COMPARAÇÃO ENTRE A DELIMITAÇÃO MANUAL E AUTOMÁTICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO CRISTAL, JERÔNIMO MONTEIRO-

ES

Ivo Augusto Lopes Magalhães(1)

Engenheiro Ambiental, Mestrando em Ciências Florestais do Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES.Benvindo Sirtoli Gardiman JuniorEngenheiro Ambiental, Mestrando em Ciências Florestais do Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES.Emanuel Maretto EffgenEngenheiro Agrônomo, Mestre em Produção Vegetal. Doutorando em Produção Vegetal no Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES.Herbert TorresEngenheiro Agrônomo, Mestre em Produção Vegetal do Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES.Roberto Avelino CecílioEngenheiro Agrícola, Mestre e Doutor em Engenharia Agrícola. Professor Adjunto do Centro de Ciência Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo - Departamento de Engenharia Florestal.

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COMPARAÇÃO ENTRE A DELIMITAÇÃO MANUAL E AUTOMÁTICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO CRISTAL, JERÔNIMO MONTEIRO-

ES

INTRODUÇÃO

A bacia hidrográfica é toda área de captação natural de água das chuvas que escoa superficialmente para o rio ou seu tributário (LINO; DIAS, 2005). Atualmente configura-se como uma das principais unidades de gerenciamento territorial que se dispõe as atividades agrossilvipastoris, sendo modelada pelas condições geológicas e climáticas locais (HOTT et al., 2007).

A delimitação de uma bacia hidrográfica é um dos primeiros e mais comuns procedimentos executados em análise hidrológicas ou ambientais (CARDOSO et al., 2006). Segundo os mesmos autores, tem sido comum a utilização de informações de relevo em formato analógico, como mapas e cartas, o que compromete a confiabilidade e a reprodução dos resultados devido à carga de subjetividade inerente aos métodos manuais.

Com o advento de novas técnicas em geoprocessamento, aliada aos sistemas de informações geográficas (SIG), foi possível avaliar as situações ambientais com maior precisão e redução considerável do esforço humano, na coleta e reorganização dos dados, e especificamente nos zoneamentos ambientais, que obtiveram novas possibilidades de análises espaciais dos critérios utilizados para a delimitação das áreas estudadas (PAULA; SOUZA, 2007).

O estudo das interações da declividade, solos e uso da terra na bacia hidrográfica pode ser feito com o uso do geoprocessamento, por possibilitar o armazenamento e gerenciamento desses dados, com rapidez e precisão, além de permitir identificação de áreas propicias á degradação ambiental e avaliação das estratégias de manejo antes que elas sejam adotadas (CÂMARA; DAVIS, 2010).

A caracterização morfométrica de uma bacia hidrográfica consiste na caracterização de parâmetros fisiográficos, que são indicadores físicos da bacia (ANDRADE, et al 2008). Esta caracterização tem grande aplicação como indicadores para previsão do grau de vulnerabilidade da bacia a fenômenos como enchentes, inundações e erodibilidade, dentre outros (TUCCI, 2004; CARDOSO et al., 2006).

Diante do exposto, este estudo tem como objetivo comparar os métodos de delimitação manual e automática e analisar as características morfométricas da bacia do Córrego Cristal, em Jerônimo Monteiro, ES.

MATERIAIS E MÉTODOS

ÁREA DE ESTUDO

O trabalho foi desenvolvido na microbacia hidrográfica do Córrego Cristal, sub-bacia hidrográfica do rio Itapemirim, localizada próxima ao perímetro urbano da cidade de Jerônimo Monteiro-ES (latitude de 20°45'S, longitude de 41°29'W e altitude de 120 m). O clima da região é Cwa (clima de inverno seco e verão chuvoso), conforme Köppen.

DELIMITAÇÃO MANUAL DE BACIA HIDROGRÁFICA

O método de delimitação manual consistiu na utilização de cartas topográficas planialtimétricas ( IBGE, 0000), georeferenciadas sob Datum WGS 1984 referente a folha SF-24-V-A, para o traçado da linha de divisor de águas. Para evitar possíveis erros, utilizou-se também como suporte, imagens do modelo digital de elevação (MDE) para comprovar a existência de córregos e áreas de contribuição.

