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Anais 4º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Bonito, MS, 20-24 de outubro 2012Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p. 897 -907

Análise morfométrica e definição do potencial de uso do solo da microbacia do rio Maracujá, em Conceição das Alagoas-MG

Hygor Evangelista Siqueira1

Janaína Ferreira Guidolini1

Renato Farias do Valle Junior1

Mauro Ferreira Machado 1

1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo MineiroCampus Uberaba - Laboratório de Geoprocessamento

Rua João Batista Ribeiro,4000 - Bairro:Mercês 38.064-790 Uberaba, MG, Brasil

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Resumo: Ultimamente umas das preocupações mundiais é a preservação dos ambientes naturais. Sendo assim, a avaliação dentro de uma região geográfica, caracteriza-se como um dos primeiros passos para se subsidiar o disciplinamento do uso e ocupação do solo. O presente trabalho teve como intuito analisar os parâmetros morfométrico da microbacia do Rio Maracujá, no município de Conceição das Alagoas – MG. A partir da análise do coeficiente de rugosidade (RN) definiu-se o uso potencial do solo na microbacia, para pastagem, havendo desta forma áreas de conflito de uso do solo. A análise morfométrica mostra que a partir das características físicas e geológicas, a microbacia apresenta condições normais de precipitação, baixo risco de grandes enchentes e maior velocidade na dispersão de poluentes.

Palavras-chaves: morfometria; deterioração ambiental; uso do solo.

Anais 4º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Bonito, MS, 20-24 de outubro 2012Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.

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Abstract: Lately one of the world concerns is the preservation of natural environments. Thus, the assessment within a geographic region, is characterized as one of the first steps to support the discipline of land use and soil.The present study was aimed to analyze the morphometric parameters of the Passion River watershed in the town of Conceição das Alagoas - MG.From the analysis of the roughness coefficient (RN) defined the potential soil in the watershed, for grazing, with areas of conflict in this way the land use. Morphometric analysis shows that from the physical and geological characteristics, the watershed has normal rainfall, low risk of major flooding and higher speed in the dispersion of pollutants.

Key Words: morphology, environmental degradation, land use.

1. Introdução

A deterioração dos recursos naturais, principalmente do solo e da água, vem avultando-se assustadoramente, alcançando nos dias de hoje níveis cruciais que se refletem na degradação do meio ambiente: assoreamento dos cursos d’água, ocasionando prejuízos para a saúde humana e animal; menor disponibilidade de água para utilização na agricultura, reduzindo assim, a produtividade agrícola; diminuição da renda líquida dos agricultores e empobrecimento do meio rural, com reflexos prejudiciais para a economia nacional.

Para Tucci (2004) a bacia hidrográfica é uma unidade geomorfológica fundamental da superfície terrestre, sendo considerada pelos geomorfologistas e hidrologistas como principal unidade fisiográfica do terreno, pois suas características governam, no seu interior, todo o fluxo superficial da água. Constitui, portanto, uma área ideal para o planejamento integrado do manejo dos recursos naturais no meio ambiente por ela definido. A noção de bacia obriga, naturalmente, a existência de divisores d’água, cabeceiras ou nascentes, cursos d’água principais, afluentes, subafluentes, bem como, uma hierarquização dos canais escoadouros e uma distribuição dos solos predominantes.

Lima (1986) destaca que o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é função de suas características geomorfológicas (forma, relevo, área, geologia, rede de drenagem, solo, dentre outros) e do tipo da cobertura vegetal. Dessa maneira, os atributos físicos e bióticos de uma bacia possuem significante papel nos processos do ciclo hidrológico, influenciando diretamente a infiltração, a quantidade de água produzida como deflúvio, a evapotranspiração, os escoamentos superficiais e sub-superficial, entre outros.

Um dos primeiros passos para se aclarar as várias questões relacionadas com o entendimento da dinâmica ambiental local e regional é a caracterização morfométrica da bacia hidrográfica. Segundo Antonelli et al. (2007), a combinação dos diversos dados morfométricos permite a diferenciação de áreas homogêneas. Estes parâmetros podem revelar indicadores físicos específicos para um determinado local, de forma a qualificarem as alterações ambientais.

