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APLICAÇÃO DE MÉTODOS E CRITÉRIOS PARA A DETERMINAÇÃO DE RIO PRINCIPAL: O CASO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO PARAIBUNA
João Paulo de Carvalho Araújo – DEGEO/LGA/UFJF - [email protected]
Tatiana Gomes Sant’Ana de Castro – DEGEO/LGA/UFJF - [email protected] Ana Camila da Silva – DEGEO/LGA/UFJF - [email protected]
Pedro José de Oliveira Machado – DEGEO/UFJF - [email protected] Ricardo Tavares Zaidan – DEGEO/LGA/UFJF - [email protected]
RESUMO A bacia do rio Paraibuna abrange áreas dos estados de Minas Gerais e Rio de Janeiro, sendo afluente do rio Paraíba do Sul. A bacia teve sua ocupação determinada pelos condicionantes geomorfológicos, que historicamente facilitaram o desenvolvimento sócio-econômico ao longo do vale do Paraibuna, eixo de comunicação entre Minas Gerais e Rio de Janeiro. O desenvolvimento econômico ocorrido às margens desse rio fez com ele fosse visto como o principal rio da bacia, que assim adotou seu nome; contudo, esse trabalho faz um questionamento hidrológico a essa situação. A bacia hidrográfica como unidade de estudo interessa por ter um importante papel na evolução do terreno e por ser uma região estratégica para gestão ambiental. Muitos critérios utilizados para a delimitação dessa unidade hidrográfica já estão estabelecidos e referências bibliográficas são comumente encontradas sobre parâmetros físicos, dinâmica e gestão das bacias. Sendo assim, este trabalho pretende apontar qual seria de fato o rio principal da bacia com base em parâmetros hidrológicos. Os critérios adotados para delimitação da bacia e determinação do rio principal são, dentre outros, aqueles apresentados por CHRISTOFOLETTI, TUCCI e STRAHLER com o auxílio de um SIG. Observa-se que este trabalho faz parte do projeto “Diagnóstico Ambiental da Bacia do Rio Paraibuna”, que está sendo desenvolvido pelo LGA/UFJF. Espera-se, como resultado desse trabalho, obter a definição hidrológica do rio principal do sistema e recolocar hierarquicamente o rio Paraibuna na posição que lhe cabe na bacia que leva seu nome. Palavras-chave: Geomorfologia fluvial, Bacia hidrográfica, Geoprocessamento. ABSTRACT: River basin covers Paraibuna areas of the states of Minas Gerais and Rio de Janeiro, and tributary of the river Paraíba do Sul basin A was determined by their occupation geomorphological conditions, which historically facilitated the socio-economic development along the valley of the Paraibuna, axis of communication between Minas Gerais and Rio de Janeiro. Economic development occurred on the banks of the river did with it was seen as the main river of the basin, which thus took his name, but this work is a question to this situation hydrological. The river basin as the unit of study appropriate to have an important role in the evolution of the land and be a strategic region for environmental management. Many criteria for the delimitation of this unit are already established district and references are commonly found on physical parameters, dynamics and management of river basins. Thus, this paper intends to point out what in fact the main river of the basin based on hydrological parameters. The criteria adopted to define the basin of the river Main and determination are, among others, those presented by CHRISTOFOLETTI, TUCCI and STRAHLER using a GIS. Observe that this work is part of the project "Diagnostic Ambiental da Bacia do Rio Paraibuna" which is being developed in the LGA / UFJF. It is expected as a result of this work, to define the river's main water system and replace the river Paraibuna ranking position in which it lies in the basin that takes its name. Key words: Fluvial Geomorphology, Watershed, Geoprocessing.