O conjunto de canais que constituem a rede de drenagem foram identificados reascendendo-os com uma tonalidade mais escura no sentido da foz para as nascentes. Posteriormente, iniciou-se o traçado do divisor de águas a partir da foz da bacia hidrográfica, também chamado de exutório, por uma questão de acessibilidade a um ponto de divisor de águas.

Após delimitado manualmente a área de estudo, a bacia hidrográfica tornou-se uma área topograficamente drenada por um curso d’água ou um sistema conectado de cursos d’água , tal que, toda vazão afluente fosse descarregada através de uma simples saída, o exutório.

DELIMITAÇÃO AUTOMÁTICA DE BACIA HIDROGRÁFICA

Para a delimitação automática da microbacia hidrográfica adquiriu-se os dados planialtimétricos da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) realizada a bordo da nave Endeavour no ano (EMBRAPA, 2000).

Inicialmente a imagem SRTM, em formato raster, foi transformada para o formato GRID. Em seguida realizou-se a correção de depressões fechadas do modelo numérico do terreno através do comando fill.

Após a correção das depressões fechada, determinou-se o fluxo de escoamento da água baseado nas direções do escoamento para cada célula que compõem o modelo numérico do terreno corrigido através do comando Flow Direction. De posse da direção do fluxo, foi determinado o fluxo acumulado através do comando Flow Accumulation.

As redes de drenagem foram extraídas em formato raster por meio do comando Set Null, em seguida, a rede de drenagem no formato raster foi convertida para o formato vetorial através do comando Stream to Feature, para possibilitar calcular a área e o perímetro da bacia hidrográfica.

Para a delimitação da automática da bacia hidrográfica, foi criado um shape de ponto determinando o exutório da bacia hidrográfica do Córrego Cristal. Em seguida, foi realizada a delimitação através do comando Watershed.

ANÁLISE MORFOMÉTRICA

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS:

a) Área de drenagem e Perímetro :

A área de drenagem e perímetro foram calculados com o auxílio do levantamento plani-altimétrico (IBGE, 0000) em escala 1:50000. Isolou-se a bacia hidrográfica do Córrego Cristal e estabeleceu-se o seu divisor de águas e a rede de drenagem. Mediante a utilização de técnicas de SIG, procedeu-se à determinação da área de drenagem e o perímetro da bacia.

b) Coeficiente de compacidade (Kc):

O Coeficiente de compacidade (Kc) que é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual a da bacia, foi calculado a partir da equação:

(1)

em que:

Kc é o coeficiente de compacidade;

P é o perímetro em km da bacia hidrográfica; e,

A é a área da bacia em km².

Esse coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia independente do seu tamanho, assim quanto mais irregular ela for, maior será o coeficiente de compacidade, ou seja, quanto mais próxima da unidade, mais circular será a bacia e será mais sujeita a enchentes (TUCCI, 2004).

c) Coeficiente de forma (Kf):

O Fator de forma (Kf) é a relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia (da foz ao ponto mais longínquo). Ele foi calculado a partir da equação:

(2)

em que:

Kf é o fator de forma;

A é a área da bacia em km², e;

Lx é o comprimento axial da bacia em km.

Uma bacia com fator de forma baixo indica que a mesma é menos sujeita a enchentes que outra, de mesmo tamanho, porém com fator de forma maior (TUCCI, 2004).

CARACTERÍSTICAS DO REVELO

a) Declividade: O modelo digital de elevação do terreno foi utilizado como entrada para a geração do mapa de declividade. As classes foram separadas segundo a classificação de declividade da Embrapa (1979), conforme a Tabela 01.

