CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DA BACIA DO ITAJAÍ

José Luís1

Caio2

Hícaro Piloto3

RESUMO: O estudo foi efetivado com o intuito de identificar as características da bacia hidrográfica do Itajaí-Assu, SC, utilizando dados SRTM em ambiente de Sistema de Informações Geográficas (SIG), assim indicando as características morfométricas,.. Desenvolveu MDEHC encontrando a delimitação da bacia para determinar diferentes características. A área de drenagem encontrada foi de 3.128,81 km2 e o perímetro de 343,95 km. A bacia do Rio Itajaí-Assu apresentou altitude média de 652. A densidade de drenagem obtida foi de 0,254971 Km. K m−2. De posse dos resultados obtidos, concluiu-se que a bacia possui formato irregular, baixa densidade de drenagem e baixa susceptibilidade a enchentes em condições normais de precipitação. As técnicas de geoprocessamento aplicadas e os dados SRTM utilizados se mostraram eficazes na obtenção das características morfométricas, sendo os resultados obtidos de forma rápida e confiável.

PALAVRAS-CHAVE: bacia, morfométricas e enchentes

CHARACTERISTICS OF MORPHOMETRIC ITAJAÍ BASIN

ABSTRACT: The study was effected in order to identify the characteristics of the river basin of the Itajaí-Assu, SC, using SRTM data in Geographic Information System (GIS), thus indicating the morphometric characteristics, .. developed MDEHC finding the delimitation bowl to determine different characteristics. The drainage area found was 3128.81 km2 and perimeter of 343.95 kilometers. The basin of the Itajaí-Assu River had an average altitude of 652.69 m, average slope of 13,51%, compactness coefficient of 1.72, form factor of 0.29 and circularity ratio of 0.33. The drainage density obtained was 0.34 km, 2 km. Having the results, it was concluded that the basin has an irregular shape, low density and low drain susceptibility to flooding in normal conditions of precipitation. The geoprocessing techniques applied and the SRTM data used were effective in obtaining the morphometric characteristics and the results obtained in a fast, reliable and scientific reproducibility.

KEYWORDS: bowl, hydrography, morphometric and floods

INTRODUÇÃO

O contexto atual da sociedade e de seu desenvolvimento econômico não é, na maioria dos casos, acompanhado da preocupação ambiental, pois se verificam impactos negativos em função das principais atividades antrópicas, principalmente decorrentes do uso inadequado do solo e da água, cujas conseqüências são mais fortemente sentidas quando da ocorrência de inundações, desmatamentos, processos erosivos intensos, poluição e contaminação dos recursos naturais, dentre outros (Silva et al., 2007).

Os problemas de longa data que compreendem o histórico das enchentes sucedidas na Bacia Hidrográfica do Itajaí em Santa Catarina, somado ao processo de degradação do 1 Antropóloga, Professora Adjunta do Departamento de Antropologia e Museologia da UFPE, coordenadora do Grupo Narrativas do Nascer.2 Psicóloga, Doutoranda PPGA-UFPE.3 Doula, Doutoranda PPGS-UFPE, coordenadora do Grupo Boa Hora do Instituto Nômades.

solo foi se construindo junto à história da colonização ocorrida a partir do ano de 1850. Analisar com cuidado todo trâmite na construção de um processo de gerenciamento das águas desta Bacia, remonta aos diversos contextos sócios- econômico-ambiental da região bem como análise de seu molde europeu colonizador.

A relação homem – natureza levou os habitantes do Vale a uma integração necessária para repensar meios de defesa do ser humano perante as inundações, de maneira que este não faltasse com respeito à integridade das águas. Os conflitos existentes quanto aos recursos hídricos na bacia Hidrográfica do Itajaí datam do período de colonização do Vale. Não se trata apenas de conflitos quanto ao uso ou direitos; mas sim um estudo da bacia Hidrográfica do Itajaí quanto ao seu formato e estrutura geológica, que apresenta características muito propícias à ocorrência de enchentes.