INTRODUÇÃO
O Rio Paraibuna foi a bussola que orientou o Caminho Novo, artéria vital para a economia da
colônia e rota comercial econômica e estratégica por onde passavam os burros de carga carregados de
ouro e diamante extraídos das ‘minas gerais’. A partir da terceira década do século XIX, a lavoura
cafeeira se desenvolve em território mineiro e alcança a região da Zona da Mata através do Rio
Paraibuna. A prosperidade trouxe, ainda, a linha férrea Don Pedro II, antiga Central do Brasil e a
primeira usina hidroelétrica da America do Sul - 1889 - instalada nas águas da Cachoeira de
Marmelos, no Rio Paraibuna, a qual subsidiou uma forte industrialização na região, rendendo o título
de Manchester Mineira à cidade de Juiz de Fora. Assim, VALVERDE (1958) chama a atenção para o
papel importantíssimo que tiveram, e ainda tem os vales e fraturas ou falhas transversais no
povoamento regional e na comunicação, cuidando, todavia, para que seus argumentos não se resumam
a um discurso determinista. Pode-se afirmar, então, que condicionantes geológicos e geomorfológicos
facilitaram o desenvolvimento sócio-econômico ao longo do vale do Paraibuna e que este se
constituiu, historicamente, como eixo de comunicação entre Minas Gerais e Rio de Janeiro.
Apesar da importância do vale do Paraibuna para a ocupação regional, a estruturação natural de
um sistema hidrográfico, seu funcionamento e as características que ele imprime na paisagem,
independem dos significados dados a entidades específicas do mesmo, como o Rio Paraibuna. A
crescente demanda de água, visando múltiplos fins, traz à tona reflexões sobre padrões de uso e
ocupação sustentáveis e exige, cada vez mais, estudos que auxiliem no manejo de sua área de captação
com vistas a garantir este bem, em quantidade, qualidade e disponibilidade às futuras gerações. Assim,
deve-se optar, para fins de gestão e pesquisa, pela análise de um sistema natural modelado de maneira
coerente, por meio de uma instrumentação geotecnológica adequada, o qual permita uma visão
integradora da realidade, uma abordagem paramétrica dos fenômenos e assim forneça uma base mais
objetiva e uniforme tanto para o diagnóstico quanto prognóstico ambiental.
A Lei nº 9.433, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, adota a bacia hidrográfica
como unidade territorial para a administração das águas. SCHIAVETTI & CAMARGO (2002)
conceituam-na da seguinte forma: “envolve explicitamente o conjunto de terras drenadas por um corpo
d`água principal e seus afluentes e representa a unidade mais apropriada para o estudo qualitativo e
quantitativo do recurso água e dos fluxos de sedimentos e nutrientes”. É, porém, um conceito que tem
sido ampliado para além dos aspectos hidrológicos como análogo ao de Ecossistema (ODUM, 1985), e
tido como célula básica para análise do ambiente, envolvendo os aspectos físicos, bióticos e sócio-
econômicos do meio (VITTE e GUERRA, 2007). Segundo TUNDISI (2005), a bacia hidrográfica é a
unidade mais adequada para o “gerenciamento, a otimização de usos múltiplos e o desenvolvimento
sustentável”, acrescido que, neste sentido, como unidade de gerenciamento, o conceito de
desenvolvimento sustentável aliado à conservação dos recursos naturais deve atingir, segundo
SCHIAVETTI & CAMARGO (2002), três metas básicas: “(a) o desenvolvimento econômico; (b) a
equidade social econômica e ambiental, e (c) a sustentabilidade ambiental”.
Vale lembrar que qualquer elemento contido no espaço geográfico está contido também em
uma determinada bacia hidrográfica. Os processos que se dão nos ambientes físico, biótico e sócio-
econômico ocorrem dentro dessa unidade natural. Sendo assim, “todas as pessoas precisam ter a
consciência de que estão morando em uma bacia hidrográfica e que suas atividades têm influência
importante no comportamento da mesma” (VALENTE & GOMES, 2005).
