Ethan Frome - Associação Brasileira de Recursos Hídricos

XII SIMPÓSIO DE RECURSOS HIDRÍCOS DO NORDESTE
USO DE GEOTECNOLOGIAS NA CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA
DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DO CANTO, AREIA – PB.
Pâmella da Fonseca Aguiar 1 ; Guttemberg da Silva Silvino 2; Maria Cristina Santos Pereira3 &
Ricardo de Aragão 4
RESUMO – A caracterização morfométrica de uma bacia hidrográfica é de fundamental
importância para as análises hidrológicas ou ambientais, e tem como objetivo elucidar as várias
questões relacionadas com o entendimento da dinâmica ambiental local e regional. Sua importância
também se dá aos estudos sobre vulnerabilidade ambiental em bacias hidrográficas. A bacia
hidrográfica do rio do Canto (BHRC), localiza-se no município de Areia no Estado da Paraíba, na
mesorregião do agreste paraibano e nesta localiza-se o açude rio do Canto que abastece a cidade de
Areia (14600 hab) e o Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal da Paraíba (~ 1500
hab), além de diversos laboratórios. Na bacia observa-se diversos impactos antrópicos refletindo na
qualidade e quantidade de água disponibilizada para os usuários. Sendo assim para o uso racional
dos recursos hídricos disponíveis faz-se necessária a caracterização morfométrica desta bacia até
então não realizada, sendo este o objetivo do trabalho. Foi efetuado levantamento bibliográfico,
visitas em campo; empregou-se imagem de satélite via suporte computacional. A bacia em estudo
apresenta forma circular, com tendência a cheias, o canal principal é retilíneo, o relevo é fortemente
ondulado com grandes áreas ocupadas por pastagens favorecendo o escoamento superficial.
Palavras-Chave – caracterização, bacia hidrográfica, rio do Canto - PB.
ABSTRACT– The morphometric characterization of a watershed is of fundamental importance for
hydrological or environmental analysis, and aims to clarify the various issues related to the
understanding of local and regional environmental dynamics. Its importance is also given to studies
on environmental vulnerability in watersheds. The catchment area of the Canto river (BHRC)
located in Areia in the State of Paraíba, in arid Paraíba mesoregion and this is located the dam
1) Centro de Ciências Agrárias, Campus Universitário II, Universidade Federal da Paraíba, tel. (83) 9653-1919, e-mail:
[email protected]
2) Centro de Ciências Agrárias, Campus Universitário II, Universidade Federal da Paraíba, tel. (83) 9613-7799, e-mail: [email protected]
3) Centro de Ciências Agrárias, Campus Universitário II, Universidade Federal da Paraíba, tel. (83) 9624-2197, e-mail: [email protected]
4) Centro de Ciências Agrárias, Campus Universitário II, Universidade Federal da Paraíba, tel. (83) 9117-2447, e-mail: [email protected]
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Canto river that supplies the city of Areia (14600 habitants) and the center for Agrarian Sciences,
Federal University of Paraíba (~ 1,500 habitants) and several laboratories. In the basin observe
various human impacts reflected in the quality and quantity of water available to users. Thus the
rational use of available water resources is necessary for morphometric characterization of this basin
hitherto unrealized, this being the main goal. Literature review was conducted field visits; we used
satellite image through computer support. The study basin has a circular shape, with a tendency to
flood, the main channel is straight, relief is tightly curled with large areas occupied by pastures
favoring runoff.
key words - characterization, watershed , Canto river - PB
INTRODUÇÃO
Bacia hidrográfica corresponde a uma unidade natural, ou seja, uma determinada área da
superfície terrestre, cujos limites são criados pelos próprios escoamentos das águas sobre a
superfície ao longo do tempo. Isto significa que a bacia é resultado da interação da água com e de
outros recursos naturais como: material de origem, topografia, vegetação e clima. Assim um curso
de água, independentemente de seu tamanho é sempre o resultado da contribuição de determinada
área topográfica. O curso da água drena a bacia, a qual recolhe e processa a água da precipitação,
conduzindo parte desta para formar o respectivo curso d’água (LEOPOLD, 1971).
O conhecimento dos aspectos gerais da rede de drenagem e da dinâmica de transporte de
sedimentos da bacia hidrográfica é fundamental para subsidiar medidas que visam à diminuição dos
impactos, e alternativas de uso que contemplem a sustentabilidade ambiental destes recursos.