Tabela 1 – Classificação da declividade segundo a EMBRAPA (1979)

Declividade Discriminação

0-3% Relevo plano

3-8% Relevo suavemente ondulado

8-20% Relevo ondulado

20-45% Relevo fortemente ondulado

45-75% Relevo montanhoso

> 75% Relevo fortemente montanhoso

b) Curva hipsométrica: Representa o estudo da variação da elevação dos vários terrenos da bacia com referência ao nível médio do mar (VIEIRA, 2004). Essa variação será indicada por meio de um gráfico que mostra a área de drenagem que existe abaixo ou acima de várias elevações, utilizando o método das quadrículas como descreve Tucci (2004).

c) Orientação do relevo: A orientação um determinado ponto no terreno ou exposição é definida como sendo o azimute em graus para o qual se encontra orientado o plano de máxima declividade nesse ponto (TONELLO, 2005). O cálculo da orientação relevo foi realizado utilizando como tema de entrada o modelo digital de elevação do terreno, sendo que a grade de exposição do terreno foi reclassificada conforme a Tabela 2.

Tabela 2 – Classes de exposição do terreno

Ordem Exposição Classes

1 N-NE 0°-45°

2 NE-E 45°-90°

3 E-SE 90°-135°

4 SE-E 135°180°

5 S-SW 180°-225°

6 SW-W 225°-270°

7 W-NW 270°-315°

8 NW-N 315°-360°

CARACTERÍSTICA DA REDE DE DRENAGEM

a) Densidade de drenagem: Baseado no ordenamento dos canais foi calculado a densidade de drenagem, que é o resultado da divisão entre o comprimento total dos cursos d’água pela área da bacia. Esse índice pode variar de 0,5 km.km-² em bacias com drenagem pobre a 3,5 km.km-² ou mais em bacias bem drenadas (TUCCI, 2004). A Densidade de Drenagem é dada pela fórmula:

(3)

em que:

Dd é a densidade de drenagem;

Lt é o comprimento total dos canais em km, e;

A é a área da microbacia hidrográfica em km².

b) Comprimento do curso de água principal: Foi obtido através da extração da rede hidrográfica a partir do modelo digital de elevação do terreno.

c) Densidade hidrográfica: é definida como o número de canais por unidade de área (STRAHLER, 1964). Segundo Christofoletti (1974), a densidade hidrográfica é importante, pois representa o comportamento hidrográfico de determinada área, em um de seus aspectos fundamentais: a capacidade de gerar novos cursos de água.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na Figura 1 segue apresentado, para fins de comparação, a delimitação da microbacia hidrográfica do Córrego Cristal pelo método manual e automático.

244000

244000

248000

248000

252000

252000

7692

000

7692

000

7696

000

7696

000

7700

000

7700

000

Delimitação

Curso D'água

Exutório

Bacia Automática

Bacia Manual

Figura 1. Comparação do método manual e automático na delimitação da Bacia do Córrego Cristal.

Analisando a delimitação manual e automática verifica-se algumas diferenças entre as mesmas. Um fato importante a se observar, é que a hidrografia gerada pelo método automático desconsidera a forma curvilínea dos cursos d’água, generalizando-os em sessões retilíneas onde o terreno possuía valores planos, demonstra-se ainda que, quando a declividade se aproximava de zero, além de apresentar uma subdivisão com mais canais do que a hidrografia definida pela carta utilizada do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, IBGE. (Ivo escreve um pouco que isso está em função da escala e tamanho o pixel, colocar citação).

Outro fato a ser observado, é que pode haver um pequeno deslocamento entre as formas de delimitação, devido as projeções em que se se encontram as microbacias delimitadas de maneira manual e automática.

Além dessas diferenças observadas, vale ressaltar uma ainda maior. No método automático a hidrografia foi segmentada na altura na rodovia BR 482. Uma ida à campo comprovou tais evidências. O aterramento da rodovia construído antes da imagem realizada pela missão topográfica, que gerou o MDE, interferiu na

direção do fluxo de água do rio principal, desviando-o para a cota mais baixa, até que o mesmo encontrasse outro canal para afluir-se.