Este trabalho coloca em pauta a questão da posição hierárquica do Rio Paraibuna frente à bacia
que leva seu nome. Esta informação é de importância prática tanto para a gestão da bacia quanto para
planejamentos/pesquisas ambientais que levem em consideração a área delimitada por esta entidade
física. Utiliza como métodos de análise: (a) hierarquia por Strahler; (b) medida do comprimento dos
rios (nascente-foz); (c) ângulo de ataque; (d) medida das áreas de contribuição; (e) relação entre o
comprimento do rio principal e a área da bacia. Apresenta dados obtidos com base em imagens SRTM
krigadas e posteriormente tratadas, com a progressão da resolução da imagem para 30 m e as correções
necessárias para o uso do modelo.
MATERIAIS E MÉTODOS
ÁREA DE ESTUDO
O rio Paraibuna nasce na Serra da Mantiqueira, no município de Antônio Carlos, numa altitude
de 1.180 m. Tem grande importância por ser o principal receptor dos efluentes da região de Juiz de
Fora. Já o rio Preto, seu principal ‘afluente’, tem sua nascente a 2.700 m de altitude, na Serra do
Itatiaia, junto ao Pico das Agulhas Negras e é divisa natural entre os estados do Rio de Janeiro e de
Minas Gerais.
A bacia do Rio Paraibuna ocupa uma área de cerca de 8.593 km2 nos estados de Minas Gerais e
Rio de Janeiro. Ocupa, parcial ou inteiramente, 25 cartas IBGE 1:50.000. São 37 municípios
pertencentes à bacia (Fig. 01), dentre eles destacando-se o município de Juiz de Fora com 456.796
habitantes (Censo Demográfico 2000/IBGE) representado por 70,71% da população total da bacia.
Fig. 01 – Cartograma: Municípios da Bacia do Rio Paraibuna (escala defasada)
Segundo ARAÚJO et. al (2008), em análise litológica da bacia do Rio Paraibuna com base no
RadamBrasil, esta apresenta: (a) gnaisses e migmatitos, gnaisses granatiferos e kinzigitos, gnaisses
granitóides, rochas metabásicas e lentes de quartzitos, cerca de 35,17% (3.022 km²), pertencentes ao
Complexo Paraíba do Sul. Além de constituir uma unidade litoestratigráfica, este complexo se
apresenta, também, como uma unidade tectônica, já que grande parte das rochas que o compõe nada
mais são que litologias de unidades adjacentes, dispostas lado a lado por esforços tectônicos; (b)
rochas migmáticas com paleossomas básicos 29,22% (2.511 km²) que incluem as rochas da “suíte
charnockitica”, predominatemente enderbíticas com faixas kinzigíticas intercaladas no Complexo Juiz
de Fora; (c) gnaisses bandeados de composição tonalítica 18,60% (1.598 km²) da unidade Gnaisse
Piedade. Nas áreas supracitadas, a recarga do lençol freático deverá ser maior em lençóis onde o manto
de intemperismo seja espesso e protegido por vegetação, ou então, em regiões onde a tectônica tenha
produzido intenso cisalhamento e fraturamento dessas rochas.
Quanto à geomorfologia, CASTRO et. al (2008), ainda em análise com base no RadamBrasil,
destacam: (a) Unidade de Alinhamento de Cristas do Paraíba do Sul 35,32% (3.035 km²), pertencente
a região morfológica Vale do Paraíba do Sul do domínio morfoestrutural de Faixas de Dobramentos
Remobilizados 66,94% (5.752 km²). Esta unidade é composta principalmente por colinas convexo-
côncavas, com notável paralelismo entre cristas e vales em função dos rios e falhamentos. Cristas e
escarpas erosivas também são comuns; (b) Unidade Geomorfológica Planalto dos Campos das
Vertentes 29,50% (2.535 km²) da região do Planalto do Centro Sul de Minas do domínio Escudo
Exposto. Esta unidade se caracteriza por um elevado compartimento planáltico intensamente dissecado
em formas mamelonares e cristas, resultando numa paisagem característica do tipo “mares de morros”.
