mapeamento e caracterização morfométrica da bacia hidrográfica

MAPEAMENTO E CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA
BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO LOURENÇO VELHO, SUL DO
ESTADO DE MINAS GERAIS-BRASIL
Thomaz Alvisi de Oliveira
[email protected]
Instituto Federal do Sul de Minas Gerais-IFSULDEMINAS/Poços de Caldas
Adler Guilherme Viadana
[email protected]
Universidade Estadual Paulista-UNESP/Rio Claro
RESUMO
Este trabalho apresenta um estudo geomorfológico desenvolvido na bacia hidrográfica
do rio Lourenço Velho, porção sul do estado de Minas Gerais. Refere-se ao
mapeamento e à caracterização dessa unidade de área, em escala média, por meio
da elaboração de cartas morfométricas em ambiente SIG, utilizando-se uma imagem
ASTER do satélite EOS AM-1, com posterior correlação entre as mesmas e o cenário
litoestrutural da área, no intuito de investigar as relações aí existentes. Atividades em
campo orientaram a checagem e a calibragem das informações. O trabalho aqui
apresentado é parte de um estudo mais aprofundado sobre o planejamento territorial
da bacia hidrográfica em questão.
Palavras-chave: bacia hidrográfica; morfometria; imagem de satélite.
Eixo 1 – Geomorfologia, Morfotectônica e Dinâmica da Paisagem.
ABSTRACT
This paper presents a study conducted in geomorphological Lourenço Velho river
basin, the southern portion of the state of Minas Gerais. Refers to the mapping and
characterization of this unit area in medium scale, through the preparation and analysis
of morphometric maps in a GIS environment, by using a ASTER image of the EOS AM1 satellite, with subsequent correlation between the same and the litoestrutural scenery
of area, in order to investigate the relationships existing therein. Field activities were
conducted for verification and calibration information. The work presented here is part
of further study on Territorial planning of the river basin in question.
Keywords: river basin; morphometry; satellite image.
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Axis 1 - Geomorphology, Morphotectonic and Dynamic of the Landscape
INTRODUÇÃO
A bacia hidrográfica é a unidade de área de superfície resultante da
compartimentação natural dos terrenos compreendidos por divisores topográficos.
Essa unidade é aquela de ocorrência dos processos advindos da integração entre
elementos do meio físico e biológico em contato ou não com os culturais. É ainda, o
limite geográfico a ser considerado por projetos de cunho ambiental, em acordo com a
Lei n. 6.938/81, normatizada pela resolução do CONAMA 001/86.
A caracterização de bacias hidrográficas com base no levantamento das
informações geomorfológicas dos terrenos a elas correlatas pode se apresentar como
um balizador para o desenvolvimento de trabalhos contextualizados na análise
ambiental, na prevenção de riscos e no estabelecimento de unidades de paisagens em
acordo com os pressupostos geossistêmicos divulgados pelas escolas russa e
francesa de Geografia. Mas, além dessas temáticas, a caracterização geomorfológica
de bacias hidrográficas tem-se apresentado como fundamento importante para os
trabalhos dirigidos ao planejamento territorial mediante a correlação a outros dados do
meio físico, com destaque para aqueles de cunho geológico. Nesse sentido, os dados
morfométricos possuem relevância, uma vez que podem repassar informes sobre as
características geométricas das formas da superfície frente às relações que se
processam entre estas e as condições geológicas da área em estudo, expressas pelo
comportamento dos alinhamentos e contatos litoestruturais.
É nesse contexto que a bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho, locada na
porção sul do estado de Minas Gerais, aparece aqui como palco principal para
apresentação de trabalho orientado ao mapeamento morfométrico, efetuado em
ambiente SIG, para caracterização dessa unidade ante a correlação entre os
resultados obtidos com tal mapeamento e o contexto litoestrutural da área.
OBJETIVOS
Objetivou-se
a
elaboração
de
mapas
morfométricos
de
hipsometria,
declividades e orientação das vertentes, em escala 1:100.000, da bacia hidrográfica do
rio Lourenço Velho, tendo como recurso uma imagem ASTER (Advanced Spaceborne
Thermal Emission and Reflection Radiometer) do satélite EOS AM-1. Os resultados,
apresentados sobre a forma de documentos cartográficos temáticos, foram
confrontados com as informações geológicas pré-existentes, com destaque para
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aquelas referentes aos alinhamentos estruturais e contatos litológicos presentes nessa
unidade de área, para investigação das relações que aí se processam.
CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA
A bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho insere-se no contexto da região
Sudeste do Brasil, mais especificamente na porção sul do estado de Minas Gerais. É
unidade hidrográfica com 655 km2, tributária direta da bacia hidrográfica do rio Sapucaí
pela porção direita, importante sistema hidrográfico regional e parte integrante da
bacia hidrográfica do rio Grande, pertencente ao grande sistema hidrográfico do rio
Paraná. (Figura 1)
Figura 1 – Mapa de localização da bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho no
contexto do estado de Minas Gerais e da grande bacia hidrográfica do rio Paraná.
O rio Lourenço Velho é o nível de base da unidade de área estudada e suas
nascentes contextualizam-se em terrenos pertencentes à região geográfica da Serra
da Mantiqueira, a cotas superiores a 1.800 metros. Ao longo de seu curso drena uma
sucessão de serras e superfícies escalonadas elaboradas em meio à tectônica Précambriana e retrabalhadas pela neotectônica cenozoica.
O contexto geológico da bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho marca a
presença dos granitóides pré-cambrianos vinculados à província geológica Mantiqueira
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e dos depósitos aluvionares quaternários, pleistocênicos e holocênicos. Os Trabalhos
desenvolvidos pela CPRM (2006) e por Trouw et. al. (2008) diferenciaram as litologias
em Unidade, Formação, Corpo, Litofácie e Não definida. A classe “Não definida”
correlaciona-se aos depósitos quaternários pleistocênicos e holocêncios, ainda sem
diferenciação mais específica na área em estudo. Esses trabalhos mostraram também
a existência de uma série de alinhamentos estruturais e contatos litológicos que em
muito interferiram no estabelecimento e desenvolvimento das formas de superfície
com destaque para os alinhamentos de serras e topos e aos padrões das drenagens.
Os estudos desenvolvidos por Magalhães Jr. e Diniz (1997) em referência aos
padrões e direções das drenagens na bacia do rio Sapucaí destacaram a dependência
desses padrões em relação aos sistemas estruturais de direção principal NE-SW,
NNE-SSW e ENE-WSW.
Outros dois estudos desenvolvidos por Magalhães Jr. e Trindade (2004)
pautado nas relações entre níveis paleotopográficos e domínos morfotectônicos na
região sul de Minas Gerais e por Magalhães Jr. e Trindade (2005) sobre a
morfodinâmica fluvial cenozoica em zonas de contato entre faixas móveis e cunhas
tectônicas na mesma região, definiram um cenário de extrema dependência da
morfodinâmica da superfície em relação ao substrato litoestrutural, resultando em uma
série de planaltos “escalonados em degraus e basculhados para NW”. (MAGALHÃES
JR. e DINIZ, 2004, p. 30).
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A cartografia geomorfológica e outras técnicas da geomorfologia podem ser
aplicadas a uma série de trabalhos voltados a temas diversos como à análise da ação
neotectônica nas formas de superfície, ao diagnóstico ambiental e em apoio ao
planejamento territorial em diferentes unidades de área. A pertinência dessa
aplicabilidade foi destacada, por exemplo, nos trabalhos de Cunha et. al. (2005), de
Marques Neto. et. al. (2008), de Marques Neto e Perez Filho (2013) e de Moura et. al.
(2013).
Cunha et. al. (2003) apresentaram resultados advindos de estudo comparativo
de técnicas de mapeamento geomorfológico empregados na gestão do ambiente onde
informaram a relevância dos repasses de Tricart (1965, apud CUNHA et. al., 2005, p.
8) a respeito da necessidade da interpretação das condições litológicas, as quais, as
formas de superfície estão relacionadas, principalmente no que toca à resistência da
litologia ao ataque dos processos geomórficos.