Além disso, os impactos gerados na qualidade do solo pela ocupação desordenada podem
alterar sua funcionalidade, tornando essencial a elaboração do diagnóstico ambiental, baseado em
um programa de monitoramento da bacia em estudo. Para obtenção destas informações vem-se
utilizando Geotecnologias que aceleraram muito a obtenção de dados.
As tecnologias de Geoprocessamento, em constante desenvolvimento, tem se mostrado uma
ferramenta eficiente de auxílio à gestão pública e de estudos hídricos. As imagens de satélite e
arquivos digitais em diferentes formatos, entre os quais os shapefiles são fontes de dados
indispensáveis, permitindo menor custo e redução de tempo em trabalhos de campo para estudos de
recursos hídricos.
O presente estudo teve como objetivo realizar levantamento e análise das características
morfométricas da bacia hidrográfica do Rio do Canto no município de Areia no Estado da Paraíba,
identificando os aspectos relevantes da rede de drenagem, visando gerar informações para subsidiar
políticas dos recursos hídricos junto ao poder público local, além de contribuir para práticas
pedagógicas de sensibilização ambiental.
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CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A bacia hidrográfica do Rio do Canto (BHRC), localizada no brejo de altitude do município
de Areia (6°57’30”S e 35°41’30”W), mesorregião do agreste paraibano, com altitude variando entre
650 a 1.000 metros. O relevo da região é geralmente movimentado, com vales profundos e estreitos
dissecados (BELTRÃO et al, 2005).
A precipitação pluviométrica média anual é de 1.400 mm e a umidade relativa do ar varia
entre 75% e 87% ao longo do ano. O solo apresenta fertilidade variando de média a alta, com
predominância das seguintes classes de solo: PLANOSSOLOS, LATOSSOLOS, ARGISSOLOS e
NEOSSOLOS (BELTRÃO et al, 2005).
A vegetação local é formada por Florestas Subcaducifólica e Caducifólica, próprias das áreas
agrestes (BELTRÃO et al, 2005), sendo consideradas como disjunção ecológica da Mata Atlântica,
cercada pela caatinga (BARBOSA et al, 2007).
O brejo de Areia apresenta pequenas bacias cuja drenagem é realizada apenas por pequenos
rios, riachos e nascentes denotando a fragilidade deste ecossistema no que diz respeito a seus
recursos hídricos, sendo mais suscetíveis as alterações antrópicas. Essa região é regionalmente
conhecida pela abundância de recursos hídricos, tornando-a responsável pelo fornecimento de água
para outras cidades paraibanas.
Na área da bacia foram construídos vários açudes de pequeno porte. A Companhia de Água e
Esgotos da Paraíba utiliza água da barragem Rio do Canto para abastecimento público da cidade.
A Bacia hidrográfica do rio do Canto apresenta duas classes de solos o Latossol e o Podzólico
Vermelho Amarelo Equivalente Eutrófico, que de acordo com a nova classificação (EMBRAPA,
1999) corresponde ao solo Argissolo Vermelho Amarelo Distrófico Abrúptico. e de Areia,
beneficiando cerca de 14 mil habitantes.
A Prefeitura Municipal de Areia, responsável pelo tratamento do esgoto doméstico da cidade,
construiu uma unidade de tratamento para o bairro Frei Damião, inserido na área da bacia, no
entanto, essa unidade foi projetada para um pequeno número de habitantes e, com o aumento
populacional, pode estar subdimensionada.
METODOLOGIA
O trabalho foi conduzido no Laboratório de Topografia e Geoprocessamento, no Centro de
Ciências Agrárias, Campus II da Universidade Federal da Paraíba (CCA/UFPB), localizado na
cidade de Areia/Paraíba.
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A metodologia utilizada neste trabalho é fundamentada através do levantamento bibliográfico,
visitas em campo; utilização de imagem de satélite; suporte computacional físico (hardware) e
lógico (software).
Para a delimitação da bacia hidrográfica foi necessário uma sucessão de passos
automatizados, baseados nas características das extensões aplicadas. Foi utilizado o modelo digital
de elevação (MDE) elaborado pelo SRTM (Shuttle Radar Topography Mission); a extração da
drenagem a partir do MDE foi realizada através da ferramenta Spatial Analyst Tools incluída no
aplicativo ArcToolbox do Sistema de Informação Geográfica ArcGis 9.2®. Neste processo foram
gerados mapas de direção de fluxo, fluxo acumulado e drenagem, por fim realizou-se a delimitação
da bacia a partir da escolha de um ponto de exutório na rede de drenagem gerada.