Predominam modelados de dissecação homogênea com colinas côncavo-convexas e eventuais feições
aguçadas, denotando a presença de rochas mais resistentes ao processo erosivo. Ocorrem também
relevos tabuliformes com vales profundos, além de alvéolos ondulados com pequenos anfiteatros e
ainda grandes ravinamentos, principalmente próximo a topos onde há ruptura de declividade
acentuada. Alguns topos desnudos também podem ser observados.
No relatório intitulado “Plano de Proteção e Sustentabilidade no Uso do Solo”
(LABHID/COPPE/UFRJ, 2002), do “Projeto de Gestão dos Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica
do Rio Paraíba do Sul” (ORLANDO, 2006), é possível visualizar o mapa de uso e ocupação do solo da
bacia do Rio Paraibuna. Pode-se perceber, através do mapa e tabelas, que predomina na Bacia do Rio
Paraibuna a classe intitulada “Campo/Pastagem”, ocupando aproximadamente 72, 41% da área total da
bacia. De fato, esta informação confirma a atividade pecuária leiteira enquanto principal atividade
econômica rural da região.
De forma geral, podemos classificar o clima como tropical de altitude, com verões quentes e
invernos brandos.
BANCO DE DADOS E MODELAGEM
A indisponibilidade de dados que contemplassem a área de estudo tornou-se um dos principais
empecilhos à realização do trabalho. Nem todas as cartas digitais IBGE 1:50.000 necessárias estão
disponíveis para download. Segundo (MAGALHÃES-JÚNIOR (2007), “Em um país com escassez de
bancos de dados de informações qualitativa e quantitativamente adequadas, qualquer informação pode
adquirir importância e relevância”. Uma opção interessante foi trabalhar com um modelo digital de
elevação (MDE1) obtido por um sensor orbital que utiliza Radar Interferométrico.
O MDE pode ser considerado como qualquer representação digital de uma variação contínua
do relevo no espaço. Modelar digitalmente uma superfície significa representá-la por meio de um
método ou modelo matemático a partir de dados de altitude.
1 O termo modelo digital de elevação (MDE) origina-se da tradução da expressão da língua inglesa digital elevation model (DEM). Nos Estados Unidos é utilizado no sentido específico de definir o formato de dados digitais de elevação (raster) produzidos pelo United States Gelological Survey (USGS). Outro formato de dados em uso naquele país é o DMA (Defence Mapping Agency). No Brasil o termo é utilizado em duplo sentido. Em determinadas situações designa o formato raster e, em outras, qualquer representação digital de uma variável contínua de uma superfície (altitude) num espaço bidimensional, como, por exemplo, a representação do formato TIN. A expressão digital terrain model (DTM), usualmente traduzido como modelo digital do terreno, é mais utilizada para representações digital de outras variáveis que também variam de forma contínua na superfície, como temperatura, pressão, nível de poluição, dentre outras (BURROUGH, 1986).
Na modelagem, o tipo de modelo é função do método de amostragem adotado na fase de
aquisição de dados. Os modelos de interpolação (locais) utilizam funções cujos coeficientes são
definidos por parte do conjunto de pontos amostrais de altitude selecionados dentro de uma região de
interesse. A estrutura de dados pode ser regular (pontos ou células), gerada a partir da interpolação de
dados amostrais (CHAVES, 2002) – procedimento prognóstico de valores não conhecidos de um
atributo contínuo, no caso a altitude, utilizando valores conhecidos de pontos vizinhos (ARANOFF,
1986). O refinamento de um MDE raster consiste em diminuir o espaçamento entre os pontos da grade
de forma a adensá-lo.
O modelo de interpolação de distribuição regular é denominado grid, raster ou grade regular,
quando se apresenta na forma de células, e lattice quando na forma de pontos. O espaçamento da grade
regular da malha, ou seja, o tamanho da célula ou a distância entre dois pontos amostrais distintos,
determina sua resolução em x e y.
MDEs apresentam uma série de aplicações2 e, a partir deles, podem ser extraídos diversos tipos
de informações qualitativas (visualização do relevo a partir de projeções planares) e quantitativas da
superfície, como calculo de declividade e orientação das encostas.
