ao fim desta unidade, na qual foram apresentados os aspectos gerais que envolvem o manejo de águas pluviais e as partes constituintes de um sistema de drenagem. Os conceitos aqui apresentados serão importantes para você dar continuidade ao próximo módulo que envolve uma descrição mais detalhada das tecnologias de manejo de águas pluviais, direcionadas às comunidades rurais. Ao final deste estudo, espera-se que os assuntos aqui elencados permitam, a partir daqui, uma visão mais crítica e um sistema dos problemas da falta de manejo das águas pluviais que podem trazer à saúde humana. Caso queira aprofundar seus estudos em algum dos temas tratados aqui, você pode consultar as referências listadas no fim desta unidade, mas você também pode realizar pesquisas próprias e conversar com seus colegas para descobrir outros materiais que são do seu interesse profissional. Nós, os autores desta unidade, desejamos muito sucesso a todos!

Referências

BRASIL. Lei nº. 11.445, de 5 de janeiro de 2007. Estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico; altera as Leis n^os 6.766, de 19 de dezembro de 1979, 8.036, de 11 de maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995; revoga a Lei nº 6.528, de 11 de maio de 1978; e dá outras providências. 

YAZAKI et al. Manual de drenagem e manejo de águas pluviais urbanas do Distrito Federal. Brasília, DF: Adasa, Unesco. 2018. 329 p.

ZOCCAL, J. C. Manutenção de estradas e conservação da água em zona rural: adequação de erosões em estradas rurais: causas, consequências e problemas na manutenção e conservação estrada rural. São José do Rio Preto, CODASP, 2016, 118p, ISSN 1981-3481, v.2, n. 2.