estudo da compartimentaÇÃo da microbacia hidrogrÁfica do ... · ficha catalográfica elaborada...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS PARA O
DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
ESTUDO DA COMPARTIMENTAÇÃO DA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO
RIO BANANEIRAS AUXILIADO POR GEOTECNOLOGIAS
Ouro Branco, MG Agosto de 2016
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LEANDRO MAGNO LOPES DA SILVA
ESTUDO DA COMPARTIMENTAÇÃO DA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO
RIO BANANEIRAS AUXILIADO POR GEOTECNOLOGIAS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável, da Universidade Federal de São João del-Rei, como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre.
Área de concentração: Tecnologias para o Desenvolvimento Sustentável Linha de Pesquisa: Estudos de Impactos e Avaliação de Sistemas Socioambientais
Orientador: Prof. Dr. Heraldo Nunes Pitanga Co-orientador: Prof. Dr. Rogério Antônio Picoli
Ouro Branco, MG Agosto de 2016
Ficha catalográfica elaborada pela Divisão de Biblioteca (DIBIB) e Núcleo de Tecnologia da Informação (NTINF) da UFSJ,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
S587eSilva, Leandro Magno Lopes da . ESTUDO DA COMPARTIMENTAÇÃO DA MICROBACIAHIDROGRÁFICA DO ALTO RIO BANANEIRAS AUXILIADO PORGEOTECNOLOGIAS / Leandro Magno Lopes da Silva ;orientador Dr. Heraldo Nunes Pitanga; coorientadorDr. Rogério Antônio Pícoli. -- Ouro Branco, 2016. 80 p.
Dissertação (Mestrado - Programa de Pós-Graduação emTecnologias para o Desenvolvimento Sustentável) --Universidade Federal de São João del-Rei, 2016.
1. Bacia hidrográfica. 2. Inundações. 3.Geomorfologia. 4. Modelagem. 5. Geotecnologias. I.Pitanga, Dr. Heraldo Nunes, orient. II. Pícoli, Dr.Rogério Antônio, co-orient. III. Título.
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“Deus nos concede, a cada dia, uma página de vida nova no livro do tempo. Aquilo que colocarmos nela, corre por nossa conta.”
Francisco Cândido Xavier
AGRADECIMENTOS
À Deus que sempre está comigo em todos os momentos. Aos meus pais (mãe in memorian), aos meus irmãos.
Aos amigos que me ajudaram de inúmeras maneiras: com incentivos, com palavras de apoio e ensinamentos.
Ao meu orientador Prof. Dr. Heraldo Nunes Pitanga, pela oportunidade e confiança depositada em mim, acreditando em meu potencial, sobretudo nos meus momentos de
fraqueza À Co-Orientação do Professor Dr. Rogério Antônio Pícoli, por ter me passado as
primeiras orientações do mestrado em grandes conhecimentos Ao Professor Dr. André Lincoln Barroso de Magalhaes, por me ensinar como ser um
pesquisador com destreza e incentivos em momentos de fraqueza. Aos professores do PPGTDS, pelo conhecimento compartilhado.
À UFSJ-CAP, pela oportunidade de cursar o mestrado.
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Sumário Resumo ........................................................................................................................... 7
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 9
1.1 Contextualização do problema ........................................................................... 9
1.2 Características físicas da área de estudo ............................................................ 12
1.3 Justificativa ........................................................................................................... 14
2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 16
2.1 Objetivo geral ...................................................................................................... 16
2.2 Objetivos específicos .......................................................................................... 16
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................. 17
3.1 Uso e ocupação do solo ....................................................................................... 17
3.2 Ciclo hidrológico e precipitações .......................................................................... 20
3.3 Bacia hidrográfica ................................................................................................. 21
3.4 Características das enchentes e inundações ....................................................... 23
3.5 Modelagem........................................................................................................... 28
3.6 Geomorfometria ................................................................................................... 29
3.7 Área e perímetro da bacia hidrográfica ................................................................ 30
3.8 Formas de bacias hidrográficas ........................................................................... 31
3.9 Sistema de drenagem .......................................................................................... 32
3.10 Hierarquia de bacias hidrográficas ..................................................................... 33
3.11 Padrões de drenagem ........................................................................................ 34
3.12 Fator de forma .................................................................................................... 35
3.13 Densidade de drenagem .................................................................................... 36
3.14 Índice de compacidade ...................................................................................... 38
3.15 Magnitude da rede de drenagem ....................................................................... 39
3.16 Declividade ......................................................................................................... 39
3.17 Comprimento do canal principal ......................................................................... 40
3.18 Tempo de concentração ..................................................................................... 41
3.19 Geotecnologias .................................................................................................. 41
3.20 Medidas Conservacionistas ................................................................................ 44
4 METODOLOGIA ......................................................................................................... 45
6
4.1 Considerações gerais ........................................................................................... 45
4.2 Levantamento bibliográfico .................................................................................. 50
4.3 Análise morfométrica da bacia hidrográfica ......................................................... 51
4.4 Técnicas de análise geomorfométrica .................................................................. 53
4.4.1 Declividade .................................................................................................... 53
4.4.2 Densidade de drenagem ................................................................................ 54
4.4.3 Índice de compacidade .................................................................................. 54
4.4.4 Hierarquia da Drenagem ................................................................................ 55
4.4.5 Magnitude da rede de drenagem ................................................................... 55
4.5 Técnicas de Geoprocessamento .......................................................................... 55
4.6 Dados de chuvas .................................................................................................. 56
5 RESULTADOS e DISCUSSÕES ................................................................................ 58
5.1 Características morfométricas do relevo .............................................................. 58
5.2 Declividade .......................................................................................................... 61
5.3 Densidade de drenagem ...................................................................................... 66
5.4 Fator de forma ...................................................................................................... 66
5.5 Hierarquia da drenagem ....................................................................................... 66
5.6 Tempo de concentração ....................................................................................... 67
5.7 Impactos derivados das inundações .................................................................... 67
6. Conclusões ................................................................................................................ 70
REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS ................................................................................ 71
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Resumo
As inundações, no distrito de Buarque de Macedo, localizado no município de
Conselheiro Lafaiete, estado de Minas Gerais, são eventos frequentes em períodos de
fortes chuvas. A microbacia localiza-se entre as bacias do Rio São Francisco e Rio Doce.
A vegetação local é de Cerrado e Mata Atlântica. A Microbacia hidrográfica do Alto Rio
Bananeiras possui uma área de 15,38 km². A pesquisa tem o objetivo de analisar os
eventos de inundações e seus impactos socioambientais. A metodologia empregada na
pesquisa contemplou a análise geomorfométrica da microbacia, que procurou verificar o
potencial de inundação em Buarque de Macedo, por meio de modelagens. Os valores
geomorfométricos foram os seguintes: Kc= 1,3; Kf=0,5; Tc=3,61 h e Dd=1,73 km/km. Os
mapas foram elaborados utilizando-se os softwares ArcGIS, em sua versão 10.1, e QGIS
2.8.1. Para os mapeamentos da declividade e da altimetria foi utilizada carta topográfica
do IBGE e base SRTM. Quanto à cobertura vegetal e ao uso do solo, foi elaborado mapa
de uso e ocupação do solo, a partir de imagens do Google Earth. Os dados de chuvas
foram obtidos da série histórica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET),
monitorando a média de chuvas no período de 2004 a 2014. A região onde se localiza o
município de Conselheiro Lafaiete tem uma pluviosidade média anual de 1.438 mm, com
estação seca nos meses de inverno e chuvosa concentrada nos meses de verão. A
pesquisa revelou importantes dados sobre a MBHARB, considerando-se os seus
aspectos geomorfológicos, os impactos socioambientais e a importância do poder
público na gestão do território, considerando-se, ainda, que o produto cartográfico e os
resultados da análise geomorfométrica foram utilizados como indicadores da
susceptibilidade de regiões frágeis da bacia a inundações.
Palavras-chave: Bacia hidrográfica, inundações, geomorfologia, hidrografia,
geotecnologias, modelos matemáticos, modelagem do relevo.
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Abstract
Floods in Buarque de Macedo district, located in the municipality of Conselheiro Lafaiete,
Minas Gerais State, are frequent events in periods of heavy rain. The watersheds is
located between the basins of the São Francisco and Rio Doce. The local vegetation is
Cerrado and Atlantic Forest. River Watershed of the Upper Rio Banana has an area of
15.38 km². The research aims to analyze the events of floods and their environmental
impacts. The methodology used in the research included the geomorphometric analysis
of the watershed, which sought to establish the potential for flooding in Buarque de
Macedo, through modeling. Geomorphometric values were as follows: Kc = 1.3; Kf = 0.5;
Tc = 3.61 h and Dd = 1.73 km / km. The maps were developed using the ArcGIS software,
in its version 10.1, and QGIS 2.8.1. For maps of slope and altimetry was used topographic
maps of the IBGE and SRTM base. As for the vegetation cover and land use, it was drawn
map of land use and occupation, from Google Earth images. The data of rainfall were
obtained from historical series of the National Institute of Meteorology (INMET),
monitoring the average rainfall from 2004 to 2014. The region where is located the city of
Hafizabad has an annual average rainfall of 1,438 mm, dry season in the winter months
and rainy concentrated in the summer period. The survey revealed important data on
upper Bananeiras River basin, considering its geomorphological aspects, social and
environmental impacts and the importance of government in land management,
considering also that the cartographic product and the results of geomorphometric
analysis were used as indicators of susceptibility of fragile regions of the basin to flooding.
Keywords: watershed, floods, geomorphology, hydrography, geotechnology,
mathematical models, relief modeling.
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1 INTRODUÇÃO
1.1 Contextualização do problema
O distrito municipal de Buarque de Macedo situa-se à foz da microbacia hidrográfica
do Alto Rio Bananeiras (MBHARB). Nos períodos compreendidos entre os meses de
outubro a março, ocorrem picos de fortes chuvas, resultando na elevação do nível de
água do Rio Bananeiras, canal principal que banha o distrito municipal, ocorrendo
inundações das várzeas e, consequentemente, atingindo casas e vias públicas.
Considerando as inundações e as enchentes como fenômenos naturais, o fator
preocupante surge quando o homem ocupa as margens dos cursos de água em áreas
suscetíveis às inundações.
A carência de pesquisas e de dados técnicos e científicos referentes ao meio físico
da paisagem sobre a microbacia em estudo pode ser um dos fatores que dificultam o
gerenciamento e planejamento urbano na identificação de áreas de riscos à inundação.
Diversos trabalhos de pesquisa apontam o mau uso e ocupação do solo como
geradores de impactos ambientais adversos, como, por exemplo, retirada da vegetação
nativa, pavimentação do solo, edificações em várzeas inundáveis, dentre outros fatores.
Considerando a bacia hidrográfica como uma área de captação natural da água de
precipitação (TUCCI, 2004) e a geomorfometria como uma forma de representação
matemática da forma do relevo (ROSS, 1990), tais aspectos contribuem com a geração
de variáveis que resultam em dados capazes de permitir a identificação do potencial de
inundação de uma microbacia hidrográfica (VILLELA; MATTOS, 1975). A
compartimentação geomorfológica de uma bacia hidrográfica tem fundamental
importância para se conhecer onde ocorrem as maiores tendências de concentração de
água das chuvas (AB’SABER, 1969).
Outro problema que ocorre na região de Conselheiro Lafaiete é a escassez de água,
em períodos de secas, e as inundações, no período das cheias, contraste que pode
representar um mau gerenciamento do recurso hídrico, em função do excesso de água
que se perde para rios mais caudalosos à jusante. Motivado por este contraste, a
MBHARB foi utilizada como objeto de estudo no presente trabalho, isso porque a bacia
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hidrográfica é uma área onde se pode observar com facilidade a variação do volume
hídrico e a intensidade das precipitações pluviais. Com isso, a hidrodinâmica pode ser,
então, melhor administrada, dependendo apenas da escala de análise da bacia
hidrográfica em questão (LIMA, 2010).
Diante do exposto, o objetivo da presente pesquisa é identificar alternativas sobre a
aplicação do geoprocessamento por meio de análise da geomorfometria da bacia
hidrográfica do alto Rio Bananeiras. A aplicação do geoprocessamento pode ser
representada por meio do uso das geotecnologias para análise espacial e estudo do
comportamento hídrico em compartimentos geomorfológicos por meio de imagens
orbitais, modelos matemáticos e dados obtidos por sensores remotos, dados estes que
poderão proporcionar um maior conhecimento da realidade do espaço geográfico na
área pesquisada.
A Hidrologia, como objeto de estudo, é um dos elementos principais de uma bacia
hidrográfica. É uma disciplina de fundamentos teórico, experimental e computadorizado,
tendo como suporte as bases cartográficas, alfanuméricas e probabilísticas. Partindo
deste princípio, é uma ciência que fornece suporte aos estudos de cheias, à formulação
de hipóteses e testes matemáticos que validam valores de representações cartográficas.
Ainda que a quantidade de água existente no planeta seja constante e o ciclo
hidrológico em nível global possa ser considerado como um sistema fechado, os
balanços hídricos quase sempre se aplicam a unidades hidrológicas que devem ser
tratadas como sistemas abertos. Assim, na prática, nos estudos envolvendo a questão
da disponibilidade de água, das enchentes e inundações, dos aproveitamentos hídricos
para irrigação, da geração de energia, dentre outros, adota-se a bacia hidrográfica como
unidade hidrológica, pois nela pode-se notar o equilíbrio do ciclo hidrológico (OLIVEIRA,
2011).
Considerando, ainda, a água como um bem de valor imensurável para a vida humana
e suas interações, grande parte dela é utilizada de forma irracional e não sustentável.
Este fato agrava-se ao passo que ocorre pela má distribuição dos recursos hídricos,
principalmente por intervenções antrópicas. Consequentemente, constata-se que a água
não se encontra à disposição e com qualidade para atender a todas as necessidades
humanas(ALVES; BENDA; CORRÊA, 2007).