Para a realização deste trabalho, utilizou-se um modelo de interpolação de distribuição regular
(raster), funcionando, também, como um modelo distribuído para a investigação dos processos
hidrológicos (subdivide a bacia hidrográfica em elementos regulares e menores que apresentam
propriedades homogênias).
Foram utilizados os dados Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM), que utiliza um Radar
de Abertura Sintética, SAR (sigla em inglês), o qual produz imagens da superfície da Terra por meio
de iluminação de microondas. O processo independe da posição do sol (hora do dia), do clima e do
contraste da superfície (DLR, 2004). Toda a América do Sul encontra-se coberta por um modelo
numérico SRTM com pixel de 3 arco-segundos (90 metros) que equivale a 8.100 m² no terreno. A
realização do projeto foi possível graças a uma cooperação entre a NASA e a NIMA (National
Imagery and Mapping Agency), do DOD (Departamento de Defesa dos Estados Unidos) e das agências
espaciais da Alemanha e da Itália.
Deve-se observar certas peculiaridades indesejáveis do sensor utilizado nessa missão, além
daquelas informadas pelo fornecedor, como assinala VALERIANO (2004). Algumas dessas
características o torna inadequado para, por exemplo, a análise de corpos de água e linhas de costa,
demandando pré-tratamento da imagem. Diz respeito ao grande número de vãos e outros pontos
espúrios, como valores extremamente altos (picos) ou extremamente baixos (vórtices). As falhas
negativas (vórtices) estão representadas por cotas negativas (-8388607m). Tais artefatos são facilmente
2 Este campo do conhecimento é denominado na área de geoprocessamento como análise do terreno (do inglês terrain analysis). Envolve o processamento e a simulação gráfica de dados contínuos, em especial os de altitude.
reconhecíveis nas imagens, porém, devido ao elevado módulo deste valor, sua remoção requer
operações cuidadosas para que não se contaminem as informações válidas.
VALERIANO e CASTRO & VIADANA (apud VALERIANO, 2004) argumentam que “uma
forma interessante de preparo do modelo digital de elevação (MDE) é a interpolação dos dados por
Krigagem. À parte das premissas teóricas da geoestatística na fundamentação desta técnica, MDE
assim formados preservam características morfométricas do terreno representado”. Também, segundo
VALERIANO (2004) “a capacidade de lidar com as componentes da variabilidade espacial fazem da
krigagem uma forma interessante para manusear variações espacialmente aleatórias, como as que são
causadas por erros, artefatos e, indistintamente, feições detalhadas. Ao passo que favorece o ajuste do
MDE à conformação do terreno, a inclusão da aleatoriedade nas interpolações por krigagem causa
ligeira perda de exatidão altimétrica nos talvegues e divisores de água com a redução da altura, ou
amplitude, do relevo.” A Krigagem dos dados SRTM utiliza como amostras para a análise
geoestatística e posterior interpolação as cotas digitalizadas (com suas posições geográficas). Ademais,
o mesmo autor constata, por meio de experimentos, que o modelo esférico apresentou resultados
positivos ao evidenciar feições das quais se sobressai uma rugosidade de vertentes suaves. Outra
melhoria importante para a aplicação de processos digitais observada nos modelos krigados foi a
definição da rede de drenagem em canais livres de artefatos. Assim, para a realização deste trabalho,
quatro imagens SRTM foram Krigadas utilizando um modelo esférico e posteriormente mosaicadas em
ArcInfo. Este procedimento levou a progressão da resolução de 90m (a rigor, 3 arco segundos, ou
0,000833º) para 30m (1 arco segundo, ou 0,000277 º) (Fig. 02)
Fig. 02 – Progressão da resolução de 90m para 30m. Visualização através de linhas hipsométricas.