Bacias hidrográficas são feições delimitadas naturalmente pelos divisores topográficos e vertentes que concentram internamente o volume de chuva que atinge sua área (precipitação efetiva). Nascentes, canais perenes e intermitentes, lagos e a foz constituem a rede hidrográfica. O escoamento superficial é iniciado nos topos e distribuído pelos vales. As enxurradas, formadas pela gradativa redução da infiltração e aumento de escoamento, são direcionadas a uma única saída chamada enxutório (Silveira, 2001; Villela e Mattos, 1975).. A exploração ambiental vem ocorrendo de maneira desordenada, impulsionada pelo crescimento populacional acelerado, expansão das áreas agrícolas e intensa urbanização (Vasco et al, 2011), situação a qual altera as condições pré existentes, características da bacia, taxa de infiltração de escoamento, dados que influenciam de forma direta tanto na produção quanto no cotidiano das pessoas. Guerra e Guerra (2003) classificam caracterização morfométrica de bacias hidrográficas como o estudo quantitativo de seu relevo. Tal caracterização é feita com base nas principais medidas físicas de uma bacia hidrográfica e serve de instrumento para várias aplicações relacionadas aos recursos hídricos, como: estimativa do tempo de concentração de bacias hidrográficas (Silveira, 2005), cálculo da lâmina e vazão de escoamento superficial (Silva et al., 2006), regionalização de vazões hidrológicas (Fioreze, et al., 2008), estimativa de disponibilidade hídrica (SOARES et al., 2010) e inferência sobre suscetibilidade à ocorrência de inundações (Silva et al., 2009). Os resultados morfométricos determinados no estudo da bacia são de fundamental importância na sua caracterização , que indica as potencialidades e limitações quanto ao uso e ocupação do solo, favorecendo assim o planejamento adequado das atividades a serem desenvolvidas e indicando locais os quais estão sujeitos a fortes inundações, situações indesejadas.

Vem ocorrendo um avanço na área do geoprocessamento em ambientes de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) ,o qual contribui de forma definitiva na execução de estudos envolvendo delimitação automática de bacia hidrográfica, o surgimento do Modelo Digital de Elevação (MDE), aumentando a agilidade de obtenção e a confiabilidade dos resultados. O norteamento das ações com base na bacia hidrográfica tem seu início pelo uso de geoprocessamento, principal ferramenta para sua e delimitação (Coutinho et al. 2011). Para obter de maneira automática as características

morfométricas das bacias de drenagem, Elesbon et al. (2011) enfatizam que a utilização de um MDEHC, por intermédio do uso de sistema de informações geográficas, tem fundamental importância.

O presente estudo tem como objetivo determinar as características morfométricas da bacia hidrográfica do Rio Itajaí, fornecendo informações para o gerenciamento tanto dos recursos hídricos como o uso e ocupação do solo.

MATERIAL E MÉTODOS

1. Caracterização da área de estudo

A bacia hidrográfica do Rio Itajaí-Açu está situada no domínio da Mata Atlântica, sendo nela encontrados os mais significativos remanescentes do estado na Serra do Itajaí, que constitui o divisor de águas entre os rios Itajaí-Açu e Itajaí-Mirim. Pertencente à bacia hidrográfica do Itajaí. Esta bacia, considerando o sistema de projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), está contida na zona 22S, O território da bacia divide-se em três grandes compartimentos naturais - o alto, o médio e o baixo vale - em função das suas características geológicas e geomorfológicas.Toda a área de drenagem do rio Hercílio com o itajaí-açú é compreendida pelo alto vale .

Figura 1 – Foto da cidade de Itapetinga-BA com a indicação dos pontos de coleta no Rio Catolé Grande (Fonte: http://www.usinasaltopilao.com.br/obra/obra.asp).

Para obtenção das características morfométricas da bacia foi utilizado o MDE obtido a partir de imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), com resolução de 90 x 90 m, disponível em MIRANDA et al.(2013). Inicialmente, obteve-se as imagens SRTM no site da Embrapa

(http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/index.htm). As cartas de interesse para o rio Itajaí foram SG-22-Z-A, SG-22-Z-B, SG-22-Z-C, SG-22-Z-D. Como a bacia do Itajaí está contida em 4 cartas, foi necessário a criação de um único mosaico contendo todas as imagens. O software utilizado para manipulação das imagens SRTM foi o ArcGIS 10.0/ArcMap® do ESRI. Para a obtenção do MDEHC a partir da imagem SRTM, preencheram-se primeiramente as depressões espúrias do MDE, seguido da determinação da direção de fluxo e do fluxo acumulado, respectivamente, em ambiente de SIG.O sistema de projeção utilizado foi UTM, e as imagens SRTM com coordenadas South América - Zone 22S. Um Personal Geodatabase foi criado para transformar os sistemas de coordenadas dos dois arquivos de forma mais rápida, e mantendo os arquivos originais.