Morais (1997) afirma que o conhecimento do uso atual da terra é um pré-requisito importante para o planejamento integral de uma bacia hidrográfica. Esta bacia ao ser representada de forma cartográfica transforma-se em um material indispensável para a definição do grau de proteção fornecido ao solo pela cobertura vegetal atual, do grau de degradação da cobertura vegetal original, do uso racional da terra, auxiliando também na definição da aptidão para uso agrícola.

O solo sendo o recurso natural esgotável mais importante no meio agrícola é afetado diretamente de acordo o processo aplicado na sua exploração, recebendo maior

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importância à medida que aumentam a necessidade e a intensidade de exploração.

2. Objetivos

O presente trabalho tem por objetivo realizar a análise morfométrica da microbacia do Rio Maracujá, no município de Conceição das Alagoas, MG, determinando o potencial de uso do solo de acordo com o Coeficiente de Rugosidade (RN).

3. Materiais e Métodos

3.1 Caracterização da área de estudo

A microbacia do Rio Maracujá localiza-se no município de Conceição das Alagoas no Triângulo Mineiro e está situada no paralelo 19o 50’ 15,74’’ a sul e o meridiano de 48o 23’ 35,08’’ a oeste (Figura 1). Possui uma área total de 52,16 km²,. A soma total de todos os seus cursos d’água é de 77,18 km e 12,921 km de comprimento seu talvegue. O curso principal tem o comprimento da nascente até sua foz de 16,0842km.

Figura 1. Mapa de localização da microbacia do Rio Maracujá.

Segundo Abdala (2005), o clima da região se destaca por apresentar o inverno frio e seco, e ter um verão quente e chuvoso. Este período chuvoso se distribui durante seis a sete meses, oscilando entre outubro e março, sendo que setembro e abril (ou maio) são meses de transição. Algumas áreas do Triângulo Mineiro apresentam temperatura média anual entre 20°C e 22°C e nos meses mais frios em torno de 18°C. Com média das máximas de 29,0°C e das mínimas de 16,9°C, e insolação em torno de 360,4 horas conforme.

De acordo com a Embrapa (1982), os solos predominantes na região do Triângulo Mineiro em sua maioria são os Latossolos Vermelho (66,8% da área total) de diferentes graus de fertilidade. Cruz (2003) destaca que a topografia na região é caracterizada por superfícies planas ou ligeiramente ondulada, geologicamente formada por rochas


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sedimentares, basicamente o arenito, do período cretáceo da formação Bauru.

3.2 Programas utilizados

Na obtenção dos planos de informação da rede de drenagem, foi utilizado mosaico de imagem orbital elaborado a partir do CBERS 2 (China-Brazil Earth-Resources Satellite) datado de 27 de junho de 2008, coletada junto ao INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) em escala de resolução 1:25.000, onde após composição de bandas (3R,4G,1B) efetuada no ENVI 4, possibilitou-se a digitalização do arquivo vetorial das redes de drenagem. Para a caracterização física e morfométrica das redes de drenagem foram utilizados os comandos: Modify-Lengthen e Properties, do Software AutoCAD 2010 para a determinação em metros dos comprimentos das redes de drenagem da microbacia do rio Maracujá, no município de Conceição das Alagoas, MG.

Figura 2. Mapa da rede de drenagem na Bacia do Rio Maracujá.

3.3 Análise Morfométrica

A análise morfométrica da drenagem deve subsidiar o disciplinamento do uso e ocupação do solo, pois as medidas de controle do escoamento das águas superficiais, de proteção da vegetação e de controle da erosão têm reflexos na proteção dos recursos hídricos tanto quantitativos como qualitativamente.

O estudo morfométrico é utilizado e recomendado para todos os tipos de solos, cujo objetivo é identificar e avaliar as potencialidades do solo, risco a ocorrerem erosões e enchentes, servindo como tomada de decisões para proteção e a preservação do solo e da água também em áreas alagadas.