Como dito, a base de dados SRTM necessita de uma série de tratamentos. Para tanto, utilizou-
se a extensão de processamento raster para ArcInfo, a qual permite realizar análises de relações
espaciais cartográficas, através de operadores de álgebras de mapas, entre as cadeias de números
referenciados (os rasters propriamente ditos), com controle da geometria da grade de saída (tamanho
da célula, extensão, máscara de análise e projeção). Os procedimentos se deram através do raster
calculator ArcInfo, utilizando como entrada o SRTM krigado (0,000277 º); resumidamente seguiram
as seguintes etapas: (a) preenchimento das depressões através do comando Fill sinks. Um sink é uma
área rodeada por elevações com valores de cotas superiores, que pode ser associada a uma depressão,
(b) calculo da direção de escoamento através do comando Flowdirection, que determina a direção
maior declividade de um pixel em relação a seus 8 pixels vizinhos. Também chamado de método D8
(determinístico de 8 células vizinhas), considera apenas uma das oito direções possíveis de escoamento
para cada uma das células do MDE (64 N; 32 NO; 128 NE; 1 E; 2 SE; 4 S; 8 SO; 16 O) cuja distância
entre os dois pixels é medida a partir do centro de cada célula, (c) calculo de fluxo acumulado, flow
accumulation. Do ponto de vista hidrológico, os dados relativos ao fluxo acumulado significam uma
integração entre o fluxo superficial e subsuperficial da água à montante de um determinado ponto no
terreno (DIAS, 2004) (Fig. 03).
Fig. 03 – Etapas: preenchimento dos sinks e extração da drenagem.
ANÁLISES MORFOMÉTRICAS
HIERARQUIA
Após a fase de tratamento de dados obteve-se a drenagem numérica através do comando
Conditional(Con) do Spatial Analyst e partiu-se para a etapa de hierarquização. A hierarquização
fluvial auxilia nos estudos morfométricos e permite estabelecer uma classificação dos cursos de água e
da área drenada que lhe pertence, sendo que a ordem hierárquica de uma bacia se relaciona à ordem
que corresponde ao canal principal da rede de drenagem (GRANELL–PÉREZ, 2001 e
CHRISTOFOLETTI, 1980). Em geral, tenderão a ser mais bem drenadas aquelas bacias que tiverem
ordem maior. O sistema adotado para o presente trabalho foi o de Strahler em que “é evitada a
subjetividade de classificação das nascentes” e onde “o rio principal e afluentes não mantém o número
de ordem na totalidade de suas extensões, como acontece no sistema de Horton que tem problemas
práticos de numeração” (TUCCI, 1993). Na ordenação de Strahler não se considera que o rio principal
deva ter o mesmo número de ordem em toda a sua extensão. Todos os canais sem tributários são de
primeira ordem; 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 receber afluentes de segunda e
primeira ordens; sucessivamente, um canal de ordem u é formado pela união de dois canais de ordem u
- 1, podendo receber influências de canais com qualquer ordem inferior.
A hierarquização por Strahler se deu através de um procedimento automatizado e comparativo
no ambiente GRID do ArcInfo com base na rede de drenagem numérica da bacia. Gerou-se uma série
de cartogramas digitais a fim de se comparar os resultados com a base digital vetorial de drenagem
IBGE 1:50.000. Foram produzidas drenagens utilizando, primeiramente, a base SRTM de 90 m com
um número mínimo de 50 e 25 células, e posteriormente utilizando-se o SRTM de 30 m, também com
um número mínimo de 50 e 25 células contribuintes, cada uma identificada como pertencente a um
curso de água e calculada com base no relevo do MDE.
COMPRIMENTO DOS RIOS
Dando continuidade às análises lineares da rede hidrográfica, segundo critérios propostos por
CHRISTOFOLETTI (1980), com o objetivo de definir o rio principal, foram medidas as distâncias ao
longo dos cursos de água dos quatro principais rios da bacia, desde sua a desembocadura até suas
respectivas nascentes, medida como a soma do comprimento dos seus ligamentos. Utilizou-se como
base a drenagem vetorizada das cartas do IBGE 1:250.000. O rio principal é considerado, geralmente,
o curso mais longo, da desembocadura da bacia até a nascente.