A unidade de análise adotada na pesquisa é a bacia hidrográfica do Rio do Canto localizada no
brejo paraibano do município de Areia, PB (Figura 1).
Figura 1: Localização Geográfica da Bacia do Rio do Canto.
MORFOMETRIA
Morfometria é o estudo matemático das formações e configurações da superfície de uma bacia
hidrográfica, que podem ser divididas em características geométricas; características da rede de
drenagem e; características do relevo.
O cálculo das características morfométricas, também denominadas morfológicas ou
simplesmente físicas, de uma bacia hidrográfica é fator primordial para seu conhecimento. Tais
características são extremamente úteis na orientação dos técnicos durante a elaboração de projetos
hidro agrícolas, na construção de barragens, na escolha de fontes de abastecimento de água, na
regularização e regionalização de vazões, dentre outros (NOVAES et al., 2004). Estes índices são
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fundamentais para qualquer estudo hidrológico, sendo de grande importância para a definição de
uma sequência de prioridades na gestão e elaboração de planos de ação.
Foram calculadas as seguintes características morfométricas associadas a características
geométricas de acordo com VILELA E MATTOS (1975) e CHRISTOFOLETTI (1980):
Coeficiente de compacidade (Kc); Fator de forma (Kf); Razão de elongação (Re); Índice de
circularidade (Ic)ç Índice entre o comprimento e a área da bacia (ICO); Densidade de Drenagem
(Dd);Coeficiente de torrencialidade (Ct); Relação de bifurcação (Rb); Sinuosidade do curso d’água
(SIN); Índice de Sinuosidade (Is); Retângulo equivalente (L e lr);Coeficiente de rugosidade (CR);
Declividade
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Bacia Hidrográfica do Rio do Canto possui área de drenagem igual a 18,80 km², perímetro
de 21,24 km e comprimento axial de 5,82 km. A Tabela 1 mostra as características geométricas da
Bacia. A rede de drenagem da Bacia hidrográfica do rio do canto (BHRC) pode ser observada na
Figura 2.
Figura 1: Bacia hidrográfica do Rio do Canto.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA
Tabela 1- Características geométricas da bacia hidrográfica do Rio do Canto.
Características Geométricas
Kc - Coeficiente de compacidade
Kf - Fator de Forma
Re - Razão de Elongação
Ic - Índice de Circularidade
ICO - Índice entre o comprimento e a área da bacia
.
1,3714
0,5546
0,7860
0,5239
1,5576
A bacia apresentou uma tendência mediana a enchentes, evidenciado pelo valor de Kc, que foi
menor do que 1,5, quanto pelo Kf cujo valor foi 0,55 de acordo com os autores Villela e Mattos
(1975). Este fato se deve a forma da bacia em questão ser mais circular que alongada, inferência
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esta obtida através do Ic, onde quanto mais próximo de 1,0 for o valor de Ic, mais próxima da forma
circular será a bacia (Borsato, 2005), e através do ICO onde quanto maior que um este índice for,
mais alongada é a bacia (EPAGRI, 1997). As bases hidrográficas da região constitui-se por
aproximadamente 37 cursos d’águas (Figura 2), sendo o Rio do Canto, o principal, com cerca de
6,74 km de extensão.
STRAHLER (1964) estabeleceu que os rios de primeira ordem correspondem às nascentes,
onde o volume de água ainda é baixo. Os rios de segunda ordem correspondem à junção de dois rios
de primeira ordem e os rios de terceira ordem, a junção de dois de segunda, assim sucessivamente,
formando uma hierarquia. Nesta análise proposta por STRAHLER elimina o conceito de que o rio
principal deve ter o mesmo número de ordem em toda extensão e surge a necessidade de se refazer a
numeração a cada confluência (CHRISTOFOLETTI, 1974).
Dentro da classificação feita, a hidrografia foi considerada como de ordem 4, de acordo com o
método de Strahler. Ordem inferior ou igual a 4 é comum em pequenas bacias hidrográficas e reflete
os efeitos diretos do uso da terra. Considera-se que, quanto mais ramificada for a rede, mais
eficiente será o sistema de drenagem. Assim, temos uma contribuição de 23 nascentes dentro do
território em estudo. A Tabela 2 apresenta as principais características do sistema de drenagem da
bacia.
Tabela 2 - Características da Hidrografia da Bacia Hidrográfica do Rio do Canto.