A ordem dos cursos d’água pode ser determinada seguindo os critérios introduzidos por Strahler (1974), em que os canais sem tributários são designados de primeira ordem (Figura 3).Os canais de segunda ordem são os que se originam da confluência de dois canais de primeira ordem, podendo ter afluentes também de primeira ordem. Os canais de terceira ordem originam-se da confluência de dois canais de segunda ordem, podendo

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receber afluentes de segunda e primeira ordens, e assim sucessivamente.A junção de um canal de dada ordem a um canal de ordem superior não altera a ordem

deste.

Figura 3. Classificação de ordem das redes de drenagem.Fonte: Strahler (1974).

A declividade da bacia é um parâmetro importante uma vez que está diretamente associada ao tempo de duração do escoamento superficial e de concentração da precipitação nos leitos dos cursos d’água. Isto irá afetar a forma e os valores máximos do hidrograma de projeto da bacia. Pode-se definí-la matematicamente da seguinte fórmula:

I(%)=D. (ABH-1).(∑CNI).100

em que, I - declividade média da bacia, porcentagem (%);D - equidistância entre as curvas de nível, metros; e (CNi) - é o comprimento total das curvas de nível, metros.A BH – área da Bacia (A área da bacia deve estar em m2)Coeficiente de Compacidade (Kc): relação entre a forma da bacia com um círculo.

De acordo com Villela e Mattos (1975), esse coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia, independentemente de seu tamanho. Se a bacia for irregular, maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente inferior ou igual à unidade 1,0 corresponderia a uma bacia circular, para uma bacia alongada, seu valor seria superior a 1,0. Quando seu Kc for mais próximo da unidade 1,0, a bacia será mais suscetível a enchentes. Para a determinação do Kc utilizou-se a equação:

onde: kc coeficiente de compacidade; P perímetro (m) e A é a área de drenagem (m2).Quanto mais próximo da unidade for este coeficiente, mais a bacia se assemelha a um

círculo, podendo assim ser observado na Tabela 1.


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Tabela 1. Valores e a interpretação dos resultados para o Coeficiente de compacidade .

Já o fator forma (Kf) ou Índice de Gravelius, expressa a relação entre a largura média da bacia e o seu comprimento axial.

Assim, tem-se:

KF=L.LAX-1

em que, L - largura média, metros; e Lax - comprimento axial da bacia, metros.

Da mesma forma, kf é adimensional e varia desde a unidade a valores < 1. Conforme Tabela 2.

Tabela 2. Valores e resultados para o fator forma (Kf).

A Sinuosidade do Curso d’água principal (S) representa a relação entre o comprimento do canal principal e o comprimento de seu talvegue (Lt), medido em linha reta, sendo representado pela seguinte fórmula:

S = L.LT-1

em que, S = sinuosidade do curso d’água principal, adimensional;L = comprimento do curso principal, Km; e Lt = comprimento de seu talvegue, Km.

O índice de circularidade tende para a unidade 1,0 à medida que a bacia se aproxima da forma circular, diminuindo à medida que a forma torna-se alongada. Utilizou-se a equação: IC= 12,57. A .P-2

Onde, IC: índice de circularidade, A: área de drenagem (m2) e P: perímetro (m).Para definição de alguns índices que permitam visualizar a forma de uma bacia

compara-se algumas figuras geométricas conhecidas. Assim, o coeficiente de compacidade, o índice de circularidade comparam a bacia a um círculo, o fator de forma a compara a um retângulo. A forma da bacia e a configuração do sistema de drenagem, estão associadas a

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estrutura geológica do terreno. Segundo Villela e Mattos (1975), uma bacia com um fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que outra de mesmo valor de área, porém com fator de forma maior. O fator de forma (F) foi determinado, utilizando-se a seguinte equação:

F= A L-2

onde F: fator de forma, A: a área de drenagem (m2) e L: o comprimento do eixo da bacia (m).

As classes de declividade foram separadas em seis intervalos, sugeridos por Lepsh, at al (1991), sendo o intervalo de 0 a 3% com relevo plano; de 3 a 6% suave ondulado; de 6 a 12% ondulado; de 12 a 20% forte ondulado; de 20 a 40% montanhoso; e maior que 40% escarpado. Utilizando-se as seguintes fórmulas: para declividade média, D%= (∑ Cn.∆H A-1.100), onde: Cn é a cota nominal; ∆H eqüidistância entre as cotas e A, a área. Para a altitude média: Hm= (AM+Am/2), onde: AM é a maior altitude e Am a menor.

