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GEOMETRIA NA JUNO FLUVIAL: ESTUDO DE CASO DAS BACIAS DO RIO NEGRINHO E RIO CUNHA, SANTA CATARINA

Masato Kobiyama1 , Nadine Lory Bortolotto2, Taiana Gava 3, Chlsea Eichholz Marchi 4

Resumo A ocupao intensificada nas margens dos rios nas ltimas dcadas tem causado os desastres naturais e aumentando problemas scio-ambientais. Evidencia-se que a geomorfologia fluvial aplicada ao estudo das junes dos rios colabora para o adequado manejo dos mesmos, assim como para a caracterizao morfolgica de bacias hidrogrficas, para a avaliao do comportamento hidrossedimentolgico nas junes, para a estabilidade de encostas, para a revitalizao de rios, entre outros aspectos. O presente trabalho prope um procedimento de medio do ngulo de juno e declividade da juno em duas bacias hidrogrficas localizadas no Estado de Santa Catarina. Observou-se que com o aumento da ordem do rio principal houve um aumento do ngulo mdio da juno e que os valores mdios dos ngulos tenderam a diminuir com o acrscimo das declividades nas junes dos rios. Palavras-chave: ngulo de juno; declividade de juno, ordem fluvial, morfometria. Abstract An intensified occupation of riversides during the last decades has caused natural disasters and increased socio-environmental problems. It is evident that the fluvial geomorphology applied to the study of river junctions collaborates to a suitable management of the rivers, as well as to the morphological characterization of the watersheds, to the evaluation of water and sediments behaviors at junctions, to the slope stability, to the river rehabilitation, and so on. The present study proposes a procedure for measuring the angle of junction and the junction slope by analyzing two watersheds located in the State of Santa Catarina. The results show that the higher order of the main river, the larger the mean angle of junction became and that the mean values of the angles had a tendency to decrease with the increase of the junction slope. Keywords: Angle of junction; junction slope; stream order; morphometry.

Introduo

A gua uma das substncias mais importantes do Planeta Terra, pois dela depende a

maioria dos processos fsicos, qumicos e biolgicos nos ecossistemas. Na histria da humanidade a

gua sempre foi determinante para a sua evoluo. Registros mostram que as grandes civilizaes se

desenvolveram s margens de rios (Tigre e Eufrates na Mesopotmia, Nilo no Egito, Indus na ndia, e

Amarelo na China) de onde garantiam o abastecimento de gua e, consequentemente, seu

desenvolvimento socioeconmico.

A intensificao da ocupao nas margens dos rios nas ltimas dcadas tem causado

problemas socioeconmicos e vem contribuindo para os processos de desastres naturais. A

1 Professor Associado do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental, UFSC, Bolsista CNPq

kobiyama@ens.ufsc.br 2 Acadmica no curso de graduao de Engenharia Sanitria e Ambiental, UFSC, Bolsista CNPq nadi@ens.ufsc.br 3 Acadmica no curso de graduao de Engenharia Sanitria e Ambiental, UFSC, Bolsista da UFSC taianagava@hotmail.com 4 Acadmica no curso de graduao de Engenharia Sanitria e Ambiental, UFSC, Bolsista PIBIC/CNPq

chelseaem@yahoo.com.br

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sociedade anseia por obras (ou medidas estruturais) para resolver ou mitigar esses problemas,

buscando tcnicas desenvolvidas na engenharia fluvial. Pode-se dizer que o desenvolvimento do ser

humano depende do manejo adequado dos rios, tornando cada vez mais evidente a importante

contribuio da geomorfologia fluvial para a engenharia fluvial atuar de forma mais apropriada e

eficiente.

Gilvear (1999) demonstrou os principais aspectos da geomorfologia fluvial com direta

relevncia para engenharia fluvial, dentre os quais se encontra a eco-geomorfologia. DeBarry (2004)

tambm enfatizou a importante contribuio da geomorfologia fluvial na restaurao dos rios.