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Marques Neto et. al. (2008) em estudo morfométrico orientado à execução do
plano de manejo da floresta nacional de Passa Quatro, estado de Minas Gerais,
mostraram a eficácia e a relevância do mapeamento morfométrico pautado na
elaboração de cartas de declividade, dissecação vertical e dissecação horizontal no
conjunto dos dados que compuseram o diagnóstico geomorfológico da bacia
hidrográfica do rio da Cachoeira. Para os autores op. cit. as informações
morfométricas assumem caráter de importância nos trabalhos orientados ao
planejamento do uso da terra.
Marques Neto e Perez Filho (2013) investigaram a relação entre a morfologia e
a tectônica ativa na bacia do rio Verde, limítrofe à bacia do rio Lourenço Velho e,
também, parte integrante do sistema hidrográfico do rio Grande. O trabalho relacionou
a conformação morfológica dos terrenos aos efeitos da tectônica quaternária na região
ante a adoção de uma série de parâmetros de cunho morfométrico. Em conclusão ao
trabalho destacaram “a importância dos agentes endógenos e da incisão vertical na
morfogênese regional” (MARQUES NETO e PEREZ FILHO, 2013, p. 321).
Moura et. al. (2013) aplicaram índices morfométricos na investigação dos
efeitos da tectônica atual na bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho e mais uma vez,
a estrutura geológica assumiu papel de destaque na conformação dos padrões e
formas de superfície. Este trabalho reveste-se de importância significativa para o
estudo ora apresentado por se tratar da mesma unidade de área analisada, com
resultados que confirmaram as relações existentes entre a evolução e configuração
litoestrutural e os padrões morfométricos da superfície.
Trabalhos desenvolvidos em ambiente SIG e pautados no estudo de
informações morfométricas de bacias hidrográficas foram realizados por Coutinho et.
al. (2011) na caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do rio da Prata,
município de Castelo-ES; por Ferrari et. al. (2013) em análise morfométrica da subbacia hidrográfica do córrego Horizonte em Alegre-ES e por Machado e Lima (2013)
em mapeamento geomorfológico morfométrico e morfográfico da bacia hidrográfica rio
Água Limpa no estado de Goiás.
Esses trabalhos mostraram a versatilidade do programa ArcGis 9.3 quando
utilizado para estudos envolvendo a morfometria do relevo, bem como da utilidade das
imagens de satélite como documento base para o desenvolvimento de tais estudos,
perante a extração das informações morfométricas.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
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Foi utilizada uma cena ASTER do satélite EOS AM-1, meridiano central de 460
W, com resolução espacial de 30x30 metros, adquirida em ambiente virtual. A mesma
foi ajustada posteriormente à escala do trabalho, para a obtenção das informações
sobre hipsometria, declividade e orientação das vertentes da bacia hidrográfica do rio
Lourenço Velho.
As folhas topográficas Itajubá (IBGE,1971) SF.23-Y-B-III-3; Lorena (IBGE,
1975) SF.23-Y-B-VI-2; Santa Rita do Sapucaí (IBGE,1971) SF.23-Y-B-II-4; Virgínia
(IBGE,1971) SF.23-Y-B-III-4, todas em escala 1:50.000, foram utilizadas nas
atividades de extração da rede de drenagem, nas atividades de campo e na
calibragem e checagem das informações, com adaptações escalares necessárias.
Foi utilizado o programa Global Mapper 11 para o georreferenciamento das
folhas topográficas e adequação da imagem ASTER aos pressupostos do trabalho. O
programa ArcGis 9.3 foi utilizado para a extração das informações morfométricas da
área em estudo e editoração dos mapas.
Os estudos de Trouw et. al. (2008), voltados ao mapeamento geológico da
região aqui estudada, culminaram na edição da carta geológica de Itajubá (SF.23-Y-BIII). Esse trabalho, juntamente com outro, elaborado pela CPRM (2006) foram aqueles
que possibilitaram a efetivação das considerações a respeito do arcabouço
geológico/estrutural e sua relação com a morfometria da bacia hidrográfica do rio
Lourenço Velho. Além desses, são destaques as bibliografias especializadas,
consultadas em caracterização à área.