Segundo Mello Filho (1992), os conflitos de uso da terra podem acontecer em duas situações: quando o tipo de uso da terra contraria a destinação recomendada a partir do coeficiente morfométrico de rugosidade (RN), ou quando o uso da terra, mesmo que coincida com o indicado pelo coeficiente de rugosidade, subestime o potencial da terra com baixa produtividade por técnicas inadequadas, ineficientes ou condenáveis. O coeficiente de rugosidade direciona a atividade de agricultura, pecuária ou florestamento ou, ainda, preservação florestal de acordo com o uso potencial do solo.

3.4 Coeficiente de Rugosidade (RN)

O Coeficiente de Rugosidade (RN) é um parâmetro do uso potencial das terras, direcionando-as para atividades de agricultura, pecuária e diversos fins. Segundo Rocha (1991), RN é definido conforme a expressão: RN= Dd.H, onde: RN= Coeficiente de rugosidade; Dd= Densidade de drenagem (Km ha-1) e H= declividade média (H%).

Para Schumm (1956), a Razão de Relevo é a relação entre a diferença de altitude dos pontos extremos da bacia e seu comprimento

Segundo Carvalho (1981) a Razão de Relevo demonstra que, quanto maiores os valores, mais acidentado será o relevo na região. Quanto maior a razão de relevo, maior será a declividade geral da bacia, portanto, maior será a velocidade da água a escoar no sentido de seu maior comprimento. De acordo com Piedade (1980) utilizam-se os seguintes valores para quantificar a razão de relevo: razão de relevo baixa = 0,0 a 0,10; razão de relevo média = 0,11 a 0,30; e razão de relevo alta = 0,31 a 0,60.

Tabela 3. Classe de uso da terra (RN) de acordo com Rocha & Kurtz, 2001.


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Para se caracterizar o Uso Potencial do Solo (Rocha & Kurtz, 2001), nas quatro classes, foi utilizada a seguinte equação:

A = (MAIOR VALOR DE RN – MENOR VALOR DE RN) I=A/4 em que:A – amplitude; I – intervalo; e4 – denominador

O denominador 4 representa o número de classes de aptidão (A, B, C, D). Para definição dos intervalos de domínios (largura dos intervalos das classes de RN’s), inicia-se com a classe inferior incluindo o menor valor de RN, logo em seguida, o valor do intervalo de classe é acrescentado e o limite superior do intervalo é definido. As demais classes serão definidas, segundo o mesmo procedimento, observando-se que o valor do limite inferior da classe subsequente será fixado a partir do limite superior da classe antecedente.

4.Resultados e Discussão

4.1 Análise Morfométrica

Segundo o método de Strahler (1974), a drenagem da microbacia é considerada de 3ª ordem, apontando que o sistema de drenagem da bacia é pouco ramificada.

A bacia possui área total de 52,160km2 e um perímetro total de 34,550 km, o comprimento de seu canal principal é de 16,084 km, sendo que o comprimento da bacia, medido em linha reta ao longo do canal principal é de 12,921 km. O comprimento total de seus segmentos de canais é de 77,180 km.

De acordo com a análise dos índices físicos e morfométricos conforme Tabela 4, a densidade de drenagem de 1,480 km/km2 é considerada baixa indicando que a água escoa de forma lenta. Segundo Vilella et al. (1975) para o mesmo tipo de solo esse índice pode variar de 0,5 km/km2 em bacias com drenagem baixa a 3,5 km/km2 ou mais nas bacias excepcionalmente bem drenadas. Valores baixos de densidade de drenagem geralmente estão associados a regiões de rochas permeáveis e regime pluviométrico caracterizado por chuvas de baixa intensidade ou pouca concentração da precipitação.