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Nos períodos mais secos do ano, a região do município de Conselheiro Lafaiete vem
sofrendo com a crise hídrica e, consequentemente, tendo o uso de água racionado
(CIBAPAR, 2015). Nos anos de 2011 a 2015, por exemplo, o município de Conselheiro
Lafaiete se deparou com um contraste no tocante à disponibilidade de água e fortes
cheias em períodos de chuvas (G1 GLOBO, 2012). Nesse contexto, ressalta-se a
necessidade de emprego de pesquisas, tecnologias, planejamento e políticas
envolvendo o uso e a disponibilidade de recursos hídricos como forma de promover a
conservação e gestão das águas doces (BRAGA et al., 2005).
Conceitualmente, a bacia hidrográfica tem sido utilizada como unidade de gestão da
paisagem nas áreas relacionadas ao planejamento ambiental. Esse procedimento pode
ser realizado tendo como base o gerenciamento de bacias hidrográficas. Isso porque a
bacia hidrográfica é uma área onde se pode observar com facilidade a variação do
volume hídrico e a intensidade das precipitações pluviais.
A análise geomorfométrica corresponde a um conjunto de procedimentos que
caracterizam aspectos geométricos e de composição dos sistemas ambientais, servindo
como indicadores relacionados à forma, ao arranjo estrutural e à interação entre as
vertentes e a rede de canais fluviais de uma bacia hidrográfica (CHRISTOFOLETTI,
1999), que por sua vez evidenciam situações e valores que extrapolam as questões
hidrológicas e geomorfológicas, como é o caso das inundações.
Atualmente, a caracterização morfométrica de bacias hidrográficas é feita por meio
de estudo do relevo em ambiente de Sistema de Informações Geográficas (SIG). Deste
modo, a utilização do SIG na análise espacial e modelagem do relevo torna-se uma
poderosa ferramenta de apoio ao planejamento ambiental (SANTOS, 2009).
Com base no trabalho de Antonelli; Thomaz (2007), a interação de dados
morfométricos permite a diferenciação de áreas homogêneas na bacia hidrográfica.
Estes parâmetros podem apresentar indicadores físicos específicos para um
determinado local, de forma a classificar as alterações ambientais.
As características físicas de uma bacia hidrográfica podem ser observadas por meio
de SIG, através de imagens orbitais obtidas por sensores remotos, cartas topográficas e
mapas de hidrografia (SILVA, 2003). As principais características morfológicas
registradas em estudos se referem às seguintes variáveis: área, perímetro, forma da
bacia (coeficiente de compacidade e fator de forma), sistema de drenagem (ordem e
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densidade de drenagem) e declividade das vertentes (OLIVEIRA; CRESTANI; ALMEIDA,
2011). Constata-se que estudos de parâmetros morfométricos aplicados a bacias
hidrográficas podem contribuir para o melhor gerenciamento no uso e ocupação do solo
em áreas “denominadas de risco” (TUCCI, 2004).
Dentro dessa perspectiva, o presente trabalho de pesquisa visa aplicar e avaliar
métodos e técnicas de análise morfométrica do relevo com o propósito de subsidiar
pesquisas e fomentar a ação de organizações governamentais e não governamentais
com dados técnicos e científicos que permitam a identificação de áreas de risco de
inundação na MBHARB, bem como em outras bacias hidrográficas similares.
1.2 Características físicas da área de estudo
O Município de Conselheiro Lafaiete, localizado a 98 km da capital do estado de
Minas Gerais, Belo Horizonte, está compreendida entre as regiões da Zona da Mata e
Campo das Vertentes (IGAM,2003). Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE, 2015), o município tem população estimada, no ano de 2015, em
125.421 habitantes. A demanda no consumo diário de água em 2015 é de 335L/s de
acordo com Agência Nacional das Águas (ANA, 2015).
A microbacia hidrográfica do Alto Rio Bananeiras (MBHARB) localiza-se na região
Sul do município de Conselheiro Lafaiete, região do Alto Paraopeba, estado de Minas
Gerais (Figura 1).
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Figura 1: Mapa de localização da microbacia hidrográfica do Alto Rio Bananeiras
(MBHARB).
Fonte: IBGE, 2015
A MBHARB é uma importante bacia, por compreender duas grandes bacias
hidrográficas: a Bacia do Rio São Francisco e a Bacia do Rio Doce (IGAM, 2003). A
MBHARB, quanto as suas características morfométricas, possui uma área de 15,38Km²,
com padrão de drenagem dentrítico, sendo classificada como bacia de 3ª ordem,
utilizando-se o método de Strahler, apresentado por Christofoletti (1980).
A região em estudo apresenta clima quente e temperado. Existe uma pluviosidade
significativa ao longo do ano em Conselheiro Lafaiete. Mesmo o mês mais seco ainda
assim tem muita pluviosidade. De acordo com a Köppen e Geiger (CLIMATE-
DATA.ORG, 2015), o clima é classificado como Cfb. 19,3 °C é a temperatura média. A
região onde se localiza o município de Conselheiro Lafaiete tem uma pluviosidade média
anual de 1.438 mm, com estação seca nos meses de inverno e chuvosa concentrada
nos meses de verão, com características típicas para o Estado de Minas Gerais
(CLIMATE-DATA.ORG, 2015).
A microbacia hidrográfica à qual pertence a área de estudo é drenada pelo rio
Bananeiras, que pertence à bacia do rio Paraopeba, afluente do rio São Francisco
(IGAM,2003).
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A vegetação é discriminada como ecótono, compreendida entre os biomas de
Cerrado e Mata Atlântica, e a sua geomorfologia apresenta topografia irregular,
caracterizada como mares de morro (ALVIM et al.,2012).
Os fragmentos florestais do bioma Mata Atlântica encontram-se muito
fragmentados, o que indica uma região fortemente antropizada. A vegetação é um
elemento do meio natural muito sensível às condições e tendências da paisagem,
reagindo distinta e rapidamente às variações (SANTOS, 2009).
A Mata Atlântica é um dos biomas brasileiros mais afetados pelas atividades
antrópicas, possuindo grande número de espécies endêmicas, onde muitas delas
encontram-se em extinção, assim como o Cerrado é um bioma com grande variedade
de espécies endêmicas e vem sofrendo considerável perda de habitat (LIMA, 2008).
Existe uma grande diversidade de habitats que determinam uma notável
alternância de espécies. Além dos aspectos ambientais, o Cerrado tem grande
importância social, pelo extrativismo dos recursos florestais em pequenas comunidades
(PAESE et al., 2012).
O relevo que compõe a MBHARB possui topografia irregular característica de
mares de morro. A região de estudo encontra-se sobre o Complexo do Espinhaço, com
formação litológica de quartzitos. O ponto de maior altitude é 1.157 metros, onde está
localizado o interflúvio entre a bacia hidrográfica do Rio Doce e a bacia do Rio São
Francisco (SILVA, 2014).
A microbacia está compreendida entre duas classes de solos: Latossolo Vermelho
Amarelo e Cambissolo Háplico (FEAM, 2010). Os Latossolos são solos mais profundos
e desenvolvidos e estão em muitas áreas antes ocupadas pela Mata Atlântica. Já os
Cambissolos são solos com fragmentos de rochas e minerais primários pouco alterados
ou horizonte incipiente dentro de 200 cm a partir da superfície (LEPSCH, 2013).
1.3 Justificativa
Nos últimos anos, a comunidade do distrito de Buarque de Macedo vem sofrendo
com as inundações às margens do Rio Bananeiras. Quando acontecem estas
inundações, as ruas e casas dessa comunidade são tomadas pela elevação da água da
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calha do rio, impondo aos seus moradores consideráveis prejuízos socioeconômicos, os
quais se somam aos danos impostos aos meios físico e biótico.
Portanto, diante da legislação ambiental Lei nº 9.433/1997 e ordenamento territorial
Lei 10.257/2001, faz-se necessário o adequado planejamento e gestão dos recursos
hídricos no âmbito de uma bacia hidrográfica, evitando ocupações antrópicas às
margens dos corpos hídricos e favorecendo a proteção da cobertura vegetal conforme
Lei nº 12.651/2012. Desta forma, evita-se o assoreamento dos mananciais, restringindo
a alteração da dinâmica natural da drenagem da microbacia, atendendo aos requisitos
dos planos diretores municipais e à legislação ambiental, como o Código Florestal e o
Código das Águas.
Os planos diretores municipais, seguindo diretrizes do Estatuto da Cidade, devem
prever mapeamento de áreas de riscos ambientas com o objetivo de mitigar e/ou reduzir
o impacto ambiental local, bem como os impactos de vizinhanças.
O emprego de métodos, baseados em dados derivados da aplicação de ferramentas
geotecnológicas, pode dar suporte à proposição das necessárias medidas de
planejamento e gestão por meio do estudo morfométrico do relevo. As métricas geradas
poderão ser aplicadas em modelagens que visam identificar regiões frágeis a inundações
e promover o mapeamento de áreas com ocupações irregulares, conforme estabelece a
legislação que rege o uso e ocupação do solo. Assim, o poder público tem melhores
condições de fiscalização e tomadas de decisões sobre o gerenciamento do uso do solo.
Nesse trabalho, a compartimentação da microbacia tem o objetivo de contribuir com
a geração de dados cartográficos e geomorfológicos que poderão subsidiar pesquisas
científicas, trabalhos técnicos e o poder público em suas tomadas de decisão.
Os produtos gerados pela pesquisa poderão ser utilizados pelo poder público quanto
ao gerenciamento do uso do solo, bem como para a elaboração de leis e a alteração da
legislação em vigor. Desta forma, os métodos aplicados poderão tornar-se instrumentos
de apoio no planejamento e gestão da MBHARB, bem como em outras bacias
hidrográficas, por meio de medidas conservacionistas.
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2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
O presente trabalho tem como objetivo geral a aplicação de modelos matemáticos
e computacionais na compartimentação da microbacia hidrográfica do Alto Rio
Bananeiras, visando identificar fatores que contribuem com as inundações no distrito
municipal de Buarque de Macedo.
2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos dessa pesquisa, visando o entendimento do objetivo geral, são:
Conhecer as variáveis de geoformas por meio da compartimentação
geomorfológica (morfometria) da microbacia hidrográfica do Alto Rio Bananeiras;
Aplicar modelos matemáticos para estudos hidrológico e geomorfológico, com o
objetivo de verificar a eficiência dos modelos propostos pela literatura e já
utilizados em outros trabalhos de pesquisa;
Utilizar modelagem computacional para geração de Modelos Numéricos do
Terreno (MNTs) e de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) para o estudo da
declividade e da topografia da área de estudo com auxílio das geotecnologias;
Relacionar dados geomorfométricos com dados de chuvas, procurando verificar
as causas das inundações em Buarque de Macedo;
Estudar a geomorfologia da microbacia e sua relação com as águas superficiais,
visando subsidiar políticas públicas quanto ao melhor gerenciamento de uso e
ocupação do solo na microbacia hidrográfica do Alto Rio Bananeiras, bem como
em outras bacias e microbacias;
Identificar áreas com riscos de inundação e impactos socioambientais.
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3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Nesse tópico, serão apresentados conceitos básicos que servem para subsidiar o
entendimento teórico dos temas abordados no desenvolvimento da pesquisa.
3.1 Uso e ocupação do solo
Apesar da economia e ecologia serem expressões de origem semântica e
semelhantes (PHILIPPE; ALVES, 2005), a utilização dos recursos naturais como produto
rentável economicamente é a grande responsável por todo o tipo de degradação
ambiental do planeta, desde o surgimento da espécie humana (VEIGA, 2009).
Philippe; Alves (2005) transcrevem um trecho bíblico onde o próprio Deus afirma
a Noé e a seus filhos (BÍBLIA,Gênesis 9:1-8):
“Sede fecundos, multiplicai-vos e enchei a terra. Pavor e medo de vós virão sobre todos
os animais e sobre todas as aves dos céus; tudo que se move sobre a terra e sobre todos
os peixes do mar nas vossas mãos serão entregues. Tudo que se move e vive ser-vós-
a para alimento; como vos dei a erva verde, tudo vos dou agora.”
Na idade média, o Direito Romano levava em conta que os recursos terrestres
eram considerados infinitos e inesgotáveis, contudo, após a Revolução Industrial na
Inglaterra a partir de 1975, as maiores explorações dos recursos naturais e o aumento
da densidade demográfica contribuíram para o consumo acelerado de bens de consumo,
incentivado por uma economia ascendente, numa enorme escala produtiva (MACHADO,
1995).
Na década de 1960, os primeiros trabalhos científicos do Clube de Roma e do
Movimento da Contracultura foram elementos importantes para a criação do Direito
Ambiental Internacional no ano de 1972 (GRANZIERA, 2011). Machado (1995) ressalta
o avanço na legislação brasileira na esfera federal, onde a questão ambiental foi tratada
com maior rigor após a compilação da Constituição Federal de 1988.
A Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433/97) apresenta diretrizes
quanto aos usos múltiplos da água de forma racional e consciente (BRASIL, 1997). A lei
supracitada orienta para o melhor gerenciamento dos recursos hídricos e propõe que as
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bacias hidrográficas sejam utilizadas como unidades territoriais para aplicação de
políticas públicas quanto ao uso do solo (GRANZIERA, 2011).
De acordo com a Lei 12.651/12, que institui o “Código Florestal” brasileiro, o
gerenciamento das bacias hidrográficas, de uma forma geral, fica submetido às esferas
de governo estadual e federal por meio de comitês e agências de bacias hidrográficas.
Na esfera de governo municipal, fica estabelecida a criação de consórcios e associações.
As bacias hidrográficas têm grande importância ambiental, e, desta forma, é
preciso conhecer sua formação, constituição e dinâmica (GUERRA; MARÇAL, 2006). O
Código Florestal dispõe de diretrizes para proteção da flora e fauna, estabelecendo
regras para preservação de Áreas de Preservação Permanente (APP), considerando a
importância da preservação das florestas como proteção do solo e estabilidade de
encostas, evitando o carreamento de sedimentos para calhas dos rios, processo que
provoca assoreamentos e compromete o sistema de drenagem.
O Art. 4º da lei supracitada estabelece a proteção dos mananciais, sendo restrita
qualquer intervenção num raio de 50 metros das nascentes e 30 metros em margem
média de cursos de água com até 10 metros de largura (BRASIL, 2012). Essas medidas
conservacionistas contribuem ainda com a proibição da ocupação de pessoas em áreas
inundáveis, visando à proteção destas zonas frágeis.