Características da Hidrografia
Dd - Densidade de Drenagem (km/km²)
Ct - Coeficiente de torrencialidade
SIN - Sinuosidade do Curso d'água
Is - Índice de sinuosidade (%)
I - Extensão média do escoamento
Is - Índice de sinuosidade
Ib - índice de bifurcação
1,69
2,39
1,06
6,42
0,80
6,48
3,41
A densidade de drenagem é um fator importante na indicação do grau de desenvolvimento do
sistema de drenagem de uma bacia. Sendo assim, este índice, fornece uma indicação da eficiência da
drenagem da bacia, sendo expressa pela relação entre o somatório dos comprimentos de todos os
canais da rede; sejam eles perenes, intermitentes ou temporários; e a área total da bacia
(ANTONELI; THOMAZ, 2007).
A densidade de drenagem foi considerada baixa, pois o valor encontrado foi menor que 5 km²
indicando que esta bacia hidrográfica apresenta certa tendência em relação à ocorrência de
inundações, fato este observado pelo valor alto do Ct.
A sinuosidade do curso d’água principal foi considerada como retilínea pela classificação de
Crhistofoletti (1981), pois o valor de Is é < 20%, fato este observado também pelo valor de SIN que
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está próximo de 1, onde Alves e Castro (2003) indica que o canal é muito retilíneo e, segundo
Antoneli e Thomaz (2007), esse tipo de canal favorece um maior transporte de sedimento.
Considera-se que o valor 1 representa sinuosidade nula.
A Tabela 3 mostra as características do relevo encontradas para a bacia em estudo. A Figura 3
apresenta o relevo da bacia que possui altitude máxima de 640 m e mínima de 480 m elevação
média de 565 m. As maiores altitudes são encontradas a oeste e sudoeste da bacia.
De acordo com Castro e Lopes (2001), a altitude média influencia a quantidade de radiação
que ela recebe e, consequentemente, influencia a evapotranspiração, temperatura e precipitação.
Quanto maior a altitude da bacia, menor a quantidade de energia solar que o ambiente recebe e,
portanto, menos energia estará disponível para esse fenômeno. Além do balanço de energia, a
temperatura também varia em função da altitude; grandes variações na altitude ocasionam
diferenças significativas na temperatura, que, por sua vez, também causa variações na
evapotranspiração.
Figura 2 - Relevo da bacia hidrográfica do Rio do Canto.
Tabela 3 - Características do relevo da bacia hidrográfica do Rio do Canto.
Características do Relevo
L (km) - Lado maior do retângulo equivalente
lr (km) - Lado menor do retângulo equivalente
.
HD - Índice de rugosidade
CR - Coeficiente de rugosidade
Declividade média do rio (m/m)
8,3736
2,2451
286,5076
0,0432
0,0255
A análise do relevo é um dos principais fundamentos nos estudos de bacia hidrográfica, pois
esse elemento influencia diretamente no comportamento hidrológico, como fatores meteorológicos e
hidrológicos. Assim, a declividade do relevo está relacionada com os processos hidrológicos, como
por exemplo, a velocidade de escoamento de canais de uma bacia hidrográfica e altitude do relevo
determinam variáveis como à temperatura, à precipitação e à transpiração em sua área de
abrangência.
A Bacia hidrográfica em estudo apresentou potencial do solo para a agricultura, pois o CR
foi menor que 23, porém o CR é um índice não exclusivista, possibilitando outros usos dentro da
bacia em questão.
A declividade média apresentou resultado de 26%. Os dados de declividade têm relação
direta com os processos erosivos na bacia, por este motivo, é preciso estar atento a áreas que
apresentam as maiores declividades.
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CONCLUSÃO
A Bacia hidrográfica do rio do Canto possui forma moderadamente alongada, com tendência
mediana a cheias e canal principal retilíneo, relevo fortemente ondulado. Os solos presentes na
bacia são o Latossolo e o Argissolo Vermelho Amarelo Distrófico Abrúptico.
A partir dos dados encontrados nesta pesquisa pode-se informar um quadro inicial da Bacia
Hidrográfica do Rio do Canto, de forma a proporcionar novas pesquisas na bacia, orientar a gestão e
ordenamento territorial, bem como subsidiar estudos ambientais no que diz respeito à utilização de
recursos hídricos na bacia hidrográfica.
Por fim, considerando os resultados alcançados, pode-se assumir que as técnicas de
geoprocessamento em ambiente SIG favoreceram a sistematização, agilidade no cálculo dos
parâmetros morfométricos, bem como o ganho de informação ao otimizar a comparação dos
distintos parâmetros morfométricos.
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