Na sequência foram realizados procedimentos de SIG com o objetivo de condicionar o MDE à hidrografia, de maneira a gerar um MDEHC. Os procedimentos são imprescindíveis para a delimitar e determinar as características morfométricas da bacia existem muitas ferramentas úteis na área de hidrologia superficial, dentre estas a ferramenta fill, utilizada para eliminar as depressões espúrias, que é a célula com altitude inferior às células vizinhas e que não representam o exultório de bacia hidrográfica. Segundo Marques et al. (2009), esse procedimento se deve, principalmente, à suavização da rede de drenagem, visando às verificações topológicas e à orientação da hidrografia no sentido nascente-foz. A fim de forçar o MDE a conduzir o escoamento superficial até as novas calhas afinadas e garantir a continuidade do escoamento até a foz, a próxima etapa é criar uma superfície com a direção do escoamento. Para criar a superfície com a direção do escoamento selecionamos a opção FlowDirection, disponível na caixa de ferramentas Hydrology, Com as depressões preenchidas e a nova direção de escoamento correta, podemos fazer a acumulação do fluxo do MDE utilizando a função Flow Accumulation.

Figura 2 – Elevação da Bacia do Itajaí

A partir do escoamento acumulado e da direção do escoamento iremos criar a drenagem numérica do modelo. Para isto, utilizaremos a ferramenta “raster calculator”. É importante ressaltar que esse processo é iterativo, ou seja, o melhor acúmulo de células é aquele em que a hidrografia numérica melhor se sobrepor à hidrografia mapeada. O resultado deste procedimento será uma superfície em que as células acumulem o valor de escoamento da anterior, ou seja, a célula de maior cota vizinha, desta forma a cota com menor valor irá acumular o escoamento total da bacia.

Para gerar automaticamente a bacia de drenagem baseado na hidrografia numérica, deve-se inserir um ponto na foz do curso de água, no caso, na foz do Itajaí com o Rio Itajaí Assú. Para isso criou-se um arquivo no formato shape do tipo ponto, sendo assim, gerando uma Feature Dataset com o nome “Itajaí”.

Para gerar a bacia hidrográfica do rio Itajaí utilizaremos o comando Watershed, O resultado será a bacia hidrográfica delimitada pelos divisores topográficos. Para realçar o relevo da bacia, utilizaremos a ferramenta Hillshade, Para concluir, iremos sobrepor a drenagem no MDE_bac, tendo em vista que o aspecto visual da drenagem em formato shapefile é melhor que no formato raster.

Figura 2 – Declividade da Bacia do Itajaí baseado na classificação da Embrapa

1.2. Determinação dos parâmetros morfométricos

Para extrair informações morfométricas de uma bacia hidrográfica foi necessário usar os arquivos que se encontram no diretório ..\exe\dados. Dentre elas: área de drenagem (A), perímetro da bacia (P), coeficiente de compacidade (Kc), fator de forma (F), ,

declividade, altitude, densidade de drenagem (Dd) e ordem dos cursos d’água. O fator de forma foi determinado utilizando a Equação 1e relaciona a forma da bacia com a de um retângulo, correspondendo à razão entre a largura média e o comprimento axial da bacia. O coeficiente de compacidade foi calculado pela Equação 2 e corresponde à relação entre o perímetro da bacia e o perímetro da circunferência de um círculo de área igual a da bacia. A densidade de drenagem da bacia foi estimada conforme Equação 3 e relaciona o comprimento total de todos os canais presentes na bacia com sua área de drenagem. O coeficiente de manutenção foi obtido através da Equação 4 a qual consiste no inverso da densidade de drenagem. O coeficiente de rugosidade foi obtido através da Equação 5, que corresponde ao produto entre a densidade de drenagem e a declividade média da bacia. O índice de circularidade é calculado de forma direta conforme a Equação 6.

𝐾𝑐=0,28 × 𝑃√𝐴 (Equação 1)

Em que: Kc = coeficiente de compacidade, adimensional; P = perímetro da bacia, m; A = área de drenagem, m2

𝐷𝑑=𝐿𝑡𝐴 (Equação 2)

Em que: Dd = densidade de drenagem, km km2; Lt = comprimento total de todos os canais, km; A = área de drenagem, km2.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com a utilização das ferramentas disponíveis no ArcGis, foi possível a obtenção das características morfométricas da Bacia de Itajaí.