Quanto ao ordenamento territorial, a Lei 10.257/01 cria o Estatuto da Cidade que
tem fundamental importância na organização do espaço (SANTOS, 2009). Em seu Art.
4º, alínea “a”, diz:
“O Plano Diretor é um instrumento básico para uma política de desenvolvimento
e garantia de qualidade de vida no município. Destaca-se por enfocar comunidades
humanas, o uso e ocupação de terras.”
O Estatuto da Cidade estabelece que todo município com população acima de
20.000 habitantes deve elaborar seu Plano Diretor (BRASIL, 2001). Por meio do Plano
Diretor, as cidades devem identificar áreas de risco às inundações, onde o uso de
modelos e estudos morfométricos pode constituir ferramenta de auxílio na identificação
das áreas vulneráveis, como é o caso da MBHARB.
Carvalho; Damascena (2013) discorrem sobre a seriedade da Lei 12.608/12 que
institui a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil (PNPDEC), ressaltando a
19
importância no manejo das bacias hidrográficas, na proteção ambiental e na identificação
de áreas de risco de inundação. O Art. 3 da lei determina a seguinte atribuição:
“A PNPDEC abrange as ações de prevenção, mitigação, preparação, resposta e
recuperação voltadas à proteção e defesa civil.
Parágrafo único. A PNPDEC deve integrar-se às políticas de ordenamento territorial,
desenvolvimento urbano, saúde, meio ambiente, mudanças climáticas, gestão de
recursos hídricos, geologia, infraestrutura, educação, ciência e tecnologia e às demais
políticas setoriais, tendo em vista a promoção do desenvolvimento sustentável.”
É importante realçar que, de acordo com a Lei Federal nº 11.445/07, Plano
Municipal de Saneamento Básico (PMSB), em sua alínea “d”, Inciso “I”, Artigo 3º:
“...drenagem e manejo das águas pluviais urbanas: conjunto de atividades, infra-
estruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de
transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento
e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas”.
Ressalta-se, também, que a Lei 11.445/07, que institui o Plano Municipal de Saneamento
Básico, regulariza e indica diretrizes quanto à drenagem pluvial, dentre outras
providências, sugerindo a necessidade do planejamento e gestão pública quanto ao
manejo de bacias hidrográficas.”
Assim sendo, o Plano Municipal de Saneamento Básico (PMSB) tem como objetivo
a conservação das bacias hidrográficas (SANTOS, 2009). O PMSB estabelece diretrizes
sobre a importância da drenagem pluvial, que, quando mal dimensionada, torna-se um
dos principais fatores causadores de inundações.
Por meio da macrodrenagem, observam-se áreas do relevo onde há maior
concentração de águas das chuvas e, consequentemente, podem ter suas vazões
controladas por meio de amortecimentos das cheias que podem ser desenvolvidos
através de outros estudos mais aprofundados, como o de Ohnuma (2005), que
desenvolveu pesquisas afim de avaliar o reuso de água pluvial e o controle da drenagem,
cujo objetivo é a recuperação ambiental da microbacia do alto Tijuco Preto, município de
São Carlos, em São Paulo. Outra vantagem do armazenamento da água das chuvas é
o uso da água para o abastecimento público em períodos de secas.
20
Ainda assim, no Brasil, verifica-se uma importante diferença entre a ação e o discurso
das organizações sociais ambientalistas e a produção científica de instituições de
pesquisa que atuam na área de “ciência ambiental”. De fato, a superação do discurso
ambientalista parece avançar bem mais lentamente do que se poderia esperar. Talvez,
seja por falta de instrumentos e ferramentas de gestão para o reconhecimento do
território, como dados técnicos e cartográficos.
3.2 Ciclo hidrológico e precipitações
O Ciclo Hidrológico (Figura 2) é o fenômeno de circulação da água na superfície,
subsuperfície terrestre e atmosfera, impulsionado, fundamentalmente, pela energia solar
associada à gravidade e à rotação terrestre (TEIXEIRA et al., 2000).
Precipitação é entendida em hidrologia como toda água proveniente do meio
atmosférico que atinge a superfície terrestre. Neblina, chuva, granizo, saraiva, geada,
orvalho e neve são formas diferentes de precipitações atmosféricas. O que diferencia
essas formas de precipitação é o estado em que a água se encontra (LINSLEY;
FRANZINI, 1978). A disponibilidade de precipitação numa bacia durante o ano é fator
determinante para quantificar, entre outros, as necessidades de irrigação de culturas,
abastecimentos público e industrial. A determinação da intensidade da precipitação é
importante para o controle da inundação e erosão do solo exposto por retirada da
vegetação; outro fator importante é a capacidade que a chuva tem na produção do
escoamento superficial.
As características principais da precipitação são, no seu total, duração e
distribuições temporal e espacial. O total precipitado não tem significado se não estiver
ligado a uma duração, por exemplo, 100 mm pode ser pouco em um mês, mas é muito
em um dia ou mais ainda em 1 hora. A ocorrência da precipitação é um processo
aleatório que não permite uma previsão determinística com grande antecedência
(BRUBACHER; OLIVEIRA; GUASSELLI, 2011).
21
Figura 2: Esquema representativo do ciclo hidrológico. Fonte: Teixeira et al., 2000.
3.3 Bacia hidrográfica
O Artigo 5, inciso III da RESOLUÇÃO CONAMA Nº 001, de 23 de janeiro de 1986,
define a bacia hidrográfica como limites geográficos. A Política Nacional de Recursos
Hídricos, instituída pela Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997, incorpora princípios e
normas para a gestão de recursos hídricos, adotando a definição de bacias hidrográficas
como unidade de estudo e gestão.
De acordo com Christofoletti (1980), a bacia hidrográfica é definida como sendo a
área drenada por um determinado rio ou um conjunto de rios. A rede de drenagem ou
bacia hidrográfica é composta por um curso principal e seus tributários. Uma bacia
hidrográfica é limitada por divisores de águas ou divisores topográficos (Figura 3). Esses
são denominados como interflúvios, ou seja, as partes de maior altitude do relevo que
separam a drenagem entre outras bacias adjacentes (VILLELA; MATTOS, 1975).
Entre os divisores topográficos ou divisores de águas é onde a concentração das
águas das chuvas acontece (Figura 3), conforme a geomorfologia da bacia hidrográfica
ou microbacia. A forma geométrica representada topograficamente da bacia indica a
captação de águas das chuvas, podendo ser maior ou menor em eventos de picos de
fortes chuvas, o que pode provocar a inundação pela elevação da calha do rio principal
na foz da bacia.
22
Figura 3: Representação dos divisores de águas de uma bacia hidrográfica. Fonte: Villela; Mattos, 1975.
Por meio dos interflúvios, delimitam-se as bacias hidrográficas, podendo ser em
diferentes tamanhos. Para Faustino (1996), a microbacia possui toda sua área com
drenagem direta ao curso principal de uma sub-bacia, sendo que várias microbacias
formam uma sub-bacia (Figura 4). Quantitativamente, considera-se a área de uma
microbacia como sendo inferior a 100 km², ao passo que as sub-bacias possuem áreas
maiores que 100 km² e menores que 700 km².
Figura 4: Representação de linha divisora de águas ou interflúvio. Fonte: Grotzinger; Jordan, 2013.
De acordo com Santos (2009), a bacia hidrográfica é reconhecida como uma
unidade de planejamento. Neste sentido, as bacias hidrográficas são tratadas como
unidades geográficas, onde os recursos naturais se integram. Sendo assim, é um limite
23
para o ordenamento territorial onde se observam as características ambientais, sociais
e econômicas.
Para um melhor manejo e manutenção da bacia, deve-se levar em consideração
a interação do homem com a natureza, pois toda ocorrência de eventos em uma bacia
hidrográfica, seja de origem antrópica ou natural, interfere na dinâmica da paisagem.
Grande parte dos sedimentos é transportada pelos cursos d’água que drenam a
bacia hidrográfica. Portanto, qualquer alteração numa bacia hidrográfica vai ter
conseqüências diretas ou indiretas sobre os canais fluviais. Os processos de erosão do
solo vão fazer com que o escoamento superficial transporte os sedimentos para os
canais que drenam a bacia, onde parte é carreada e outra parte depositada, provocando
assoreamento dos cursos d’água (ARAÚJO; ALMEIDA; GUERRA, 2005).
Santos (2009) ressalta a importância da cobertura vegetal na manutenção e
conservação do solo, evitando processos erosivos e desprendimentos de sedimentos
que depositam no fundo dos rios, represas e lagoas, provocando assoreamento.
Os assoreamentos são responsáveis pela redução da capacidade de drenagem
dos cursos de água, em função da diminuição da profundidade dos canais. Assim, a
água se espalha nas planícies de inundações, aumentando a lâmina de água na
desembocadura do canal principal (ALVES, 2015), contribuindo, desta forma, com as
inundações em curto prazo de tempo.
3.4 Características das enchentes e inundações
As enchentes ocorrem por meio de ocupação do leito menor do rio, enquanto as
inundações ocorrem quando o escoamento atinge níveis superiores ao leito menor,
atingindo o leito maior (Figura 5). As cotas do leito maior identificam a magnitude da
inundação e seu risco. Os impactos sociais acontecem quando a água invade ruas,
casas, escolas, enfim, edificações com ocupações antrópicas. Os maiores problemas
decorrem das perdas materiais, afetando os aspectos socioeconômicos das famílias que
ocupam áreas frágeis de inundação, que geralmente são pessoas de baixa renda. Outra
questão é o comprometimento da saúde pública por questões sanitárias provocadas pela
contaminação da água da chuva com esgotamento sanitário (TUCCI, 2008).
24
Figura 5: Representação da elevação do nível da água no rio.
Fonte: Tucci, 2008.
Ao exceder a cota da várzea do rio, as águas alcançam a elevação de suas
margens, preenchendo toda área do talvegue, caracterizando o fenômeno denominado
de enchente. Quando ocorrem chuvas mais intensas e a água supera a cota máxima do
talvegue, provocando o transbordamento do leito, este fenômeno denomina-se
inundação (TRENTIN; ROBAINA; SILVEIRA, 2013).
Tanto a enchente quanto a inundação são considerados fenômenos naturais, que
ocorrem, geralmente, quando acontecem chuvas fortes e intensas. O problema surge
quando ocorre a ocupação de pessoas que constroem moradias às margens dos rios,
onde em muitos casos, essa ocupação, se faz por questões políticas, econômicas e
culturais, assim, a comunidade fica submetida à margens de riscos de impactos
socioambientais.
Uma das maiores dificuldades quanto à prevenção dos impactos pluviais pode
estar ligada ao fato de que toda a estrutura urbana é “planejada” usando como parâmetro
apenas o estado médio dos fenômenos meteorológicos, desconsiderando as
discrepâncias que fazem parte do clima e que fatalmente ocorrem (GONÇALVES, 2003).
Diversos fatores podem intensificar o transbordamento das águas dos rios, como
retirada da cobertura vegetal nas margens dos rios, em encostas e topos de morro e a
pavimentação do solo. Estas práticas resultam no aumento da impermeabilidade do solo,
reduzindo a infiltração de água no mesmo, bem como aumentando a velocidade do
escoamento superficial (CHRISTOFOLETTI, 1980).
A interferência na paisagem natural, como construções em vertentes íngremes e
retirada da cobertura vegetal, contribui, consideravelmente, com impactos sociais,
econômicos e ambientais. Ao se construir em áreas íngremes, pode ocorrer risco de
escorregamento do solo, comprometendo a vida das pessoas, bem como contribuindo
25
com a degradação do solo por associar-se com a retirada da cobertura vegetal,
aumentando o desprendimento de sedimentos da estrutura do solo. Associado às águas
das chuvas, estes sedimentos depositam-se no fundo dos vales, comprometendo a
dinâmica natural da drenagem (GUERRA; MARÇAL, 2006).
Os denominados desastres naturais provocados por inundações surgem quando
uma região habitada é atingida pelo excesso de água transbordada das calhas dos rios
(TUCCI, 2008).
A população de maior poder aquisitivo tende a habitar em locais seguros, ao
contrário da população carente que ocupa áreas de maior risco no período de cheias.
Quando a frequência de inundação é baixa, a população ganha confiança e despreza o
risco, aumentando os investimentos, tornando as áreas inundáveis mais densas.
Geralmente, a enchente assume características catastróficas, quando excede o leito
maior, caracterizando a inundação (NEVES, 2008).
As ocupações em áreas de risco podem ser evitadas por meio dos planejamentos
governamentais (TUCCI, 2004), atenuando a fiscalização da ocupação do solo,
principalmente as ocupações previstas pela legislação. Levando em conta que a
ocupação já tenha ocorrido, fazem-se necessárias medidas que controlam ou minimizam
os eventos de impactos provocados pelas inundações.
Segundo Tucci (2008), as administrações públicas, em geral, não estão
preparadas técnica e financeiramente para planejar e controlar esses impactos, já que
os recursos hídricos são, normalmente, tratados de forma setorizada (energia elétrica,
abastecimento urbano e tratamento de esgoto, irrigação e navegação), sem que haja
maior interação na administração e seu controle. A regulamentação do impacto
ambiental envolve o controle da ação do homem sobre o meio ambiente e não a
prevenção e controle de enchentes.
Os municípios foram pressionados a estabelecerem o Plano Diretor Municipal, o
qual, na sua quase totalidade, não contempla os aspectos de prevenção contra a
ocupação dos espaços de risco de enchentes. Entre os grandes entraves em pesquisas
relacionadas a monitoramentos e mapeamentos no Brasil, encontra-se a falta de dados
em escala adequada para estudos locais.
26
Considerando as enchentes e inundações fenômenos naturais ou não, os
impactos socioambientais provocados por inundações em comunidades ribeirinhas
surgem quando há perdas ambientais, econômicas e materiais (SILVA, 2004). Quando
ocorre a remoção das pessoas e pertences materiais, acaba-se gerando transtornos
emocionais.