ÂNGULO DE ATAQUE
Outro critério observado foi a medida do ângulo de ataque. O procedimento se deu da seguinte
forma: Partindo da jusante da confluência, traçou-se a linha do curso de água para montante, para além
da bifurcação, seguindo a mesma direção. Os canais confluentes que apresentam maior ângulo são os
de ordem menor (CHRISTOFOLETTI, 1980).
Trata-se, porém, de uma medida comprometida (comprometimento não mensurado) vez que a
drenagem está condicionada à estrutura. Os traçados da drenagem, tanto dos rios Paraibuna, Peixe e
Preto, estão fortemente condicionados ao sistema de fraturamento e falhamento das rochas desta
região. Pode-se observar, em alguns trechos, feições retilíneas seguidas de meandros encaixados. A
confluência entre o Rio Paraibuna e Peixe ilustra esta situação apresentando ângulo de confluência
próximo a 90 graus (Fig. 04).
Fig. 04 – Detalhe: confluência rios Peixe e Paraibuna
ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO
Segundo esse parâmetro define-se o rio principal de uma bacia hidrográfica como aquele que
drena a maior área no interior da bacia, como apontado por TUCCI (2003).
RELAÇÃO ENTRE O COMPRIMENTO DO
RIO PRINCIPAL E A ÁREA DA BACIA
A relação entre o comprimento do rio principal e a área da bacia permite que o comprimento
geométrico do curso d’água possa ser calculado. Esta relação pode ser representada através de gráficos
que mostram o progressivo aumento da área de drenagem acompanhando o aumento do comprimento
do canal principal (CHRISTOFOLETTI, 1980 e LEOPOLD, 1964). É dada por:
L = 1,5 A0,6 (em unidades métricas)
onde L = comprimento do rio principal, em km, e A = área da bacia, km2
Em média, uma bacia de drenagem de 1,609 km2 (1 square mile) irá conter um canal de 2,253
km (1.4 miles long) – função utilizada nos EUA onde L (channel length in miles) = 1.4 A (drainage
área in square miles)0,6. O expoente varia para cada região geográfica, mas os valores ficam
geralmente entre 0.6 e 0.7 para varias regiões nos Estados Unidos. Para a região norte dos Estados
Unidos a média do coeficiente é de 1.4, variando entre 1 e 2.5 (LEOPOLD , 1964).
SUB-BACIAS
Para divisão da bacia hidrográfica em sub-bacias utilzou-se um método rápido de delineamento
de bacias hidrográficas (Fast Watershed Delineator –FWD), desenvolvido por DJOKIC e YE (2000) e
implementado na extensão Watershed Delineator ArcInfo. O procedimento deu-se através de
propriedades derivadas do MDE, tais como direção de escoamento e o fluxo acumulado, seguido do
delineamento arbitrário inicial dos limites.
RESULTADOS
HIERARQUIZAÇÃO
As drenagens numéricas que mais se aproximaram das do IBGE foram aquelas geradas com
base SRTM 90 m 25 células e SRTM 30 m 50 células, sendo que a última apresentou, empiricamente,
ramificações de drenagem mais semelhantes e, portanto eleita. De acordo com a Fig. 05 pode-se
observar que, na confluência entre os rios Paraibuna e Peixe, o primeiro, de ordem 7, encontra-se com
o segundo, de ordem 8, fornecendo os primeiros indícios que irão auxiliar a determinação do rio
principal. Neste caso, deve-se optar pelo ligamento de maior magnitude, partindo da desembocadura,
de jusante à montante, em cada bifurcação. Já na confluência entre o Rio Peixe e Preto - não se
considera, neste ponto, o rio Paraibuna como rio principal, visto que o rio Peixe possui ordem mais
elevada - ambos encontram-se com ordem 8.
Fig. 05 – Cartograma: Hierarquia por Strahler com ordens resumidas: Base SRTM 30m utilizando 50 células contribuintes (escala
defasada).
