O fator de escala em hidrologia

A escala nos processos hidrológicos sempre foi pouco compreendida e influencia a avaliação do comportamento hidrológico. Em muitas ciências é possível buscar uma amostra ou uma medida de micro escala e estimar o que ocorre no comportamento de uma escala maior. Por exemplo, quando fazemos uma coleta de uma amostra de água e estimamos a qualidade desta água. Em hidrologia este tipo de amostragem nem sempre leva a uma correta estimativa do comportamento hidrológico das bacias.
O que ocorre numa micro-escala [< 10^(-4) km3] ou na sua transição [10^(-4) a 10 km3] necessariamente não ocorre numa macro-escala (> 10^4 km3) devido ao efeito de escala que ocorrem nos processos hidrológicos.
Da micro escala e sua transição geralmente ocorrem os processos de escoamento de vertente. Nesta escala praticamente não existem dados hidrológicos no Brasil e os processos geralmente estão dentro da percepção da população. A meso escala (10 a 10^3) representa a faixa de bacias onde iniciam os usos da água como abastecimento de água e irrigação. Neste âmbito de dimensão de bacias ainda existe um reduzido número de informações hidrológicas, e quando existem não são confiáveis ou não medem adequadamente a ocorrência dos eventos. A outorga do uso da água para os referidos usos depende muito de dados e da extrapolação do comportamento para bacias deste tamanho.
A grande maioria das informações hidrológicas no Brasil encontra-se na faixa de transição entre meso e macro-escala (10^3 a 10^4) e a própria macro-escala. Esta situação é decorrência do principal uso priorizado no passado que é o aproveitamento hidrelétrico. Estes aproveitamentos se viabilizam a partir destas escalas. O conhecimento atual do comportamento hidrológico geralmente está associado a esta dimensão de bacia.
Silva Jr em 2001 (tese de mestrado que orientei) utilizou dados da bacia representativa do Poritibu, afluente do Ijuí e do Uruguai no Oeste do Rio Grande do Sul. As bacias possuem dados de 1989 a 1999, sendo que no período de 1989 a 1994 as bacias tinham plantio convencional com terraceamento, enquanto que no período subseqüente toda a região alterou o tipo de plantio para direto. Este tipo de plantio altera o escoamento superficial fazendo com praticamente toda a precipitação, gerando preponderantemente escoamento sub-superficial. As bacias possuem as seguintes dimensões: Anfiteatro 0,125 km2, Donato 1,1 km2 e Turcato 19,5 km2. . As duas primeiras, de escala de transição e a última, escala dentro da meso-escala. A vazão média de inundação reduziu para o plantio direto em 31 e 22,5 % respectivamente, mas para a bacia de meso –escala a vazão média de cheia aumentou de 39%.
Este resultado inicialmente surpreendente pode ser explicado pelo seguinte. A precipitação se infiltra na camada superior do solo, parte do volume escoa para o aqüífero e predominantemente escoa pelos caminhos preferenciais dentro do solo (segue a declividade do terreno). Este escoamento ocorre por distâncias limitadas, em função da declividade, saindo no ravinamento ou nos canais naturais de escoamento. Portanto, na vertente ocorre infiltração e este volume que passa a ser escoamento superficial a jusante, recebendo a recarga.
Para as bacias menores o escoamento é predominantemente através do sub-solo, reduzindo o escoamento superficial, no entanto a medida que a bacia aumenta o escoamento sub-superficial já entrou nos canais e passa a ser considerado escoamento superficial mantendo sempre com fluxo maior que o cenário anterior.
Cenários como estes ocorrem na meso-escala que é um integrador dos processos de vertente. No entanto, a percepção humana de observação dos processos ocorre na micro-escala que pode resultar em comportamento diferente. Somente a ampliação da coleta de dados em diferentes escalas pode permitir entender os diferentes efeitos hidrológicos e ambientes (ecohidrologia) que estão fortemente integrados dentro da visão da teoria caótica, onde micro não explica o comportamento macro.

About Prof. PhD Carlos E. M. Tucci

Engenheiro civil, MSc, PhD, professor aposentado do IPH-UFRGS, sócio-fundador da Rhama Consultoria Ambiental. Autor de mais de 300 artigos científicos, livros, capítulos de livros. Experiência de mais de 40 anos na área, com atuação junto a empresas e entidades nacionais e internacionais como: Unesco, Banco Mundial, BID, ANEEL, ANA, Itaipu, entre outros. Premiado em 2011 pela International Association of Hydrological Sciences.

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