Os impactos ambientais podem ser denominados positivos e negativos. No caso
de impactos positivos, pode-se citar a recuperação das matas ciliares, a limpeza de rios
e o replantio de árvores, bem como a criação de espaços verdes em grandes centros
urbanos. Os impactos positivos colaboram para reconstituir o meio, para o retorno de
espécies nativas e para melhoria da qualidade de vida de todos os envolvidos (LIMA,
2008).
Já os impactos ambientais negativos são os que estão em maior evidência por se
tratar de ações adversas e que contrariam os princípios da natureza. Estes impactos são
fortemente veiculados por meios de comunicação e movimentos ambientalistas. Alguns
casos de impactos ambientais negativos são a poluição dos rios, desmatamentos,
ocupação antrópica em áreas de preservação ambiental, os quais, em geral, possuem
uma grande dimensão (GUERRA; MARÇAL, 2006).
Os impactos ambientais podem estar relacionados à natureza, sociedade e
economia. Partindo dos princípios da sustentabilidade, o meio ideal é aquele que tem
uma interação equilibrada. Quando acontecem impactos adversos provocados pela
inundação em regiões ocupadas por pessoas, ocorrem diversos fatores que atingem os
meios biótico, social e econômico (SANTOS, 2009).
Considerando uma bacia hidrográfica uma unidade de integração dos meios
supracitados, a alteração biológica acontece quando a área inundada afeta o habitat de
animais pela invasão de água, bem como a questão da supressão da vegetação. Aliado
a este impacto, os aspectos social e econômico estão muito ligados em função das
perdas materiais, culturais, agricultura, criação de animais, perdas de pertences
materiais, como móveis, eletrodomésticos e outros. A respeito do ocorrido no ribeirão
Quilombo na região metropolitana de Campinas, desde 1990, a região sofre com
constantes impactos provocados pelos picos de chuvas que formam inundações no
município de Campinas e outros municípios à jusante (LIMA, 2012).
27
Outro fator que envolve os impactos socioambientais no momento das inundações
é a contaminação por doenças pela veiculação hídrica, como leptospirose, cólera, entre
outros (NEVES, 2008). Diante da situação de risco em áreas ocupadas pelo homem às
margens dos rios, foram criadas algumas medidas de controle de cheias, visando
eliminar e/ou reduzir os impactos socioambientais. As medidas de controle de cheias
podem ser do tipo estrutural e não estrutural (TUCCI, 2004).
Tradicionalmente, o gerenciamento de riscos associados a inundações é feito
enfatizando-se a realização de medidas estruturais, tais como canalização, retificação
dos corpos d’água, construção de barragens de controle de cheias. Apesar dos altos
custos financeiros e tempo envolvidos em ações como estas, via de regra, elas se
mostram insuficientes para solucionar os problemas relacionados (TUCCI, 2004).
Para Gonçalves (2003), as ações não estruturais procuram organizar a ocupação
territorial, o comportamento de consumo das pessoas e as atividades econômicas. Daí
a importância da adoção de medidas não-estruturais como procedimento complementar
no gerenciamento de riscos associados a inundações.
A adoção destas medidas pode significar mudanças importantes no sistema de
gestão de políticas públicas, aliada a diferentes setores da sociedade por intermédio de
parcerias que integrem população, poder público, iniciativa privada e institutos de
pesquisa, com o objetivo de encontrar soluções mais efetivas.
Como medida não-estrutural, destaca-se um sistema de monitoramento e alerta
de inundações, o qual permitiria avaliar em tempo real a probabilidade de sua ocorrência,
em determinada área. Este sistema poderia também auxiliar os órgãos competentes do
poder público a elaborar seus planos de ações para minimizar os riscos e prejuízos
associados a inundações, evitando grande parte dos perigos de vida e transtornos que
acometem, frequentemente, a população atingida (SANTOS, 2009).
Em um planejamento consistente de ações de melhoria e controle dos sistemas
de drenagem, deve estar prevista uma combinação adequada de recursos humanos e
materiais, e deve haver um balanceamento harmonioso entre medidas estruturais e não
estruturais (CANHOLI, 2015).
28
3.5 Modelagem
Em julho de 1977, no Instituto de Mecânica Fluvial da Universidade do Colorado,
foram realizadas palestras abordando a temática da modelagem de rios, que resultaram
em uma obra intitulada “Modeling of Rivers”. O objetivo da obra consistiu em apresentar
o conhecimento disponível relacionado a diversas categorias de modelagem fluvial
(SHEN,1979).
Diversos modelos são descritos na obra supracitada, tais como os modelos
matemáticos por meio de equações e os modelos digitais em ambientes computacionais.
Os modelos em maior evidência relacionam-se à previsão de cheias, à morfologia de
canais fluviais, à análise de bacias hidrográficas, dentre outros. Os modelos vêm sendo
cada vez mais utilizados para obtenção de dados e previsões de catástrofes
(CHRISTOFOLETTI, 1999).
Para investigar as características das diversas formas de relevo, as bacias
hidrográficas se configuram como feições importantes, principalmente no que se refere
aos estudos de evolução do modelado da superfície terrestre. Entretanto, a maioria dos
trabalhos científicos acerca de bacias hidrográficas evidencia, qualitativamente, os
aspectos de forma que, em geral, são insuficientes para a identificação de
homogeneidades, no que diz respeito aos fatores que influenciam as formas de relevo.
Assim, é evidente a necessidade do emprego de métodos quantitativos para
estudos dessa natureza. Esses parâmetros podem revelar indicadores físicos
específicos para determinado local, de forma a qualificarem as alterações ambientais
(ALVES; OLIVEIRA; SOUZA, 2015). As métricas hidrológicas para definição de
parâmetros aplicados aos modelos matemáticos são geradas em ambiente SIG, em que
se relaciona a forma geométrica do relevo com a drenagem superficial no interior da
bacia hidrográfica.
A quantificação da disponibilidade hídrica serve de base para os projetos de
planejamento dos recursos hídricos, como ocorrido na bacia do rio Sapê, localizada na
cidade de Niterói no estado do Rio de Janeiro, como apresentado nos estudos de Costa,
Martins; Leão (2012), na bacia da Cachoeira das Pombas, em Guanhães no estado de
Minas Gerais (DIAS et al.,2006) e no município de Alfredo Chaves, estado do Espírito
Santo, que é frequentemente atingido pelas enchentes do rio Benevente (GEOBASES,
29
2007). Estes municípios sofrem constantemente com inundações em áreas urbanizadas
no interior das bacias hidrográficas.
Desta forma, o conhecimento das características morfométricas pode garantir
maior eficiência das intervenções que venham a ser realizadas na bacia, facilitando o
seu planejamento, de modo a minimizar impactos ambientais e desastres naturais
(CARELLI; LOPES, 2011).
Os modelos computacionais proporcionam simulação das formas do relevo, bem
como aquisição de medidas precisas em curto prazo de tempo. Estes procedimentos,
associados a aplicações de modelagem matemática, resultam em parâmetros que
definem o grau de risco de inundação de bacias hidrográficas em função do escoamento
superficial das águas das chuvas (BORGES et al., 2007).
3.6 Geomorfometria
A geomorfometria refere-se ao estudo do relevo em um contexto numérico,
fundamentado na mensuração de características geométricas da configuração
tridimensional da superfície do terreno (VALERIANO, 2007). Por um enriquecimento nos
recursos de análise de dados topográficos, o termo geomorfometria tem sido cada vez
mais utilizado em estudos de elevação de terreno para melhor compreensão da
topografia, sendo muito aplicado em Sistemas de Informação Geográfica (VALERIANO,
2002).
O mapeamento geomorfológico ou a compartimentação geomorfológica tem por
finalidade a representação do relevo quanto às suas formas (OLIVEIRA; CRESTANI;
ALMEIDA, 2011). O emprego da morfometria constitui uma importante ferramenta para
estudos de bacias hidrográficas e na análise de vertentes (BORGES et al., 2007).
A dinâmica sistêmica das bacias hidrográficas, por compor uma integração
complexa com uma grandeza de inter-relações, tem sido estudada por diversos autores.
Sendo assim, o esclarecimento de alguns conceitos torna-se fundamental para
embasamento do estudo em bacias hidrográficas.
Guerra; Cunha (2000) compreendem a bacia hidrográfica como “uma rede de
drenagens, interligada pelos divisores topográficos, onde cada uma delas drena água,
30
material sólido e dissolvido para uma saída comum ou ponto terminal, podendo ser outro
rio de hierarquia igual ou superior, lago, reservatório ou oceano”.
Conforme Lima (1996), o comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é
determinado pelas características morfológicas que, associadas às chuvas, são fatores
determinantes em zonas suscetíveis a inundações nas partes mais baixas da bacia
hidrográfica.
Com a finalidade de compreender as relações existentes entre os processos
hidrológicos de uma bacia hidrográfica, torna-se necessário expressar as características
da bacia em termos quantitativos.
A análise morfométrica de bacias hidrográficas configura-se em uma abordagem
quantificada da rede de drenagem. Através de procedimento sistemático e racional, as
formas de relevo da bacia hidrográfica podem ser mensuradas (CRISTOFOLETTI,
1980).
De acordo com Castro; Carvalho (2009), as especificidades geomorfométricas
revelam parâmetros morfológicos que demonstram os indicadores físicos da bacia,
caracterizando suas homogeneidades. A distribuição espacial dos canais fluviais na rede
de drenagem configura as formas do relevo.
Desse modo, as variáveis relacionadas ao comprimento, altura, largura, volume,
inclinação, densidade, entre outras são utilizadas para os estudos geomorfológicos,
geológicos, pedológicos e geotécnicos na avaliação de vulnerabilidade do meio
ambiente.
Os atributos verificados em bacias hidrográficas relativos à composição dos
parâmetros morfométricos são: área, perímetro e comprimento da bacia; extensão dos
canais fluviais; comprimento do vale dos canais fluviais; número de canais fluviais;
declividade da bacia; declividade dos canais e altimetria (CHEREM, 2008).
3.7 Área e perímetro da bacia hidrográfica
31
A área da bacia hidrográfica é toda porção espacial drenada pelo sistema pluvial
inclusa entre seus divisores topográficos, projetada em plano horizontal, sendo elemento
básico para o cálculo de diversos índices morfométricos (TONELLO, 2005). É na área
de drenagem que a água atinge os cursos fluviais e a quantidade de água está
relacionada ao tamanho físico da área e à capacidade de coleta de água das chuvas
(VILLELA; MATTOS, 1975).
O perímetro da drenagem é o comprimento da linha imaginária ao longo do divisor
de águas ou interflúvio, e é por meio dele que se determina a extensão dos cursos
d’água, das nascentes ao exutório e confluências (TONELLO, 2005). Área e perímetro
de drenagem são variáveis importantes para cálculos morfométricos da bacia
hidrográfica por determinar o tamanho e a forma da mesma.
Estas métricas são elementos fundamentais para alimentação de informações nos
modelos. A grande maioria dos trabalhos que envolvem cálculos de declividade, índice
de compacidade, formas de bacias, densidade da drenagem, dentre outros utilizam como
parâmetros os valores destas medidas. Na pesquisa de Campos (2006), foram obtidos
valores de área e perímetro para caracterizar a bacia hidrográfica do Ribeirão das
Marrecas, em Londrina no estado do Paraná.
3.8 Formas de bacias hidrográficas
As bacias hidrográficas podem apresentar diversas formas geométricas, que
supostamente refletem o seu comportamento hidrológico (LIMA, 2008). O formato da
bacia se configura com as estruturas geológicas do relevo e pode alterar-se com o
decorrer dos anos por influências climáticas, agentes intempéricos e ações humanas
(OLIVEIRA; CRESTANI; ALMEIDA, 2011).
As formas de bacias mais arredondadas, com aparência circular, são mais
suscetíveis a maior drenagem superficial, enquanto as alongadas e estreitas têm
maiores dificuldades de drenagem (BENDJOUDI; HUBERT, 2002).
No trabalho realizado por Costa; Martins; Leão (2014), que teve como objetivo a
caracterização da bacia do Rio Sapê, localizada entre as cidades de São Gonçalo e
Niterói, no estado do Rio de Janeiro, foi obtido resultado de alta suscetibilidade a
32
inundações de acordo com parâmetros geomorfométricos, onde a bacia hidrográfica
estudada apresentou geometria mais arredondada.
Já Dias et al. (2006) realizaram pesquisa na bacia hidrográfica da Cachoeira das
Pombas, no município de Guanhães, em Minas Gerais, e obtiveram resultado de uma
bacia hidrográfica de formato geométrico alongado. Eles evidenciaram a baixa
suscetibilidade a inundações. Na referida pesquisa, foram utilizadas técnicas de análise
morfométrica e feito o uso do geoprocessamento para análise morfométrica.
O fator de forma e o índice de compacidade são os parâmetros morfométricos
mais utilizados para verificar se a bacia hidrográfica é suscetível à inundação (OLIVEIRA;
CRESTANI; ALMEIDA, 2011).
A forma da bacia pode ser influenciada, entre outras características, pela geologia.
Além de atuar sobre alguns dos processos hidrológicos da bacia, considerando os
processos geológicos e a formação geomorfológica, a topografia da bacia hidrográfica é
a área que receberá as águas das chuvas e, consequentemente, drenadas para foz.
Quando esta área possui formato circular, maior é a sua capacidade de captação das
chuvas; já quanto mais alongada e estreita for esta área, menor a capacidade de
captação (LIMA, 2006).
A pesquisa desenvolvida por Fraga et al. (2014), sobre a “Caracterização
Morfométrica da bacia hidrográfica do rio Catolé Grande estado da Bahia”, evidenciou
que a forma da planta da bacia hidrográfica é um fator que condiciona maior volume de
água em curto prazo de tempo durante picos de fortes chuvas, o que leva à inundação
das partes baixas da bacia.
3.9 Sistema de drenagem
Segundo Villela; Mattos (1975), um sistema de drenagem é constituído pelo rio
principal e seus contribuintes ou afluentes, e sua configuração aparenta-se com a copa
ramificada de uma árvore. O desenvolvimento desse sistema e o estudo das
ramificações são relevantes para indicar a maior ou menor velocidade com que a água
deixa a bacia hidrográfica.