Métodos
A primeira etapa do trabalho desenvolveu-se no programa GLOBAL MAPPER
11 e englobou o georreferenciamento das folhas topográficas e formação de um
mosaico com cobertura integral da área de estudo por meio da utilização da
ferramenta image rectifier. O Datum South America 1969 (SAD69) foi definido como
referencial para as distâncias horizontais. Como sistema de projeção foi adotado o
sistema UTM (Universal Transversa de Mercator). Em etapa subsequente a cena
ASTER foi adequada ao mosaico anteriormente criado com as folhas topográficas,
utilizando-se a ferramenta configuration do mesmo programa. Assim, elaborou-se a
base cartográfica inicial composta pelo mosaico das folhas topográficas e pela imagem
ASTER. A etapa seguinte foi referente à extração da rede de drenagem junto ao
programa GLOBAL MAPPER 11, com base no mosaico de folhas topográficas. A rede
de
drenagem
foi,
posteriormente,
acoplada
às
informações
cartográficas
morfométricas.
Em sequência, os dados relacionados à hipsometria foram extraídos da cena
ASTER no programa ArcGis 9.3, utilizando-se o método manual da ferramenta
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classified do menu LAYER PROPERTIES. Foram estabelecidas onze classes
hipsométricas com diferenças altimétricas de 150 metros e que perfizeram valores
definidos entre inferiores a oitocentos e cinquenta metros (<850 m) a superiores a dois
mil e duzentos metros (>2.200 m).
Os dados de declividade foram, também, extraídos no programa ArcGis 9.3
mediante a utilização da ferramenta slope, calibrada em graus. Foram, posteriormente,
definidas cinco classes de declividades a partir da ferramenta classified do menu
LAYER PROPERTIES, e que perfizeram valores definidos entre inferiores a cinco
graus (<50) a superiores a quarenta e cinco graus (>450).
Para a aquisição das informações pertinentes à orientação das vertentes a
imagem ASTER foi trabalhada no programa ArcGis 9.3 em manipulação à ferramenta
aspect, que permite a visualização, em ângulo, da exposição das vertentes. A
orientação das faces com seus respectivos ângulos de orientação se deu mediante a
utilização da mesma ferramenta citada anteriormente, classified, calibrada para os
quadrantes Norte (N), Nordeste (NE), Noroeste (NW), Leste (L), Sudeste (SE), Sul (S),
Sudoeste (SW) e Oeste (O).
Terminados os trabalhos de aquisição das informações morfométricas,
procedeu-se à correlação entre estas informações e o contexto litoestrutural da área
em estudo, por meio de consulta à bibliografia especializada e aos mapeamentos
geológicos elaborados por Trouw et. al. (2008) e pela CPRM (2006). As informações
estruturais, foram transferidas para os mapas morfométricos a fim oferecer melhor
visualização aos resultados.
Atividades em campo auxiliaram a caracterização e a checagem das
informações levantadas em gabinete.
RESULTADOS
Na bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho os alinhamentos e contatos
litoestruturais exerceram função primordial no escalonamento do relevo, nas
declividades acentuadas e na configuração e orientação dos vales e topos de
interflúvios.
O mapa hipsométrico da bacia expôs um cenário composto por amplitudes
topográficas significativas, tanto no que se refere à diferença altimétrica entre foz e
nascente da drenagem principal, superior a 1450 metros, quanto às diferenças
altimétricas entre fundos de vale e topos dos interflúvios das drenagens tributárias,
não raro, superiores a 400 metros.
Altitudes inferiores a 850 metros concentram-se junto à planície do Lourenço
Velho, a partir do ponto de cruzamento do canal com o alinhamento pertencente à
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Zona de cisalhamento de Maria da Fé. À montante deste ponto ocorre um aumento
progressivo das altitudes culminando com o registro de cotas superiores a 2.000
metros nas porções limítrofes leste, nordeste e sudeste. À jusante, as altitudes
decrescem gradativamente, porém, sustentam em geral, a cota mínima de 1.000
metros, exceção feita à planície do Lourenço velho, com altitudes citadas
anteriormente.
Esse cenário comprova o escalonamento do relevo em função do
comportamento do arcabouço litoestrutural e da consequente ação da morfodinâmica
de superfície, conforme já apontado em estudos anteriores. (Figura 2)
Figura 2 - Mapa hipsométrico da bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho-MG,
destacando as diferenças altimétricas entre nascentes e foz da drenagem principal e
das drenagens tributárias.