Embora a geomorfologia fluvial trate de diversos aspectos que os rios possuem, a morfologia

pode ser considerada um dos principais objetos da mesma. A morfologia fluvial analisa a tipologia da

rede fluvial e contribui para estudos de evoluo das bacias (Knighton, 1998). Best (1986) apresentou

uma reviso da morfologia das confluncias fluviais, demonstrando a importncia das mesmas na

formao da rede fluvial.

Segundo Roy (1983), o ngulo de juno um componente morfomtrico bsico da rede

fluvial. Por isso, existem diversos estudos sobre o assunto. Howard (1971) relatou que, embora

Playfair (1802) j reconhecia a tendncia do valor do ngulo, Horton (1932) foi o primeiro que

explicou quantitativamente este valor. Lubowe (1964) demonstrou o aumento do ngulo mdio das

junes com aumento da ordem do rio principal. Howard (1971) apontou valores de ngulos timos

da juno na estabilidade da mesma. Schumm (1956) mostrou que o ngulo de juno se altera

durante a evoluo da paisagem. Segundo Slyom & Tucker (2007) que realizaram estudos

numricos da evoluo de bacias, o ngulo de juno aumenta com a rea de contribuio (bacia).

Realizando uma reviso de estudos sobre ngulos de juno, Morisawa (1985) apontou a falta de

padronizao dos mtodos de medio dos ngulos.

Nesse contexto, o presente trabalho prope um procedimento de medio do ngulo de

juno e declividade da juno. Esses procedimentos foram aplicados para duas bacias hidrogrficas

e discutiu-se aspectos como, caractersticas do ngulo de juno, a relao entre ngulo e

declividade e entre ngulo e ordem de rios, a fim de verificar qual possui maior influncia

(declividade ou ordem) na angulao das junes. Esse trabalho poder ser utilizado para estudos de

morfometria de bacias hidrogrficas, comportamentos de gua e sedimentos nas junes,

estabilidade de encostas fluviais, revitalizao de rios, entre outros.

Metodologia

rea de estudo A rea de estudo do presente trabalho compreende duas bacias hidrogrficas

situadas no Estado de Santa Catarina, a do Rio Negrinho e a do Rio Cunha (Fig.1; Tab.1). A bacia

hidrogrfica do Rio Negrinho abrange os municpios de Rio Negrinho e So Bento do Sul, situados no

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planalto norte do Estado. Est localizada entre as longitudes 4920W e 4931W e latitudes 2615S

e 2625S. As nascentes do rio situam-se acima de 800 m de altitude. O relevo suave, com

superfcie regular, quase plana.

Figura 1 - Localizao das bacias de estudo

A bacia hidrogrfica do Rio Cunha est totalmente inserida no municpio de Rio dos Cedros

(Fig.1), e faz parte do Mdio Vale do Itaja. Est localizada entre as longitudes 4917W e 4921W e

latitudes 2641S e 2644S. As nascentes do Rio Cunha esto acima de 500 m de altitude.

Recentemente nesta bacia, houve a ocorrncia de fluxos de escombro (Goerl et al., 2009).

Tabela 1 - Caractersticas das bacias de estudo.

Bacia Rio Negrinho Rio Cunha

rea 195 km2 16,3 km2

Mxima ordem 5 3

Densidade de drenagem 2,44 km-1 1,50 km-1

Solo

Em quase toda a extenso da bacia predominam os CAMBISSOLOS e, uma pequena poro, localizada nas nascentes da parte Oeste da bacia, ocorre os GLEISSOLOS.

As encostas da bacia so ngremes e os vales profundos com a predominncia de CAMBISSOLOS e ARGISSOLOS VERMELHO-AMARELOS.