Guerra; Guerra (2008) definem um sistema de drenagem como um desenho
produzido pelas águas dos rios, que modelam a topografia. O conjunto destes desenhos
33
de drenagem é o que caracteriza os padrões de drenagem. A análise do traçado de
drenagem em cartas topográficas ou fotografias aéreas revelam, em parte, a estrutura e
natureza, em parte, a estrutura geológica e a geomorfologia.
Outro fator importante a ser citado são os processos pedológicos, pois a
característica do solo tem forte influência no assoreamento das redes de drenagem,
reduzindo a passagem de água na foz da bacia, provocando o retorno da água,
principalmente das chuvas, que tem ocorrências rápidas, retardando a vazão (LEPSCH,
2013).
3.10 Hierarquia de bacias hidrográficas
A hierarquia da drenagem determina a ordem dos cursos de água, a qual é
utilizada com grande frequência para definir a magnitude e o tamanho da bacia
hidrográfica numa escala espacial (SILVEIRA, 2007). O tamanho da bacia, associado à
água das chuvas, determina o volume do deflúvio.
O volume de água pode ser mensurado por meio das variáveis morfométricas do
relevo, como coeficiente de compacidade, densidade da drenagem, fator de forma e
tempo de concentração (LIMA, 2008). A identificação e a hierarquização da drenagem
facilitam os estudos geomorfométricos (CHRISTOFOLETTI,1980).
Para Reis (2011), dentre os critérios utilizados para ordenamento dos cursos de
água de uma rede de drenagem em uma bacia hidrográfica, destacam-se os de Horton
e os de Strahler. A partir desses critérios, os rios são classificados como de primeira
ordem, segunda ordem, terceira ordem, quarta ordem e assim sucessivamente,
conforme apresentado na Figura 6.
34
Figura 6: Ordenamento dos cursos de água de uma rede de drenagem em uma bacia hidrográfica: (A): Sistema Horton.; (B) Sistema Strahler
Fonte: Christofoletti,1980.
A hierarquização da drenagem é uma variável importante na determinação do
tamanho da bacia hidrográfica em termos espaciais (FERREIRA, 2011).
Conforme Silveira (2007), no sistema de Horton, os canais de primeira ordem são
aqueles que não possuem tributários; os canais de segunda ordem têm apenas afluentes
de primeira ordem; os canais de terceira ordem recebem afluência de segunda ordem,
podendo receber diretamente canais de primeira ordem, sucessivamente.
No sistema Strahler, todos os canais sem tributários são de primeira ordem,
mesmo que sejam nascentes dos rios principais e afluentes; 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 ter afluentes de segunda e de
primeira ordem, sucessivamente (CARDOSO et al. , 2006).
Para Santana (2004), a hierarquização de bacias determina o canal principal da
bacia, bem como sua magnitude, ou seja, o tamanho da bacia hidrográfica em termos
espaciais, podendo ser classificadas como 1ª, 2ª e 3ª ordem, assim sucessivamente
(SCHUMM, 1956). Estes dados contribuem para analisar a quantidade de cursos d’água
de uma rede de drenagem (Figura 6). Para Lima (2008), a hierarquia fluvial determina o
sistema de drenagem da bacia hidrográfica que se relaciona com o volume de água
superficial no momento de picos de fortes chuvas.
3.11 Padrões de drenagem
Segundo Christofoletti (1980), o estudo dos padrões de drenagem é um assunto
amplamente debatido na literatura técnica. Os padrões de drenagem se referem à forma
espacial dos canais de drenagem, que podem ser associados à geomorfologia pela
natureza e disposição das camadas rochosas, pela resistência litológica, pelas
diferenças de declividade e pela evolução geomorfológica da região.
Uma ou várias bacias de drenagem podem estar englobadas na caracterização
de determinado padrão. A classificação dos tipos de drenagem foi discutida por vários
35
especialistas (LIMA, 2008). Utilizando-se de critérios geométricos da disposição fluvial,
Christofoletti (1980) descreveu os tipos básicos dos padrões de drenagem, conforme
apresentados na Figura 7.
Figura 7: Diferentes padrões de drenagem.
Fonte: Christofoletti,1980.
De acordo com o padrão de drenagem, a água da chuva tem comportamento
diferente quanto ao escoamento superficial e ao formato geométrico da bacia
hidrográfica. A sinuosidade dos cursos dos rios contribui para a redução da velocidade
da água em sistemas naturais de drenagem (CHRISTOFOLETTI, 1980), contudo, em
bacias hidrográficas sujeitas a inundações em período de chuvas, a vazão fica
comprometida, excedendo o limite da calha do rio, provocando transbordamento da água
(TUCCI, 2008).
3.12 Fator de forma
A forma da bacia hidrográfica é importante por influenciar no tempo de
concentração e, conforme a intensidade das chuvas, na magnitude do escoamento
superficial e, por conseguinte, na magnitude da vazante no exutório. Isso é verificado por
36
meio dos coeficientes aplicados a modelos matemáticos que permitem identificar o
coeficiente de forma da bacia hidrográfica (LIRA, 2012).
As bacias hidrográficas apresentam uma variedade infinita de formas, que
supostamente refletem o comportamento hidrológico da bacia, ou seja, em uma bacia
circular, toda a água escoada tende a alcançar a saída da bacia ao mesmo tempo. Bacias
com mesma área, porém com formato elíptico (Bacia A da Figura 8), têm menos ou
quase nenhuma possibilidade de sofrer enchentes, enquanto as de formato circular
(Bacia B da Figura 8) têm maiores tendências a sofrer cheias em picos de fortes chuvas,
chegando à foz em curto prazo de tempo.
Oliveira; Crestani; Almeida (2011) aplicaram o método do coeficiente de forma na
“Caracterização fisiográfica da bacia de drenagem do Córrego Jandaia no estado do
Paraná” e evidenciaram que a forma geométrica da topografia das bacias hidrográficas
influencia os processos de inundações.
O Fator de forma (Kf) é a relação entre a largura média e o comprimento axial da
bacia. Esse fator pode ser calculado pela Equação 1:
²L
AKf
Equação 1
Em que: Kf é o fator de forma, A é a área da bacia em km² e L é o comprimento axial da
bacia em km. Uma bacia com fator de forma com valor baixo indica que a mesma é
menos sujeita a inundações (Bacia A) que outra de mesmo tamanho (Bacia B), porém
com fator de forma maior (VILLELA; MATTOS, 1975).
Figura 8: Exemplos de bacias hidrográficas com diferentes fatores de forma. Fonte: Lima, 2008.
3.13 Densidade de drenagem
37
A densidade de drenagem é definida como a soma do comprimento total dos
cursos d’água dividida pela área da bacia hidrográfica (Equação 2), constituindo um dos
parâmetros geomorfológicos mais comumente utilizados para análise hidrológica
(BHAGWAT; SHETTY, 2011). A finalidade deste índice é comparar a quantidade de
cursos de água existentes em uma área de tamanho padrão, como, por exemplo, o
quilômetro quadrado (Figura 9). A densidade da drenagem associa-se às formações
geológica e geomorfológica, onde a distribuição de cursos de água se apresenta de
diferentes formas.
Sendo assim, a densidade da drenagem é um fator importante para determinar o
escoamento superficial das águas das chuvas, considerando, ainda, que episódios de
cheias e inundações ocorrem em curto prazo de tempo de chuvas fortes.
O padrão de drenagem dentrítico associa-se às densidades médias e densas que
contribuem com uma maior vazante de água durante períodos de cheias; já as drenagens
esparsas associam-se aos padrões retilíneos e de treliça, que são menos propensos a
inundações (CRHISTOFOLETTI, 1980). Pesquisadores da bacia hidrográfica do Rio
Vermelho, no estado de Goiás, utilizaram métodos para o cálculo da densidade da
drenagem e comprovaram que, quanto maior a rede de drenagem, maior o escoamento
das águas superficiais (BRUBACHER; OLIVEIRA; GUASSELLI, 2011).
Para determinar a densidade da drenagem, utiliza-se o modelo representado pela
Equação 2 a seguir:
A
LDd
Equação 2
Em que: L representa a soma dos comprimentos (em km) dos cursos de água
identificados na bacia hidrográfica, A é a área da bacia hidrográfica (em km²), definida
pela delimitação dos divisores de água da bacia.
Esse índice pode variar de 0,5 km/km², em bacias com drenagem pobre, a 3,5
km/km² ou mais, em bacias bem drenadas (VILLELA; MATTOS, 1975).
38
Figura 9: Diferentes densidades de drenagem de bacias hidrográficas. Fonte: Anderson, 1982.
3.14 Índice de compacidade
Visando compreender a geoforma das bacias hidrográficas, Gravelius, professor
na Universidade de Dresden (Alemanha), propôs, em 1914, a Equação 3, a qual
quantifica o coeficiente de compacidade ou índice de compacidade de uma bacia
hidrográfica:
A
PxKc 28,0
Equação 3
Em que: Kc é o coeficiente de compacidade, P é o perímetro da bacia em km e A é a
área da bacia em km².
Esse coeficiente é um valor adimensional que varia com a forma da bacia
hidrográfica, independentemente do seu tamanho (Figura 10). O Índice de compacidade
relaciona o perímetro da bacia com o perímetro de um círculo de mesma área; assim,
quanto mais irregular for a bacia hidrográfica, maior será o coeficiente de compacidade,
ou seja, quanto mais próximo da unidade for o coeficiente Kc, mais circular será a bacia
e mais sujeita a inundações (VILLELA; MATTOS, 1975).
Visando diferenciar as formas do Kc , foram criadas as classes A, B e C,
respectivamente, e assim classifica-se como forte, média e fraca tendência à inundações
(Figura 10).
39
Diversos trabalhos de estudos morfométricos de bacias hidrográficas utilizam o
Método proposto por Gravelius, como o caso da “Caracterização hidromorfológica da
bacia hidrográfica do Rio Vermelho estado de Goiás ” (SANTOS, 2006).
Figura 10: Compacidade de bacias hidrográficas segundo método proposto por
Gravelius.
Fonte: Lima, 2008.
3.15 Magnitude da rede de drenagem
Lima (2008), aplicando o método de análise de magnitude proposto por Shreve
(1966) apud Ferreira (2011), afirma que o escoamento depende, em grande parte, do
número de cursos de água da rede de drenagem da bacia hidrográfica e será tanto maior
quanto maior for o número de canais em funcionamento.
A magnitude de um curso de água é igual ao número de cabeceiras ou nascentes,
ou seja, na prática, esta corresponde ao número de canais de ordem “1” segundo o
critério de Strahler. Por meio da aplicação deste método, determina-se a quantidade de
canais da rede de drenagem, onde é possível determinar a densidade da bacia
(CHRISTOFOLETTI, 1980), conforme Figura 9.
3.16 Declividade
Quanto maior a declividade de um terreno, maior a velocidade de escoamento,
menor o tempo de concentração da água superficial e maiores as perspectivas de picos
de enchentes. As magnitudes desses picos de enchente e da infiltração da água,
trazendo, como consequência, maior ou menor grau de erosão, dependem da
declividade da bacia (GUERRA; MARÇAL, 2006).
40
Dias et al. (2006) estudaram a influência da declividade na bacia hidrográfica da
Cachoeira das Pombas, em Guanhães estado de Minas Gerais. Segundo o estudo, o
valor encontrado correspondeu a um relevo fortemente ondulado, que é um indicativo
dos fatores que podem ser uma das causas de enchentes em picos de chuvas fortes.
Com a informatização, os cálculos de declividade são realizados de forma
automática por meio de rotinas computacionais, facilitando os cálculos, obtendo maior
acurácia, diminuindo erros e retrabalhos. Contudo, os mesmos podem ser realizados por
meio de equações matemáticas (VALERIANO, 2007).
A declividade é a relação entre a diferença de altura entre dois pontos e a distância
horizontal entre esses pontos. As unidades representativas de declividade podem
aparecer em graus (º) ou em percentual (%), onde o valor de 90º corresponde a 100%
da declividade (COMASTRI; TULER, 2008), conforme Equação 4.
%100xL
hDn
Equação 4
Em que: Dn é o valor da declividade, h a diferença de nível em m, L a distância horizontal
no terreno em m e 100% representa o valor zenital de 90º.
3.17 Comprimento do canal principal
O comprimento do rio é a distância (em km) que se estende da nascente ao
exutório, foz ou desembocadura. Existem vários critérios para a definição do curso
d’água principal. Horton (1945) apud Carvalho; Silva (2006) propôs as seguintes regras:
partindo de jusante de cada confluência, a confluência do canal que apresentar maior
ângulo é o de ordem menor.
Se ambos os cursos de água possuem o mesmo ângulo de confluência, o de maior
dimensão é, geralmente, o de ordem mais elevada. Shreve (1966) apud Oliveira,
Crestani; Almeida (2011) propôs um outro critério: em cada bifurcação, a partir do
exutório, seleciona-se o canal de maior magnitude. Conhecido o canal principal, é
possível determinar a declividade da bacia, da nascente ao exutório, e dessa forma
determinar o grau de influência de enchentes, em função da velocidade do escoamento
superficial.
41
3.18 Tempo de concentração
Considera-se tempo de concentração, o tempo gasto por uma gota de água da
chuva que caia no ponto mais afastado de uma bacia até chegar ao seu exutório ou foz
(BOIN, ZANATTA; CUNHA, 2014). Franchini et al. (2014) propõem, para o cálculo desse
parâmetro, o método de Temez (Equação 5), por ter sido testado em bacias americanas
e espanholas com resultados próximos ao esperado.
76.0
25.0
I
LTc
Equação 5
Em que: Tc é o tempo de concentração em horas, L é o comprimento do curso de água
principal em km e I a inclinação média do curso de água principal.
O tempo de concentração determina o tempo necessário para escoar toda água
excedente no interior da bacia hidrográfica. Quanto maior o valor de Tc, mais intensa a
inundação (FERREIRA, 2011).
3.19 Geotecnologias
As geotecnologias são o conjunto de tecnologias para coleta, processamento e
análise de informação com referência geográfica. As geotecnologias são compostas por
soluções em hardware, que estão relacionadas a equipamentos, os softwares, que são
recursos lógicos de processamentos computacionais, e os peoplewares, que são os
recursos humanos. Esses componentes em conjunto constituem poderosas ferramentas
para tomada de decisão, também conhecidas como ferramentas de geoprocessamento
(VALERIANO, 2002).