COMPRIMENTO DOS RIOS
A medida do comprimento dos rios reforça a designação do rio principal, principalmente na
confluência entre os rios Preto (248 km) e Peixe (224 km). Trata-se de um critério prático cujos
resultados vê-se a seguir na Tab. 01 e Fig. 06.
RIOS PRINCIPAIS
ORDEM (STRAHLER)
COMPRIMENTO (medida
nascente/foz km)
COMPRIMENTO GEOMÉTRICO
DO RIO PRINCIPAL (km)
CÁGADO 7 138,7
344,01 PARAIBUNA 7 170,2 PEIXE 8 224,62 PRETO 9 248,46
Tab. 01 – Medidas: Comprimento (nascente-foz); geométrico e ordens medidas (Strahler).
Fig. 06 – Cartograma: Comprimento dos rios principais (escala defasada).
ÂNGULO DE ATAQUE
O resultado é um valor aproximado dos ângulos obtidos na confluência dos rios Preto e Peixe,
ambos de oitava ordem. O maior ângulo de ataque ficou entre 49 e 53 graus confirmando o rio Preto
como o rio principal da bacia (Fig. 07).
Fig. 07 – Ângulos obtidos na confluência entre os rios Preto e Peixe.
ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO
Por meio do cartograma que se segue (Fig. 08), pode-se observar que o rio Preto drena uma
área de aproximadamente 3.427 km², seguido do rio Peixe (2.357 km²), Paraibuna (1.257 km²) e
Cágado (1.131 km²). Esta media indica o rio Preto como o principal da bacia conforme tem sido
proposto por TUCCI (2003).
Fig. 08 – Cartograma: Área de contribuição medida a partir das confluências dos rios principais (escala defasada).
SUB-BACIAS
Através do método empregado a análise de grupos é adotada como sistema de classificação
hierárquica. Permite a formulação de hipóteses sobre a estrutura da distribuição interna de dados.
Fig. 08 – Sub-bacias, respectivamente organizadas em a) ordem 6 e b) ordem 7 (destaque para as sub-bacias do rio Paraibuna e Cágado).
CONCLUSÃO
Com a análise de todas as etapas envolvidas no trabalho e discussão dos resultados obtidos,
chegou-se às seguintes conclusões:
- Em função da falta de cobertura de dados digitais vetoriais IBGE em escala adequada, é
operacional a utilização de dados SRTM, porém, devem-se observar as peculiaridades indesejáveis do
sensor utilizado nessa missão.
- A drenagem numérica produzida que mais se aproximou da drenagem de referência (IBGE
1:50.000), foi aquela utilizando SRTM de resolução de 30 m e 50 células contribuintes na sua
confecção. Esta drenagem, porém, apresenta-se bastante arestada e em muitos locais diverge daquela
utilizada como referência. O grau de ramificação estabelecido para a drenagem numérica da bacia do
rio Preto é superior às cartas na escala 1:250.000 e questionável em relação a escala 1:50.000.
- A melhor opção seria trabalhar com modelos digitais de elevação hidrologicamente
consistentes (MDEHC), como proposto por RIBEIRO (2004). A construção de um MDEHC exige,
entretanto, grande esforço, principalmente nas etapas de pré-tratamento do banco de dados. Para esta
modelagem deve-se utilizar dados vetoriais de qualidade aceitável, como os vetores IBGE 1:50.000,
para a geração do modelo raster através do módulo TOPOGRID, que emprega o algoritmo
desenvolvido por HUTCHINSON (1989). Neste ponto nos depararíamos, novamente, com o primeiro
problema, a falta de banco de dados adequados.
- O resultado obtido através do parâmetro utilizado na medida do comprimento geométrico do
rio principal indica a necessidade de ajuste do coeficiente para a área de estudo.
- Através dos métodos empregados os resultados indicam o rio Preto como o rio principal da
bacia (ordem 9) com aproximadamente 248 km de comprimento; o rio do Peixe possui ordem 8 (186
km); o rio Paraibuna e rio Cágado apresentam ordem 7, respectivamente 113 km e 127 km de
comprimento.
REFERÊNCIAS
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