Rocha Arenito e folhelho Migmatito

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Procedimentos de anlise O ngulo de juno dos rios () o ngulo formado pelas projees

horizontais no encontro entre eles. A declividade representa o ngulo formado da razo entre a

diferena das cotas topogrficas e o comprimento do curso de gua considerado, conforme

demonstrado na Fig. 2. Os ngulos das junes dos rios foram medidos nas cartas topogrficas

digitais em escala 1:50.000, na projeo UTM (Fuso 22), data Imbituba - SC e SAD 69, disponibilizadas

pelo CIRAM/EPAGRI (2009). A ordem fluvial foi determinada a partir da hierarquizao de Strahler

(1952) e correlacionada com os valores obtidos dos ngulos nas junes.

Figura 2 - Determinao do ngulo e declividade da juno.

Para a determinao das declividades dos cursos de gua das bacias foi gerado um Modelo

Digital de Elevao (MDE), a partir das curvas de nvel das cartas topogrficas. O MDE tem resoluo

de clulas de 30 m e foi obtido pelo mtodo de interpolao de redes triangulares irregulares TIN

(Triangular Irregular Network), atravs do ArcGIS 9.3.1.

Definiu-se a medida da declividade () nas junes dos rios como sendo a mdia entre as

declividades de cada segmento que forma a juno, obtendo-se para cada ngulo um valor de

declividade, ou seja, = (1 + 2)/2. Em locais onde no foi possvel obter a medida da declividade,

devido ao segmento de rio estar na mesma cota topogrfica, realizou-se a soma dos comprimentos

dos cursos de gua at a prxima mudana de cota para o clculo da mesma.

Resultados e Discusso

Na Tab. 2 so apresentados os nmeros totais de junes (n) para cada ordem de rio na bacia

do Rio Negrinho. Os logaritmos dos valores totais de junes com ordem n so inversamente

proporcionais aos valores de n, ou seja, quanto maior a ordem dos segmentos de rios, menor a

quantidade de rios desta ordem (Fig. 3).

Tabela 2 - Nmeros de junes em relao s ordens dos rios na bacia do Rio Negrinho.

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Ordem 1 2 3 4 5 Total

1 73 124 73 24 14 308 2 124 18 19 11 8 180 3 73 19 3 6 5 106 4 24 11 6 1 1 43 5 14 8 5 1 - 28

Figura 3 Relao entre a ordem do rio e nmero total de junes.

O ngulo mdio das junes (em graus) em relao ordem dos rios apresentado em

detalhes na Tab. 3. No estudo utilizou-se a mdia ponderada destes ngulos, uma vez que a

quantidade de junes de rios no constante para toda a bacia do Rio Negrinho. A Fig. 4 mostra o

grfico obtido da relao entre os ngulos mdios das ordens dos rios e a mdia ponderada para os

ngulos da bacia. As curvas demonstram ajuste entre si e seguem a relao proposta por Lubowe

(1964), que com o aumento da ordem do rio principal verifica-se um aumento do ngulo mdio da

juno.

Tabela 3 - ngulo mdio das junes em relao ordem dos rios na bacia do Rio Negrinho.

Ordem 1 2 3 4 5 Mdia Ponderada

1 61 63 65 77 67 64 2 63 71 72 70 74 66 3 65 72 112 69 86 69 4 77 70 69 94 74 74 5 67 74 86 74 - 73

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Figura 4 - Relao dos ngulos mdios e a mdia ponderada com a ordem dos rios.

Na Fig. 5 encontra-se que a mdia dos ngulos das junes na bacia do Rio Negrinho est

entre 60 e 80. Existe uma tendncia no aumento das mdias destes ngulos em relao ao

aumento da ordem fluvial dos rios (Tab. 4). Isto pode ocorrer devido aos cursos de gua de menor

ordem estarem situados em regies de relevo mais acentuado.

Figura 5 - ngulos em relao a ordem fluvial da bacia do Rio Negrinho.

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Tabela 4 - Ordens fluviais e o ngulo mdio (em graus) das junes.