Dentre as geotecnologias, podem ser destacadas as seguintes: sistemas de
informação geográfica, cartografia digital, sensoriamento remoto, sistema de
posicionamento global e topografia georeferenciada (ROSA, 2005).
O sensoriamento remoto é a tecnologia de aquisição, à distância, de dados da
superfície terrestre, isto é, por meio de sensores instalados em plataformas terrestres,
aéreas ou orbitais por meio de satélites (FLORENZANO, 2008).
42
O uso das geotecnologias vem ganhando cada vez mais espaço quanto ao estudo
da geografia física e à análise do espaço (MARQUEZINI; PANCHER, 2012). Além das
diversas ferramentas oferecidas para estudos espaciais, como GPS, Softwares e
Hardwares, dados obtidos por sensores remotos, como imagens e informações da
superfície terrestre, contribuem para estudos ambientais (CÂMARA, 1998).
Os elementos localizados em nosso mundo têm relações espaciais entre si, ou
seja, suas posições no espaço influenciam interações, o que, por conseqüência, pode
desencadear muitos processos (CULLEN; RUDRAN; PÁDUA, 2006).
No Brasil, alguns estudos pioneiros na década de 1950 utilizaram técnicas de
geoprocessamento para diagnósticos e monitoramentos ambientais que visavam o
levantamento da vegetação natural do Brasil com uso de fotografias aéreas
(FRANCISCO; PIRATELLI, 2013).
O termo geotecnologia está presente em toda tecnologia utilizada para análise do
espaço geográfico e planejamento ambiental, como os estudos realizados por Castro e
Carvalho (2009), na bacia hidrográfica do Rio Turvo no estado de Goiás, e Alves et al.
(2015), na bacia do Ribeirão da Picada, Jataí no estado de Goiás, por meio de estudo
morfométrico do relevo com utilização do SIG e sensoriamento remoto.
Estes estudos revelaram a importância das técnicas adotadas para análises
morfométricas das bacias hidrográficas por meio de imagens de radar e imagens obtidas
por satélites (CASTRO; CARVALHO, 2009). Costa et al. (2007) ressaltam a importância
da escala de trabalho do material cartográfico para melhor precisão nos resultados.
Dentre as bases de dados, que têm sido muito utilizadas em estudos ambientais
e no ordenamento territorial, podem ser citadas as seguintes: imagens obtidas por radar,
por meio de sensores multiespectrais acoplados em satélites e cartas topográficas
(FLORENZANO, 2008).
A estrutura macro deste ramo da ciência, já mencionada como
geoprocessamento, é um conjunto de tecnologias direcionadas para a coleta e o
tratamento das informações espaciais (XAVIER-DA-SILVA; ZAIDAN, 2004). O
geoprocessamento, como ferramenta de análise espacial, tem sido utilizado de forma
multidisciplinar em diversas áreas da ciência, a citar o seu uso em análises do conflito
de terras na bacia do Rio Alegre, no estado do Espírito Santo, em função da ocupação
43
antrópica em Áreas de Preservação Permanente (APPs) (NASCIMENTO; SOARES;
RIBEIRO, 2005).
Outro exemplo é o trabalho de Ribeiro et al. (2015), que estudaram as sub-bacias
do Ribeirão dos Patos, Córrego dos Patinhos e Córrego da Cachoeira estado de São
Paulo, visando a elaboração de planejamento ambiental e o gerenciamento da bacia
hidrográfica do Pontal de Paranapanema, em função dos conflitos e formas de uso da
terra, da água e a proteção ambiental.
O geoprocessamento disponibiliza ferramentas, recursos e dados para que
analistas possam determinar a evolução temporal e espacial de um determinado
fenômeno geográfico e suas inter-relações (TAYLOR, 1991).
Estas evoluções podem ser constatadas por meio de séries históricas, através de
bases cartográficas de determinado local de estudo (MARTINELLI, 2003). Desta forma,
é possível comparar aspectos espaciais do passado com os do presente e estimar
tendências (ALVES; OLIVEIRA; SOUZA, 2015).
O estudo da represa localizada no antigo Parque de Exposições em Conselheiro
Lafaiete, estado de Minas Gerais adotou o método de estudo do comportamento
espectral das imagens LANDSAT 5 para datar e identificar a origem do depósito
sedimentar oriundo de processos erosivos na microbacia contribuinte da bacia do Rio
Bananeiras, o que implicou no assoreamento da antiga represa localizada no parque
exposições (SILVA, 2014).
Levando em conta que o geoprocessamento é dotado de uma tecnologia
multidisciplinar, qualquer especialista pode se valer dela em benefício de seu trabalho
ou pesquisa (SILVA, 2003). Entretanto, para utilizá-lo, é preciso que os conceitos das
disciplinas sejam transformados em representações computacionais (VALERIANO,
2002).
Pesquisas que envolvem análise espacial em bacias hidrográficas têm como
aliado o uso das geotecnologias para o mapeamento da paisagem. Lira, Nascimento;
Almeida (2012) mapearam a morfometria da bacia do Igarapé Amaro, no Acre, obtendo
um conjunto de informações detalhadas sobre a mesma referentes aos períodos de
cheias. Entre as variáveis analisadas, constam: perímetro da bacia, comprimento do rio
principal, declividade, índice de compacidade e fator de forma, ordem da bacia, área da
bacia, densidade de rios, densidade de drenagem, que são parâmetros que facilitam a
44
análise da relação das formas de relevo com as inundações em períodos de fortes
chuvas (MACHADO;VETTORAZZI; XAVIER, 2009).
Essas ferramentas computacionais, quando integradas, são denominadas
Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e permitem realizar análises complexas, ao
integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados georeferenciados (BARRA,
2000). Tornam ainda possível a automatização da produção de documentos
cartográficos (PAREDES, 1994).
Utilizando instrumentos como imagens obtidas por satélites, fotografias aéreas,
mapas, bancos de dados e softwares específicos, o geoprocessamento possibilita a
geração de análises e informações necessárias para a tomada de decisão rápida e eficaz
(CÂMARA, 1998), constituindo-se, portanto, em um importante instrumento no
planejamento de ações na área ambiental (XAVIER-DA-SILVA; ZAIDAN, 2004).
Para Câmara; Medeiros (1998), essa tecnologia utiliza operações matemáticas e
métodos computacionais para tratamento das informações, por meio de correlações
espaciais, temáticas, temporais e topológicas. Entre as principais utilizações de um SIG,
destacam-se: a produção de mapas, a análise espacial e o banco de dados geográficos,
com funções de armazenamento, cruzamento e recuperação de dados.
De acordo com Almeida, Monteiro; Câmara (2007), o geoprocessamento
proporciona uma série de facilidades na produção de dados para estudo de fenômenos
espaciais geográficos, dentre eles medidas de prevenção e tomadas de decisões em
desastres naturais.
3.20 Medidas Conservacionistas
As atividades antrópicas, quando desenvolvidas de forma descontrolada, sem
levar em consideração aspectos conservacionistas, acarretam a degradação dos
ecossistemas (CULLEN; RUDRAN; PÁDUA, 2006).
Os desprendimentos dos sedimentos das encostas, as enchentes, os processos
erosivos acelerados e as áreas de depósitos de sedimentos são evidências do uso
inapropriado dos recursos naturais (CASTRO; LOPES, 2001).
A demanda de conhecimento gerada pela sociedade, para reversão dos
problemas ambientais, tem gerado a criação de novas técnicas e estratégias de
45
recuperação e de reabilitação de áreas degradadas, assim como dos ecossistemas
intensamente modificados pela atividade antrópica (CAMPOS, 2006).
As instituições de ensino, pesquisa e extensão, as organizações do Terceiro Setor
e o poder público são fortes aliados para recuperação de áreas degradadas pelo homem.
O poder legislativo tem fundamental importância na elaboração de leis e no ordenamento
do território. Considerando que cada região tem suas particularidades, há uma forte
necessidade de estudos e pesquisas mais aprofundadas localmente (SANTOS, 2006).
Nos últimos anos, são notórios os problemas de impactos ambientais sofridos pela
sociedade, tais como os decorrentes do lançamento do esgotamento sanitário nos rios,
da substituição da vegetação nativa por florestas plantadas para fins silviculturais e do
aumento crescente de pastagem (FRANCISCO; PIRATELLI, 2013).
O uso de princípios teóricos da sucessão vegetal, em ecossistemas degradados,
constitui uma importante ferramenta para sua reabilitação, pois se está utilizando os
próprios mecanismos da natureza local, induzindo o surgimento de novos estágios
sucessionais (PAESE et al., 2012). A reabilitação de áreas degradadas deve envolver
um conjunto de fatores ambientais, de tal forma que propicie condições para que os
processos ambientais sejam similares ao de uma vegetação secundária da região, tanto
nos aspectos hidrológicos, fitosociológicos, na ciclagem de nutrientes, dentre outros
(SANTOS, 2006).
Considerando a bacia hidrográfica como uma unidade de gestão e conservação,
há uma forte necessidade da aproximação do poder público e instituições de ensino em
todos os níveis, quais sejam, fundamental, médio, escolas técnicas, superiores e
educação continuada.
4 METODOLOGIA
4.1 Considerações gerais
A pesquisa teve como técnica o método hipotético-dedutivo, que são métodos que
visam minimizar erros (MARCONI; LAKATOS, 2010), com objetivo de obter informações
sobre a geomorfologia da MBHARB, através de pesquisa de campo com auxílio de
geotecnologias. A natureza da pesquisa teve como objetivo analisar a geomorfologia e
sua interação com as águas das chuvas e os problemas de inundação em períodos de
fortes precipitações pluviais.
46
Por meio de modelos matemáticos, utilizando equações matemáticas aplicadas
para a obtenção de métricas sobre a morfologia do relevo, foi possível mensurar a área
da microbacia, seu perímetro, dentre outras variáveis capazes de identificar regiões
frágeis às inundações. Os dados obtidos foram utilizados para alimentar as variáveis dos
modelos e já foram aplicadas em outros trabalhos supracitados, onde, em períodos de
fortes chuvas, ocorrem ou não inundação, conforme morfometria das bacias
hidrográficas.
O propósito da pesquisa foi aplicar os modelos matemáticos e computacionais,
visando obter informações sobre a geomorfometria da MBHARB quanto ao
comportamento hidrodinâmico das águas superficiais e sua interação com os períodos
de chuvas. Desta forma, os modelos foram utilizados para verificar se a microbacia tem
tendências naturais às inundações e também para verificar a relação de impactos
ambientais decorrentes da ocupação antrópica em áreas sujeitas a inundações.
A fonte de dados utilizada originou-se da literatura técnica que aborda assuntos
relativos à aplicação de geotecnologias na descrição e caracterização da geomorfologia
da MBHARB, obtendo dados sobre a morfometria do relevo e a utilização de modelos
para verificar a suscetibilidade às inundações que têm causado transtornos
socioambientais sobre a comunidade de Buarque de Macedo, município de Conselheiro
Lafaiete, estado de Minas Gerais.
Para a localização de pontos de amostragem e navegação em campo, foi utilizado
o GPS eTrex 30 (Figura 11). Este aparelho conta com bússola de 3 eixos e altímetro
barométrico que proporciona maior acurácia quanto aos pontos de elevação. Além do
sistema americano de GPS, ele também conta com satélite russo GLONASS,
aumentando a precisão e rapidez na recepção de sinais. O GPS foi utilizado para coletar
pontos de controle na identificação de locais, como áreas atingidas por inundações e
identificação de alguns corpos hídricos que não estavam legíveis na base de dados
cartográficos onde se localiza a microbacia. O equipamento demonstrou ser eficiente na
verificação de dados em campo, considerando o seu fácil manuseio e seu baixo custo.
47
Figura 11: GPS ETREX 30. Fonte: GARMIN, 2015
Foram utilizados os softwares Quantum GIS 2.8 (QGIS), fabricado pela QGIS
Brasil, e ARCGIS 10.1, fabricado pela ESRI, que são softwares destinados a Sistemas
de Informações Geográficas (SIGs) do tipo multiplataforma, que suportam formatos
vetoriais, raster e de bases de dados tabulados (ALVES; BRENDA; CORRÊA, 2007).
Os softwares foram utilizados para obtenção dos dados morfométricos do relevo
da microbacia por meio de bases georreferenciadas. Com estes dados, foi possível a
alimentação dos modelos matemáticos para verificação quanto à tendência às
inundações da MBHARB.
As Figuras 12 e 13 exemplificam as respectivas áreas de trabalho desses
softwares.
48
Figura 12: Área de trabalho ArcGIS 10.1 Fonte:Elaboração Própria, 2016.
Figura 13: Área de trabalho QGIS 2.8.1. Fonte: Elaboração própria, 2016.
Os softwares citados foram utilizados para tratamento e manipulação das
informações espaciais. Por meio deles, foi possível a vetorização das bases
cartográficas, obtendo-se dados como: percurso dos corpos hídricos, delineamento das
curvas de nível, delimitação e cálculo de área e de perímetro da microbacia (Figura 14)
e uso do solo (Figura 15), gerando mapas temáticos sobre a representação espacial da
área de estudo.
49
Os dados de chuvas foram obtidos de série histórica do Instituto Nacional de
Meteorologia (INMET), num período temporal de 2004 a 2014. Estes dados visam
identificar o regime de chuvas e mensurar a quantidade de água que a microbacia tem
potencial de captar. Essas informações poderão contribuir com possíveis trabalhos
futuros relacionados a pesquisas e medidas de controle do poder público.
Figura 14: Carta Topográfica IBGE. Fonte: IBGE, 2015.
Para compreensão e análise do uso e ocupação do solo, foi realizado
mapeamento temático da microbacia, buscando identificar e mensurar as parcelas do
solo por meio de classificação segmentada com suporte do software ArcGIS.
A imagem utilizada como base foi a imagem do aplicativo Google Earth (Figura,
15), que disponibiliza imagens com boa definição, o que facilita a análise visual (PRINA
et al., 2011). A classificação segmentada evita perda de resolução da imagem, e, desta
forma, as métricas da área e do perímetro ganham maior exatidão.