A delimitação de uma bacia hidrográfica está quase sempre sujeita a erros, seja ela delimitada pelo método manual ou automático. Inicialmente, a definição conceitual deve ser empregada para identificação de seus limites internos, externos e seu divisor de águas, uma vez que a bacia deve ser entendida como um sistema tridimensional, com comprimento, largura e altura.

A análise morfométrica realizada neste trabalho permitiu o desenvolvimento e adequação de técnicas junto aliadas aos SIG’s, caracterizando áreas por meio de determinados parâmetros.

A Tabela 3 apresenta algumas características da análise morfométrica, realizada pelo método manual e automática, respectivamente.

Tabela 3: Comparação entre as características da análise morfométrica da microbacia hidrog´rfica do córrego Cristal, Jerônimo Monteiro, ES

Características Geométricas Manual AutomáticaÁrea de Drenagem 17,70 Km2 17,66 Km2

Perímetro 27,41 Km 29,67 KmCoeficiente de Compacidade - Kc 1,82 1,97

Fator de Forma - Kf 0,168 0,154Características do Relevo Manual Automática

Declividade média 0,058 m.m-1 0,057 m.m-1

Características da rede de drenagem Manual AutomáticaComprimento do curso d’água principal 10,25 Km 10,7 Km

Densidade de drenagem 2,15 Km.Km-2 2,16 Km.Km-2

Densidade hidrológica 5,02 canais.Km-2 1,4 canais.Km-2

De maneira geral, as características empregadas na análise morfométrica apresentaram pouca variabilidade, exceto densidade hidrológica, quando comparada à técnica manual e automática. Cabe ressaltar ainda, que o método automático considera cada interseção de um curso d’água com outro, como sendo um curso d’água, resultando num número maior de canais. Por isso, o valor da densidade hidrológica pelo método automático resultou em um valor menor de canais por área quando comparado ao método manual.

A bacia do Córrego Cristal, possui pouca tendência a ocorrência de enchentes e inundações, visto que, o coeficiente de compacidade (Kc), que relaciona o perímetro com a circunferência da microbacia hidrográfica, apresentou um valor distante de uma unidade, tanto no método manual, quanto no automático, demonstrando que a microbacia estudo é pouco circular.

Outro fator que concorda com o analisado anteriormente é o fator de forma. Esse relaciona a largura média da bacia com o comprimento axial apresentou um valor pequeno, sendo que, quanto mais distante de uma unidade menor tendência de enchentes e inundações conforme cita...............(0000).

A Figura 2 apresenta as classes de declividade em percentagem obtida através do software computacional da bacia do Córrego Cristal. Observa-se que há uma gradiente de declividade na região de cabeceira, gradiente esse que reduz a jusante da bacia.

Figura 3- Classes de declividade da Bacia do Córrego Cristal

A declividade, dentre outros fatores, é relevante no planejamento, tanto para o cumprimento da legislação, quanto para garantir a eficiência das intervenções do homem no meio.

Figura 4 - Hipsometria da bacia do Córrego Cristal

Na Figura 3 é apresentada a hipsometria da bacia do Córrego Cristal, a partir da qual pode-se visualizar as diferentes cotas existentes ao longo da extensão da área que compreende a bacia, diferença de cotas que influencia a quantidade de radiação, temperatura e precipitação além de outros fatores que a mesma recebe.

4 - Conclusão

Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir parcialmente que a bacia do Córrego cristal apresenta baixa tendência de enchentes e inundações. Na sua cabeceira possui tendência a instalação de processos erosivos devido a maior declividade verificada.

Com relação a delimitação da bacia pelo método automático verificou-se a interrupção do Córrego principal promovendo um desvio na área de menor declividade, descaracterizando a bacia conforme a mesma fora corretamente demarcada pela delimitação manual, utilizando como referencia outros bancos de dados existentes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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CARDOSO, C.A.; DIAS, H.T.C.; SOARES, C.P.B.; MARTINS, S.V. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Rio Debossan, Nova Friburgo-RJ. Revista. Árvore, Viçosa-MG, v.30, n.2, p.241-248, 2006.

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Site da Embrapa de SRTM: HTTP://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/