Relao entre ordens fluviais

1-[1, 2, 3, 4, 5]

2-[2, 3, 4, 5] 3-[3, 4,

5] 4-[4, 5]

Valor mdio dos ngulos

66,62 71,92 89,19 84,00

Os grficos apresentados na Fig. 6 demonstram a frequncia dos ngulos das junes de rios

de primeira ordem com as demais ordens presentes na bacia de Rio Negrinho. Observa-se que estes

ngulos apresentam em mdia de 50 a 80, contudo as frequncias no seguem uma distribuio

normal. Benda et al (2004) relataram que os ngulos das junes indicam certos efeitos morfolgicos

tpicos na confluncia, especialmente quando os ngulos so prximos ou maiores que 90, portanto

a discusso para os valores mdios dos ngulos maiores nas junes merece maiores investigaes.

Figura 6 - Grficos de frequncia dos ngulos das junes.

A Fig. 7 relaciona os ngulos mdios das junes dos rios e os intervalos de declividades.

Verifica-se que, com o acrscimo das declividades nas junes dos rios, os valores mdios dos

ngulos diminuem como pode ser observado atravs da linha de tendncia. Este comportamento

resulta na diminuio da diferena entre os ngulos, devido ao aumento gradativo dos valores

mnimos e diminuio dos valores mximos como demonstram as linhas pontilhadas. No h

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inferncias em relao aos coeficientes de variao devido ao nmero de medies analisadas no

ser contnuo para todos os intervalos de declividade.

Figura 7 - Grfico declividade versus ngulos da bacia do Rio Negrinho.

Os ngulos mdios obtidos para a bacia do Rio Cunha em relao hierarquia fluvial esto

ilustrados na Fig. 8.

Figura 8 - ngulos mdios em relao a ordem fluvial da bacia do Rio Cunha.

Verifica-se que os ngulos mdios esto entre 50 e 65. No caso da bacia do Rio Cunha que

possui o relevo mais acentuado, a tendncia de aumento do ngulo da juno, em funo do

acrscimo da ordem do curso de gua, no foi claramente observada como observada na bacia do

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Rio Negrinho. Isto deve ser devido ao nmero de dados ser insuficiente para se obter um resultado

estatstico satisfatrio, ou seja, na escala disponvel (1:50.000) para a bacia do Rio Cunha, no foi

possvel analisar ngulos de juno por ser uma bacia de pequena rea.

A variao da declividade nas junes no suficiente para indicar a diminuio na mdia

dos ngulos para a bacia do Rio Cunha (Fig. 9). Com isso, a comparao entre os resultados obtidos

para as bacias em estudo, necessita de mais parmetros, visto que as caractersticas geolgicas so

diferentes. Alm disso, a bacia do Rio Cunha apresenta uma rea menor do que a do Rio Negrinho, e

o nmero de medidas dos ngulos de junes mais restrito. Desta forma, maiores investigaes so

necessrias para futuras consideraes sobre a bacia do Rio Cunha e os ngulos das junes dos rios.

Figura 9 - Declividade versus ngulos da bacia do Rio Cunha.

Concluses

Propondo o procedimento de determinar o ngulo e a declividade de juno fluvial,

analisaram-se as bacias do Rio Negrinho e Rio Cunha. Os resultados permitem concluir que: (i) com o

aumento da ordem do rio principal houve um aumento do ngulo mdio da juno; (ii) com o

acrscimo das declividades nas junes dos rios, os valores mdios dos ngulos tendem a diminuir

para a bacia de Rio Negrinho; e (iii) a ordem dos rios e a declividade nas junes so inversamente

proporcionais entre si. A anlise da bacia do Rio Cunha no permitiu concluses representativas

devido falta de dados proporcionada pelo pequeno tamanho da bacia e baixa densidade de

drenagem.

No foi possvel verificar qual dos parmetros (ordem dos rios e declividade) tenha maior

influncia sobre o ngulo de juno, pois possuem comportamentos diferentes em relao ao

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ngulo. Entretanto, recomenda-se que este estudo seja aplicado para bacias com densidade de

drenagem alta.

Referncias

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