Na identificação das parcelas de uso e ocupação do solo, foram mapeados:
CARTA TOPOGRÁFICA CARANDAÍ
50
Cursos d'água Estradas não pavimentadas Estradas de ferro Culturas de eucalipto Manchas urbanas Vegetações nativas Barragens de corpos hídricos Vegetações de várzea Pastagens.
IMAGEM DO APLICATIVO GOOGLE EARTH NA REGIÃO DA MBHARB
Figura 15: Imagem orbital da região da microbacia. Fonte: Google Earth, 2015.
Por meio da classificação da imagem, foi possível identificar a intervenção
antrópica na MBHARB.
4.2 Levantamento bibliográfico
Foram realizados pesquisas e refino na literatura técnica, por meio de leituras de
livros, periódicos, dissertações e teses, onde buscou-se adotar os métodos e técnicas
aplicadas para aquisição de dados da morfologia do relevo, que foram utilizados por meio
de modelagem, no objetivo de identificar a suscetibilidade de inundação na microbacia
estudada. Foi feita, também, uma reavaliação sistemática das documentações
51
cartográfica e bibliográfica pré-existentes disponíveis nas instituições públicas, tais como
bibliotecas, Universidade Federal de Viçosa, EMATER, GEOMINAS, Instituto Brasileiro
de Geografia e Estatística, Assembléia legislativa de Minas Gerais., Prefeitura Municipal
de Conselheiro Lafaiete estado de Minas Gerais, dentre outros.
4.3 Análise morfométrica da bacia hidrográfica
Todos os valores numéricos utilizados nos cálculos de áreas e perímetros da
MBHARB foram obtidos por meio do georeferenciamento e vetorização da carta
topográfica do IBGE, Folha SF-23-X-A-VI-3, na escala de 1:50.000, e de dados obtidos
por sensores remotos do programa Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM), escala
de 1:250.000, folha TOPODATA 20S45 (Figura 16).
Por meio desta base de dados, foram extraídos dados, como área e perímetro da
microbacia e curvas de nível. Estes dados foram aplicados nos modelos utilizados para
verificar o potencial de inundação natural em períodos de chuvas intensas.
Recorte da folha 20S45W – SRTM da região de estudo da MBHARB
Figura 16: Imagem do radar SRTM. Fonte: TOPODATA, 2015.
A análise geral quanto à suscetibilidade à inundação da microbacia foi realizada
a partir da elaboração dos mapas e aplicação de modelos matemáticos desenvolvidos
por meio de equações.
52
A modelagem utilizada revelou a forma da microbacia, declividade, densidade da
drenagem, fatores que serviram para determinar a tendência à inundação da microbacia
estudada. A Figura 16 representa uma imagem de radar que permitiu a obtenção de
dados altimétricos da superfície terrestre.
Com estes dados, foi possível extrair curvas de nível para elaboração de mapas
altimétricos para o estudo da declividade da bacia, dentre outras aplicações nas
modelagens utilizadas.
Quanto à morfometria da microbacia, foi realizada a vetorização das curvas de
nível, drenagem e divisores topográficos sobre curvas de nível, e desta forma foi possível
delimitar e compartimentar a MBHARB.
A delimitação das sub-bacias da MBHARB identificou quais compartimentos
geomorfológicos têm maior influência em termos de capacidade de coleta de água da
chuva e, consequentemente, em sua descarga ou vazante na foz do canal principal.
As técnicas geomorfométricas extraídas da literatura consultada foram utilizadas
para determinar variáveis que descrevessem a forma da bacia, a densidade da
drenagem e o tempo de concentração da água da chuva na superfície, buscando
evidenciar as influências das chuvas intensas no período de cheias que levam à
inundação da microbacia.
Os dados Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) foram utilizados para a
elaboração dos modelos digitais de elevação. Utilizando a extensão 3D Analyst do
software ArcGIS em sua versão 10.1, os dados foram tratados em ambiente SIG, sendo
possível extrair valores das variáveis geomorfométricas aplicadas aos modelos.
A Figura 17 representa um organograma discriminando a aplicação das variáveis
geomorfométricas na alimentação dos modelos matemáticos.
53
Figura 17: Organograma da análise geomorfométrica realizada na pesquisa. Fonte: Autoria própria, 2015.
4.4 Técnicas de análise geomorfométrica
4.4.1 Declividade
O cálculo médio da declividade do Rio Bananeiras ocorreu por meio da
vetorização da carta topográfica, iniciando no ponto de maior altitude do rio (nascente)
até a foz no distrito de Buarque de Macedo.
Foram adotadas as classes de declividade propostas pela EMBRAPA (1979), para
definir as formas de relevo da área de estudo (Quadro 1).
Quadro 1 : Classes de declividade do relevo.
DECLIVIDADE (%) RELEVO 0-3 PLANO 3-8 SUAVE-ONDULADO
8-20 ONDULADO 20-45 FORTE-ONDULADO 45-75 MONTANHOSO >75 FORTE MANTANHOSO
Fonte: EMBRAPA (1979).
USO DE EQUAÇÕES MATEMÁTICASPARA ANÁLISE MORFOMÉTRICA
54
O fator de forma (Kf) da MBHARB foi calculada pela Equação 1. A área (A) da
bacia foi calculada por meio de vetorização dos limites da microbacia e o comprimento
(L) da microbacia foi calculado utilizando como base os experimentos de Fraga et al.
(2014). Estas variáveis foram utilizadas na determinação da forma geométrica da
topografia da microbacia.
4.4.2 Densidade de drenagem
Por meio da análise da densidade da drenagem (Equação 2), foi possível
determinar a capacidade da drenagem das águas superficiais da MBHARB. Para a
identificação da classe da bacia em estudo, segundo esse parâmetro, considerou-se a
classificação proposta no Quadro 2, que foi utilizada como referência por ter sido
empregada nos diversos trabalhos pesquisados quanto à caracterização morfométrica
do relevo em bacias hidrográficas (BRUBACHER; OLIVEIRA; GUASSELLI, 2011;
ANTONELI; THOMAZ, 2007).
Quadro 2: Classe de valores de referência para densidade de drenagem de bacias hidrográficas.
CLASSE CARACTERÌSTICA DA BACIA INTERVALO (km/km²)Dd 1 Bacias com drenagem pobre Dd ≤ 0,5 Dd 2 Bacias com drenagem regular Dd > 0,5 ~ Dd ≤ 1,5 Dd 3 Bacias com drenagem boa Dd > 1,5 ~ Dd ≤ 2,5 Dd 4 Bacias com drenagem muito boa Dd > 2,5 ~ Dd ≤ 3,5 Dd 5 Bacias excepcionalmente bem drenadas Dd > 3,5
Fonte: Carvalho; Silva, 2006.
4.4.3 Índice de compacidade
O Índice de compacidade (Kc) da bacia foi determinado segundo a Equação 3. O
perímetro (P) foi obtido pela delimitação da bacia hidrográfica, assim como a área (A).
Os valores foram calculados com base em informações georeferencidas, e a
correspondente classificação quanto à suscetibilidade à inundação foi realizada segundo
a proposta apresentada no Quadro 3, utilizando a metodologia de Gravelius que é muito
aplicada para verificação da compacidade de bacias hidrográficas.
55
Quadro 3: Classes de suscetibilidade à inundação segundo o índice de compacidade de bacias hidrográficas.
CLASSE CARACTERISTICA DA DRENAGEM Kc < 1,2 Área totalmente sujeita a inundações
Kc entre 1,2 a 1,5 Área parcialmente sujeita a inundações Kc > 1,5 Área não sujeita a inundações
Fonte: Villela; Mattos, 1975.
4.4.4 Hierarquia da Drenagem
A hierarquização da drenagem foi realizada pelo método Strahler, por meio da
vetorização dos canais fluviais. Cada canal recebeu um atributo, sendo 1 para os canais
de primeira ordem, 2 para os de segunda ordem e 3 para o de terceira ordem (Figura 6).
4.4.5 Magnitude da rede de drenagem
A magnitude da rede de drenagem foi determinada utilizando a identificação dos
canais de 1ª ordem por meio do critério de Strahler. A identificação dos canais de primeira
ordem para determinar a magnitude da drenagem representa a quantidade de
afloramento de água (nascente) no interior da bacia hidrográfica
4.5 Técnicas de Geoprocessamento
O sistema de projeção utilizado foi o Universal Transverse de Mercartor (UTM),
com datum SIRGAS 2000, no fuso horário Zona 23S.
A carta topográfica utilizada para análise da drenagem e relevo foi disponibilizada
pelo IBGE – Folha SF-23-X-A-VI-3, na escala espacial de 1:50.000. A carta foi
digitalizada e georeferenciada em ambiente SIG. Após preparada a carta, a mesma foi
vetorizada, extraindo dois planos de informação: curvas de nível e drenagem. Destes
dados, foram extraídas as métricas para alimentação dos modelos.
Os Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) foram elaborados utilizando base de
dados SRTM, Folha SF-23-X-B, disponibilizada sob domínio público, obtida na rede
mundial de computadores (internet), no site TOPODATA.
Os dados SRTM estão disponíveis na internet em formato de imagem raster ou
matricial. Salienta-se que, ao descarregar o arquivo, o mesmo não possuía sistema de
56
projeção, sendo necessário definir o sistema de projeção UTM para melhor compreensão
do sistema de unidade de medidas em metros. O datum de origem foi o WGS 84, o qual
foi logo alterado para o datum adotado para a região de estudo SIRGAS 2000. Em posse
dos dados SRTM, foi possível realizar a análise da superfície terrestre, facilitando a
compreensão das formas do relevo na microbacia hidrográfica estudada.
As variáveis geomorfométricas foram extraídas das bases de dados cartográficas
por meio de processamento digital em ambiente SIG. Em posse dos dados, foram
alimentadas as variáveis com os valores métricos (Figura 18). A correlação das variáveis
levou ao objetivo de verificar as tendências às inundações.
Figura 18: Organograma da modelagem em ambiente SIG aplicada à pesquisa. Fonte: Elaboração Própria, 2015.
4.6 Dados de chuvas
Os dados de chuvas foram obtidos no INMET, em uma série histórica de dez anos,
utilizando como referência o método do trabalho de Amorim; Pereira (2008) que utilizou
uma década como série histórica.
O período de tempo utilizado como amostragem está compreendido entre os anos
de 2004 a 2014 (Figura 19), com o objetivo de apresentar o quantitativo de chuva captada
na MBHARB, visando subsidiar o poder público com estimativa de água que, de certa
57
forma, é perdida pela bacia estudada. Conhecendo estes valores, pode-se estudar a
possibilidade do melhor aproveitamento desta água.
Figura 19: Gráfico da série histórica no período de 2004 a 2014. Fonte: INMET, 2015.
SÉRIE HISTÓRICA DE CHUVAS
58
5 RESULTADOS e DISCUSSÕES
5.1 Características morfométricas do relevo
Utilizando-se dos métodos de análise propostos por Strahler, conforme Figura 20,
a bacia está classificada como de 3ª ordem e possui uma drenagem com magnitude 25
e padrão dendrítico com boa drenagem.
A Figura 20 tem por objetivo identificar as ordens dos canais que irão determinar
a magnitude da drenagem, bem como ser utilizada como base cartográfica para
possíveis pesquisas posteriores sobre a MBHARB.
Figura 20: Mapa da rede de drenagem da MBHARB. Fonte: Elaboração própria, 2015.
59
Após o tratamento dos dados por métodos cartográficos e modelos matemáticos,
foram obtidos os valores das variáveis geomorfométricas correspondentes à tendência
à inundação da microbacia. As métricas obtidas em ambiente SIG alimentaram os
modelos matemáticos pelos quais foram gerados os dados geomorfométricos da
microbacia (Quadro 4).
Quadro 4: Resultado das análises morfométricas da Micro Bacia Hidrográfica do
Alto Rio Bananeiras.
Dados da Bacia Quantitativos Área 15,38 Km² Perímetro 5,58 Km Ordem (STRAHLER) 3ª Índice de compacidade (Kc) 1,3 Fator de Forma (Kf) 0,5 Densidade da drenagem (Dd) 1,73 Km/Km² Tempo de Concentração (Tc) 3,61 h Capacidade de conservação de águas das chuvas 23,76. 106 m3
Magnitude da drenagem 25 Fonte: Elaboração própria, 2015.
A compartimentação da MBHARB apresentou 8 microbacias hidrográficas de 2ª
ordem, contribuindo para identificar quais compartimentos têm maior influência no
deflúvio da MBHARB, conforme Figura 21 e Quadro 5. As sub-bacias A, B, D e G
apresentaram maior capacidade de captação de águas das chuvas, o que pode
influenciar no aumento da elevação da água do canal principal.
A compartimentação de bacias hidrográficas facilita as tomadas de decisões na
identificação da origem do compartimento que contribui com maiores volumes de água.
Desta forma, pode se identificar em quais pontos da microbacia pode-se implantar
medidas que visem controlar o excesso de água para jusante da foz da microbacia,
diminuindo a suscetibilidade dessas áreas às enchentes e inundações.
60
Figura 21: Mapa da compartimentação geomorfológica da MBHARB. Fonte: Elaboração própria, 2015.
Quadro 5: Capacidade de captação de água das chuvas anualmente na compartimentação geomorfológica da MBHARB.
Compartimento Área(Km²) Capacidade de captação (m³) A 2,84 4.368.556,33 B 3,17 4.884.294,44 C 1,41 2.173.953,55 D 3,05 4.689.373,19 E 1,64 2.518.866,30 F 0,48 739.446,71 G 2,19 3.368.346,28 H 0,60 922.567,75
Fonte: Elaboração própria, 2015.
O geoprocessamento proporcionou grande produtividade no tratamento dos
dados, na geração de mapas, na organização dos dados espaciais e na obtenção dos
valores das variáveis geomorfológicas da MBHARB.
61
5.2 Declividade
O rio Bananeiras apresentou declividade média de 1,5%. A representação desta
declividade ocorreu por meio de corte longitudinal, interceptando as curvas de nível,
iniciando na cabeceira até o exutório, conforme representado na Figura 22 e na Figura
23.