Nesta mesma linha Rodrigues et al. (2004) concluíram que a baixa densidade de drenagem, aliada ao baixo fator de forma, demonstram que a microbacia do córrego Água Limpa, possui uma forma alongada e permitem inferir que o substrato tem alta permeabilidade com maior infiltração da água com alta relação infiltração/deflúvio.

A bacia possui índice de circularidade de 0,63, sendo caracterizado como de forma alongada e que simultaneamente ao coeficiente de compacidade, o índice de circularidade tende para a unidade 1 à medida que a bacia se aproxima da forma circular e diminui à medida que a forma torna alongada.

Pode-se afirmar que a microbacia hidrográfica do rio Maracujá mostra-se tendência mediana a grandes enchentes em condições anormais de pluviosidade, pelo fato de o coeficiente de compacidade apresentar o valor (1,339) e, quanto ao seu fator de forma, exibir um valor baixo (0,39), resultando em não sujeita a enchentes. Assim, há uma indicação de

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que a microbacia não possui forma circular, possuindo, portanto, uma tendência de forma alongada. Tal fato pode ainda ser comprovado pelo índice de circularidade, possuindo um valor de 0,631. Em microbacias com forma circular, há maiores possibilidades de chuvas intensas ocorrerem simultaneamente em toda a sua extensão, concentrando grande volume de água no tributário principal.

Tabela 4. Índices morfométricos da microbacia do Rio Maracujá.

A sinuosidade do curso d’água é baixa possibilitando maior velocidade na dispersão de poluentes. A declividade média da bacia foi de 3,56% apresentando com isso menor escoamento e conseqüentemente menor suscetibilidade a erosão, além de possuir menor potencial dispersor da contaminação nas águas superficiais.

Verifica-se que a maior parte do relevo corresponde a suavemente ondulado, com 3,56%. Em relação à baixa razão de relevo de 0,0189, indica que menor será a declividade geral da bacia, portanto, menor será a velocidade da água a escoar no sentido de seu maior comprimento. De acordo com Piedade (1980) utilizam-se os seguintes valores para quantificar a razão de relevo: razão de relevo baixa = 0,0 a 0,10; razão de relevo média = 0,11 a 0,30; e razão de relevo alta = 0,31 a 0,60.

4.2 Determinação do uso potencial do solo

Valle Junior (2008) diagnosticando o uso potencial dos solos em 196 microbacias localizadas na bacia do rio Uberaba, onde está inserida a microbacia do Rio Maracujá, para microbacias que predominam o Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), observou que o valor do intervalo de classes (I) foi de 5,3 e que para o mesmo tipo de solo, quanto maiores às diferenças entre a declividade média nas microbacias avaliadas, maior será o intervalo entre classes gerado.Desta forma, o potencial de uso encontrado para a


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microbacia do Rio Maracujá, em que o declive alto é suavemente ondulado, sendo o valor calculado do RN igual a 5,27 apresentando assim o uso potencial da microbacia do rio Maracujá é recomendado para pastagem. Contudo, observando o mapa de uso e ocupação dos solos, observamos que existem áreas de conflito ambiental quanto ao uso potencial, onde agricultura ocupa 42,524 Km2 e Vegetação Nativa 5,768 Km2, totalizando 86% da área total da microbacia (Figura 4.).

Tabela 5. Estimativa da classe de uso potencial do solo segundo os coeficientes de Rugosidade (RN) para Latossolo Vermelho distroférrico (Valle Junior, 2008).

A – Solos potenciais para a agricultura;B – Solos potenciais para pastagens; C – Solos potenciais para pastagem/reflorestamento;D – Solos potenciais para reflorestamento.

Figura 4. Mapa de uso e ocupação do solo da microbacia do Rio Maracujá. Fonte: Valle Junior (2008).

5. Conclusão

1) A baixa densidade de drenagem, aliada aos resultados do fator de forma, coeficiente de compacidade e índice de circularidade demonstram que a microbacia possui uma forma alongada e permitem inferir que o substrato tem alta permeabilidade com maior infiltração da água com alta relação infiltração/deflúvio.

2) O uso potencial do solo na microbacia do Rio Maracujá é recomendado para pastagem.

3) Existe conflito ambiental quanto ao uso potencial dos solos em 48,292 Km2 da microbacia.

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