Tabela 1– Características Morfométricas da Bacia do ItajaíCaracterísticas Morfométricas Dimensões

Perímetro da Bacia 795,3857 Km

Área da Bacia 15119,3993 Km²

Comprimento da Rede de Drenagem 3855,6707Km

Comprimento do Rio Principal 311,761 Km

Densidade de Drenagem (Dd) 0,254971 Km. K m−2

Maior Comprimento Linear da Bacia 174,094 Km

Altitude Máxima da Bacia 1746 m

Coeficiente de Forma (Kf) 0,182981

Coeficiente de Compacidade (Kc) 1,810436

Analisando os coeficientes de compacidade e de forma, nota-se que a bacia é realmente

propensa a enchentes, pois o seu Kc é baixo, e quanto mais baixo o valor de Kc, a bacia

é mais propensa a enchentes. O Kf da bacia possui um valor elevado, e quanto maior o

valor de Kf, maior o risco de enchentes. A probabilidade de enchentes também é

percebido analisando a forma da bacia. Verifica-se que a bacia apresenta uma forma

mais arredondada, o que diminui o tempo de concentração, que o tempo necessário para

a água percorrer a distância do ponto mais distante até a foz, sendo que praticamente

toda a água escoada dos pontos mais remotos chegará à foz aproximadamente no

mesmo instante de tempo, aumentando a probabilidade de enchentes.

Esses dados conferem com as ocorrências de enchentes verificadas nos últimos

anos. Segundo estudo da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALE), em parceria com

o Programa Habitar Brasil/BID - Subprograma de Desenvolvimento Institucional de

Municípios, a Caixa Econômica Federal e o Ministério das Cidades, no ano de 1983

ocorreu uma enchente na bacia do Itajaí, e os pontos afetados pela enchente foram

justamente próximos à foz do rio Itajaí, como pode ser verificado em anexo I.

Em 2008 ocorreu uma nova enchente de proporções consideráveis, segundo

dados da Prefeitura de Itajaí. O mapeamento da área afetada pode ser verificada no

anexo II.

CONCLUSÃO

A bacia de Itajaí, presente em parte da floresta Atlântica, tem modificado e

sofrido periódicas enchentes, devido a ação antrópica e principalmente a suas

propriedades geomorfológicas. Como visto, um dos principais métodos de quantificação

de dados para estudo de prevenção de enchentes é através dos mecanismos e

ferramentas do programa utilizado nesse trabalho, o ArcGiS. Com ele pudemos

observar que a bacia do Itajaí, em Santa Catarina, tem uma estrutura propícia a

enchentes e deslizamentos, devendo, então, ser tomada devidas precauções, como a não

ocupação de regiões próximas, ou a criação de sistemas de rápida drenagem hídrica.

REFERÊNCIAS

ELESBON, A. A. A. et al. Uso de dados SRTM e plataforma SIG na caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Braço Norte do Rio São Mateus - Brasil. Revista Escola de Minas, Ouro Preto, v.64, n.3, p.281-288, jul./set. 2011.

MIRANDA, E. E. Brasil em Relevo. Disponível em: <http://www.relevobr.cnpm.embrapa>. Acesso: 19 de ago. de 2015

VASCO, A. N. et al. Avaliação espacial e temporal da qualidade da água na sub-bacia do Rio Poxim, Sergipe, Brasil. Revista Ambiente & Água, Taubaté, v.6, n.1, p.118-130, jan./abr. 2011.

Coutinho, L. M. (et al.). Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Rio da Prata, Castelo, ES. IRRIGA, Botucatu, v. 16, n. 4, p. 369-381, outubro-dezembro, 2011.

Silva, L. S.; Travassos, L. Problemas ambientais urbanos: desafios para a elaboração de políticas públicas integradas. Cadernos Metrópole, 19 pp. 27-47 10 sem. 2008.

Silva, E. R. (et al.). A integração de políticas públicas na ação contra enchentes em bacias hidrográficas antropizadas: caso do Município de São Gonçalo, RJ. In: VI Congresso Nacional de Excelência em Gestão, 2010, Anais..., Rio de Janeiro/Niterói. VI Congresso Nacional de Excelência em Gestão, 2010.

Silveira, A. L. L. Ciclo hidrológico e bacia hidrográfica. In: Tucci, C.E.M. (org.). Hidrologia: ciência e aplicação. São Paulo: EDUSP, 2001. p. 35-51.