Figura 22: Mapa da declividade do Rio Bananeiras. Fonte: Elaboração própria, 2015.
62
Figura 23: Perfil longitudinal do Rio Bananeiras. Fonte: Elaboração própria, 2015.
Os valores obtidos na declividade do Rio Bananeiras contribuíram para
determinar o tempo de concentração da água da chuva durante o escoamento
superficial. O estudo da declividade do relevo na microbacia ocorreu por meio de
reclassificação, utilizando o software ARCGIS 10.1 ESRI (Figura 24). Considerando a
carência de material cartográfico sobre a MBHARB, com o mapa de declividade da
microbacia, podem-se prevenir ocupações antrópicas em áreas de risco e considerar as
medidas conservacionistas que tratam a importância da cobertura vegetal sobre morros
de topografia superior a 45º de inclinação, conforme instruído no Código Florestal.
A declividade do relevo é um fator importante a ser considerado, pois quanto mais
acidentado e com maiores variações altimétricas, mais rápido é o escoamento superficial
e, como consequência, maior o processo erosivo, principalmente em solos desnudos.
Assim, a água, como agente modelador, transporta sedimentos para os fundos dos vales,
comprometendo a dinâmica natural da drenagem.
63
Figura 24: Mapa de declividade da MBHARB. Fonte: Elaboração própria, 2015.
O Quadro 6 apresenta as classes de declividade e as frações da área total e
respectivos percentuais dessa área para a microbacia estudada. Os dados
representados no Quadro 6 a seguir retratam a forma de relevo da microbacia e, desta
forma, pode-se afirmar que grande parte do relevo classifica-se como ondulado e forte-
ondulado, indicando que as águas das chuvas ganham maior velocidade no interior da
microbacia, provocando acúmulo rápido de água próximo da sua desembocadura, o que
leva à inundação em Buarque de Macedo.
64
Quadro 6 : Classes de declividade identificadas na MBHARB.
DECLIVIDADE (%) RELEVO ÁREA (Km²) ÁREA (%) 0-3 PLANO 0,51 3,29 3-8 SUAVE-ONDULADO 1,62 10,57 8-20 ONDULADO 7,60 49,46
20-45 FORTE-ONDULADO 5,51 35,80 45-75 MONTANHOSO 0,12 0,81 >75 FORTE MANTANHOSO 0,01 0,06 Total 15,38 100,00
Fonte: Elaboração própria
O mapeamento temático da microbacia resultou em valores de classes temáticas
sob aspectos naturais e alteração antrópica. A vegetação nativa se demonstrou muito
fragmentada e reduzida, enquanto a pastagem teve maior expressão na área da
MBHARB, conforme mostram a Figura 25 e o Quadro 7.
Por meio da classificação segmentada da imagem obtida por satélite
disponibilizada pelo Google Earth, a supressão da vegetação nativa apresentou 76,15%
da área da microbacia ocupadas por pastagem. Este número representa ocorrência na
alteração negativa da paisagem.
Tal fenômeno pode contribuir com processos erosivos por meio do pisoteamento
pelo superpastoreio e incidência direta da água das chuvas, provocando salpicamento
(efeito splash) e levando à desagregação da estrutura do solo. Estes fatores podem
ocasionar o assoreamento dos cursos de água no fundo dos vales, comprometendo a
capacidade de vazão dos canais, o que leva, na maioria dos casos, ao assoreamento
dos cursos d’água, quando se formam depósitos sedimentares. Este evento pode
comprometer a vazão no canal principal da drenagem, contribuindo com as inundações,
juntamente com as características naturais que a microbacia já possui.
A Figura 25 mostra uma representação visual da ausência de vegetação ciliar ao
longo dos cursos d´água e pequenos fragmentos de florestas nativas na área estudada.
Na foz da MBHARB, na área urbana do distrito de Buarque de Macedo, pode-se
constatar invasão antrópica às margens do Rio Bananeiras, ocupando uma área de
1,21% da área da microbacia (ver Quadro 7). É justamente na área de ocupação
antrópica que acontecem os eventos de inundações, gerando diversos impactos sociais
e ambientais sobre a comunidade. Foi observado que boa parte das Áreas de
Preservação Permanente (APPs), como áreas de vegetação nativa de encosta, topos de
morro e áreas de vegetação ciliar, sofreram alteração antrópica.
65
De acordo com a legislação, o Código Florestal (Lei 12.651/12) contempla a
conservação das áreas de APP. Ao realizar o mapeamento, notou-se que a legislação
não estava sendo cumprida, havendo substituição da mata nativa por vegetações não
nativas, como pastagem e cultura de eucalipto, bem como a retirada de quase toda
vegetação ciliar pela construção de moradias dentro da faixa de preservação. Com a
realização desta pesquisa, gerou-se um mapa temático da realidade quanto ao uso e
ocupação do solo na MBHARB.
Figura 25: Mapa de uso e ocupação do solo na MBHARB. Fonte: Elaboração própria, 2015.
66
Quadro 7: Parcelas de uso e ocupação do solo na MBHARB.
Parcela do solo Área (Km²) Área (%) Cursos d'água 0,03 0,17
Estradas não pavimentadas 0,11 0,69 Estradas de ferro 0,02 0,16
Culturas de eucalipto 0,33 2,14 Manchas urbanas 0,19 1,21
Vegetações nativas 2,48 16,12 Barragens de corpos hídricos 0,09 0,58
Vegetações de várzea 0,43 2,78 Pastagens 11,70 76,15 Microbacia 15,38 100,00
Fonte: Elaboração própria, 2015.
5.3 Densidade de drenagem
Para o cálculo da densidade de drenagem, foi aplicada a Equação 2, obtendo-se
o valor de 1,73 km/km², o que indica que a MBHARB possui uma boa drenagem,
utilizando como parâmetro o Quadro 1 proposto por Carvalho e Silva (2006). Villela e
Mattos (1975) afirmam que o índice da densidade de drenagem varia de 0,5 km/km²,
para bacias com drenagem pobre, a 3,5km/km² ou mais, para bacias excepcionalmente
bem drenadas. O valor resultante do modelo indica um valor médio quanto à tendência
a inundações da MBHARB, ou seja, não corresponde a uma condição extrema, nem
isenta a MBHARB da suscetibilidade a inundações.
5.4 Fator de forma
O fator de forma da MBHARB apresentou valor de Kf=0,50, resultado encontrado
aplicando-se a Equação 1. O valor encontrado representa um parâmetro geométrico
médio em relação à forma circular, o que indica que a microbacia tem médio potencial
de inundações. Para o fator de forma, quanto mais próximo do valor 1, mais circular é a
bacia e maior a tendência à inundação.
5.5 Hierarquia da drenagem
O resultado da análise da rede de drenagem da MBHARB, baseada na aplicação
do método Strahler, classifica a bacia como de 3ª ordem. Por meio da análise de Strahler,
identificou-se o canal principal onde foi realizado o corte longitudinal, obtendo-se o valor
de declividade do canal principal.
67
A magnitude da drenagem com 25 canais, ou seja 25 nascentes, indica uma boa
drenagem, traduzindo uma maior liberação de fluxo de água em curto prazo de tempo
(CARDOSO et al., 2006).
5.6 Tempo de concentração
Utilizando o método desenvolvido por Temez (Equação 4), a pesquisa apresentou
valor de Tc=3,61 horas, que é o tempo decorrente do deflúvio da bacia. Considerando-
se o tempo de concentração como o tempo necessário para que toda a bacia esteja
contribuindo na seção de saída, quanto mais rápido a água chega a foz, maiores as
chances de inundação, sobretudo em eventos de fortes chuvas sobre a bacia
hidrográfica. Com base no trabalho apresentado por Araújo et al. (2011), referente à
“Análise do tempo de concentração em função das características fisiográficas em Bacias
Urbanas”, o tempo de concentração de 3,61 horas indica que a MBHARB é uma bacia
suscetível à inundação na foz da bacia onde se concentra a população de Buarque de
Macedo.
Na região de Conselheiro Lafaiete, estado de Minas Gerais, ocorrem precipitações
pluviais em torno de 1.538 mm de chuva, anualmente, considerando uma média em um
período de 10 anos numa série histórica no período de 2004 a 2014 (ver Figura 19). Esta
base de dados foi utilizada para relacionar a capacidade de captação de águas das
chuvas na compartimentação geomorfológica da MBHARB.
A pesquisa sugere estudos mais aprofundados, por meio de medidas Estruturais,
por meio de barragens de contenção, que visem à conservação das águas das chuvas,
desta forma aumentando o tempo de concentração das águas superficiais, de modo a
reduzir o volume excessivo de água no distrito de Buarque de Macedo em Conselheiro
Lafaiete, Estado de Minas Gerais, evitando inundações no distrito e em outras
comunidade ribeirinhas situadas à jusante.
5.7 Impactos derivados das inundações
Os impactos decorrentes dos desastres naturais causados pelas inundações em
Buarque de Macedo têm aumentado nos últimos anos e decorrem, entre outros, da
combinação de efeitos relacionados a fatores econômicos, sociais, demográficos e à
alteração na dinâmica da paisagem. A comunidade ribeirinha da MBHARB sofre com
impactos adversos oriundos dos episódios das cheias. O maior problema identificado foi
68
a ocupação irregular da comunidade em regiões frágeis a inundações pela elevação do
nível de água do Rio Bananeiras em eventos de fortes precipitações.
A pesquisa apontou aspectos geomorfológicos que favorecem o aumento do nível
das águas desse rio. Aliado a isso, acrescenta-se a substituição da mata nativa pela
pastagem, que favorece a incidência de processos erosivos, aumentando a velocidade
de escoamento superficial da água das chuvas, fazendo com que a vazão na foz
aumente mais rapidamente, alongando o processo de inundação.
É importante destacar que, em janeiro de 2011, ocorreu a maior inundação no
distrito de Buarque de Macedo, onde parte da população teve que ser removida para as
partes mais altas, afastando-se das áreas alagadas, gerando prejuízos materiais
significativos às edificações existentes à margem do rio Bananeiras.
Outro fator de peso para tais impactos é a omissão do poder público municipal,
visto que a comunidade afetada pelas cheias ocupa áreas protegidas por leis de âmbito
federal e municipal, havendo, portanto, fundamento legal para a aplicação da legislação
vigente, a qual, contudo, é frequentemente descumprida.
Adicionalmente, o distrito encontra-se sujeito à eventualidade de fenômenos
impactantes, e mesmo catastróficos, das forças que compõem o meio ambiente, como
no caso de eventos hidrológicos críticos de excesso ou escassez de água. Acerca disto,
nos períodos de cheias, quando ocorrem as inundações, além das perdas materiais,
acontece a contaminação da população por doenças de veiculação hídrica,
considerando, ainda, que o lançamento do esgotamento sanitário ocorre diretamente nos
corpos hídricos.
De um modo geral, o agravamento crescente dos problemas ambientais na
MBHARB é promovido pelo modelo de apropriação do espaço físico. Esse modelo,
conforme destaca Jacobi (2004), reflete as desigualdades socioeconômicas vigentes,
aliadas à ineficácia das políticas públicas e à inércia da administração pública na
detecção, coerção, correção e proposição de medidas, visando ao ordenamento do
território e à garantia da melhora da qualidade de vida da população.
Mesmo admitindo-se que os impactos negativos do conjunto de problemas
ambientais decorram principalmente da precariedade dos serviços públicos e das
69
omissões do poder público, Jacobi (2004) acentua que eles retratam o descuido e a
omissão dos cidadãos, inclusive daqueles moradores das comunidades mais carentes
de infraestrutura. Essa observação levanta a questão do significado dos problemas
ambientais e do conflito entre os interesses particularizados e a qualidade de vida da
comunidade como um todo.
A maior parte dos riscos ambientais urbanos está circunscrita à esfera de
competência municipal e é diretamente vinculada ao uso e à ocupação do solo. Esse
fato, por um lado, indica que a intensidade e a disseminação dos problemas
socioambientais urbanos são, em muito, devidas à ineficácia da administração pública
no planejamento e no controle do uso e da ocupação do território da cidade que, na
maioria dos casos, está relacionada ao pouco conhecimento técnico e cientifico na
abordagem do ordenamento territorial e até mesmo na elaboração de leis (SERRES,
2000).
O uso das geotecnologias e de modelagens pode contribuir como ferramenta de
auxílio na identificação de áreas de risco e assim promover legislações mais eficientes
que poderão facilitar a fiscalização e melhor gestão do espaço quanto ao ordenamento
territorial.
70
6. Conclusões
As principais conclusões derivadas da presente pesquisa são:
1. Os modelos matemáticos aplicados às variáveis morfológicas do relevo
permitiram a obtenção de valores que apontaram para a tendência natural de
inundação em Buarque de Macedo;
2. Os impactos sociais e ambientais decorrentes das cheias relacionam-se
diretamente com a ocupação do homem em áreas inundáveis, onde o risco é
iminente;
3. A aplicação de geotecnologias foi uma importante ferramenta de auxílio para
análise e representação do relevo por meio da modelagem computacional,
permitindo obtenção de dados espaciais sobre a MBHARB;
4. A aplicação dos modelos contribuiu como ferramenta de auxílio no
planejamento quanto ao uso e ocupação do solo em bacias hidrográficas,
visando identificar áreas com riscos de inundações.
5. A pesquisa pode auxiliar o poder público quanto aos problemas de inundações
no distrito de Buarque de Macedo.
6. Estudos futuros podem aprofundar a possibilidade de construção de barragens
de contenção que poderão contribuir como zona de amortecimento pluvial e
ainda conservar água das chuvas que são perdidas, vislumbrando a
possibilidade de seu aproveitamento, principalmente em períodos de secas.
7. Medidas conservacionistas de recuperação e preservação dos corpos hídricos
e da vegetação nativa contribuem para a redução de processos erosivos que,
além de provocar impactos adversos à biodiversidade, favorecem o
assoreamento de corpos hídricos e inundações na MBHARB. Para uma melhor
qualidade de vida ambiental onde o homem se insere, é fundamental a
aproximação do poder público, instituições de ensino e participação do terceiro
setor.
71
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