Igualmente à hipsometria, o mapa de declividades destacou a importância da
estrutura na conformação da morfometria na unidade de área considerada. Os
lineamentos de serras produzidos pelas zonas de cisalhamento de Maria da Fé e
Caxambu, com mergulho de aproximadamente 800 NW e a presença da falha reversa
de Marmelópolis e dos contatos litológicos incentivaram a instalação de declives
superiores a 250, podendo chegar a 450, principalmente nas porções de ocorrência de
rupturas de declives atreladas à presença de escarpas de falhas.
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De forma geral, são comuns na bacia rampas com inclinações entre 150 e 250,
exceção aos fundos de vales, onde as declividades oscilam ente 50 e 150, atingindo
valores inferiores a 50 nos vales mais amplos. (Figura 3)
154
Figura 3 - Mapa de declividades da bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho-MG, com
informações sobre a pertinência dos alinhamentos estruturais na configuração dessa
variável morfométrica.
O mapa de orientação das vertentes foi outra resposta da conformação
morfométrica à configuração dos alinhamentos estruturais e aos contatos litológicos
(erosão diferencial), posicionando grande parte da área em orientação às direções
NE/SW. À montante da zona de cisalhamento de Caxambu, na porção meridional da
bacia, o alinhamento de cristas e vales foi explicitado por esse documento
cartográfico.
Os alinhamentos correlatos à zona de cisalhamento de Caxambu e à zona de
cisalhamento de Maria da Fé de direção NE/SW influenciaram o encaixe das
drenagens principais e, consequentemente, o seu aspecto retilinizado. Igualmente
acontece com os topos, alinhados na mesma direção. Outras estruturas lineares
representadas pelos contatos litológicos e por planos de menor resistência ao ataque
erosivo foram, também, elementos orientadores das drenagens e dos seus padrões.
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Estes aspectos foram retratados por Magalhães e Diniz (1997), em alusão ao
fatiamento do relevo em diversas cristas de direção principal NE/SW e à padronagem
paralela das drenagens, reflexos dos sistemas estruturais de direções NE/SW,
NNE/SSW e ENE/WSW. (Figura 4 e Figura 5)
155
Figura 4 - Mapa de orientação das vertentes da bacia hidrográfica do rio Lourenço
Velho-MG, explicitando as orientações preferenciais das vertentes em função da
configuração dos alinhamentos estruturais.
Autor: OLIVEIRA, T.A, 2011
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Figura 5 – Visada de E para W da bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho com
destaque para o lineamento dos topos de interflúvios em conformação com os
alinhamentos e contatos litoestruturais presentes na unidade.
CONCLUSÕES
Os métodos utilizados para a extração das informações morfométricas da bacia
bem como os programas escolhidos para a o georreferenciamento da base
cartográfica e posterior confecção dos mapas temáticos, mostraram-se eficazes
permitindo-se correlacionar a geometria das formas de superfície aos alinhamentos e
contatos litoestruturais existentes na unidade de área. As imagens ASTER mostraram
possuir grande poder de resposta aos estudos orientados à morfometria do relevo.
A relação entre a morfometria e as estruturas geológicas na bacia hidrográfica
do rio Lourenço Velho responde às mesmas considerações atinentes a outros
trabalhos desenvolvidos anteriormente nas porções circunvizinhas e aqui, foram
explicitadas espacialmente por meio da cartografia morfométrica.
Os alinhamentos e contatos litoestruturais são agentes definidores da
orientação dos topos de interflúvio e, consequentemente, propulsores do encaixe das
drenagens principais e do trabalho erosivo destas em direção ao desgaste dos
terrenos na bacia hidrográfica do rio Lourenço velho, promovendo um quadro
hidrográfico marcado pela presença de padrões paralelos.
Os estudos ora desenvolvidos mostraram ser de forte relevância para o
embasamento de trabalho pautado no planejamento territorial da unidade de área em
questão, desenvolvido posteriormente.
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TROUW, Rudolph Allard Johannes; NUNES, Rodrigo Peternel Machado; CASTRO,
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Geologia da Folha Itajubá SF.23-Y-B-III. Programa Geologia do Brasil –
Levantamentos Geológicos Básicos. Brasília: CPRM, 2008.
ISBN: 978-85-99907-05-4
I Simpósio Mineiro de Geografia – Alfenas 26 a 30 de maio de 2014