Hidrografas unitrias na bacia hidrogrfica do Ribeiro Serragem no municpio de Trememb, SP.

Neyrianne dAngelis Rodrigues UNITAU - neyriannerodrigues@hotmail.comGetulio Teixeira Batista UNITAU getulio@agro.unitau.brMarcelo dos Santos Targa UNITAU mtarga@unitau.br

Resumo

O presente trabalho objetivou avaliar o escoamento superficial da rea que engloba os afluentes do Ribeiro Serragem no municpio de Trememb, SP no vale do Paraba do Sul, localizada na parte a montante da barragem da Fazenda Maristela, bem como mapear o uso do solo da mesma para subsidiar possveis intervenes visando o uso sustentvel dessa bacia. Foram empregadas tcnicas de geoprocessamento com o uso de ferramentas do SPRING para a caracterizao do uso e ocupao do solo, da caracterizao fsica da bacia e para o clculo da precipitao efetiva. Os resultados indicaram que a bacia do Ribeiro Serragem apresenta um bom estado de conservao, levando em considerao que ocorre o predomnio de florestas em todas as classes de APP com maior predomnio desta em rea de Topo de Morro. Entretanto, h que se ficar alerta com a ocupao futura da bacia, pois nesse tipo de APP encontram-se 11% de reas cobertas por pastagens e tambm por culturas anuais. Na APPs de margem de rios embora tambm ocorra predomnio da classe Floresta, as reas da classe Culturas Anuais e Pastagem respectivamente correspondem a 11 e 22%. Os resultados permitiram concluir que a Bacia do Ribeiro Serragem pouco sujeita a enchentes, mas sensvel a processos erosivos devido ao escoamento superficial rpido das guas de chuva. Contudo, evidenciou-se que a bacia bem conservada devido a maior porcentagem de uso de solo ser as reas de florestas, favorecendo assim o amortecimento das vazes de cheia e com isso garantindo sua sustentabilidade.

Palavras chave: Bacia, uso do solo, Cincias ambientais, escoamento

Introduo

Degradaes ambientais so normalmente resultantes do crescimento populacional que ampliam as reas urbanizadas e as reas destinadas s atividades agrcolas, provocando mudanas no uso do solo, normalmente na direo de maior impermeabilizao e maior escoamento superficial das guas de chuvas. Segundo Brito (1999), as aes antrpicas alteram o meio ambiente para satisfazer as necessidades socioeconmicas e culturais do homem. Essas modificaes podem ser minimizadas com informaes, tecnologias apropriadas e conscientizao para a adoo de atitudes que ajudem a preservar e manter o meio ambiente ecologicamente equilibrado, reflorestando, controlando processos erosivos, reutilizando materiais, despoluindo corpos dgua e evitando a poluio das guas subterrneas.Com o advento dos dados de imagens de mdia resoluo de satlites como o Landsat Thematic Mapper , estudos vm sendo realizados para avaliar o potencial das tcnicas de processamento digital de imagens para mapear, monitorar e planejar o uso adequado do solo (LAZZAROTTO, 2000). A demanda por resoluo espacial cada vez melhor nos trabalhos de mapeamento vem aumentando abrindo novas perspectivas de desenvolvimento de novos sensores orbitais dotados de capacidades bastante ampliadas.A Revoluo Verde ou Agricultura Moderna, a partir da dcada de 60, o Brasil ampliou seu sistema agrcola devido modernizao tecnolgica e o comrcio internacional de produtos qumicos sintetizados em laboratrio. Com isso, ocorreu um crescimento significativo da produo agrcola e, em contrapartida, propiciou uma expanso agrria desordenada e o aumento do uso de insumos que degradam o meio ambiente e promovem a ocupao de reas de preservao permanente (APP) ou de proteo ambiental, previstas na Lei Federal n 4.771/65, Cdigo Florestal Brasileiro.Deste modo, tornou-se indispensvel elaborao de leis e normas municipais capazes de reduzir estas aes exploratrias e, proporcionar por meio de incentivos ou sistemas punitivos, a recuperao e/ou diminuio das atividades de maior impacto a esses biomas, promovendo o uso de forma racional e sustentvel a curto, mdio e, principalmente, longo prazo (SO PAULO, 1999). O municpio de Trememb-SP encontra-se situado dentro da grande Bacia do Rio Paraba do Sul. As micro bacias situadas dentro do limite municipal de Trememb-SP sofrem grandes impactos ambientais devido produo de arroz irrigado proveniente da cultura trazida pelos Monges Trapistas vindos da Frana em 1904, e que permaneceram na Fazenda Maristela, na bacia do ribeiro Serragem, at novembro de 1931.Essa prtica avanou para toda regio devido s boas perspectivas para o cultivo da cultura nas reas de vrzea do Rio Paraba do Sul. Soma (2002) relata que em alguns locais do Vale do Paraba tm ocorrido conflitos com a distribuio e consumo de gua, devido a alguns fatores: O cultivo de arroz inundado requer uma grande quantidade de gua, durante todo ciclo, em mdia 1,5 a 2 litros por segundo num perodo mdio de irrigao que varia de 80 a 100 dias. A destruio dos fragmentos florestais que constituem as reas de APPs para formao de pastos, reas de plantios comerciais com espcies exticas e expanses urbanas esto interferindo no processo de infiltrao de gua nos solos e, conseqentemente, para a falta de gua nas sub-bacias hidrogrficas, tendo as atividades sido diversificadas em pesqueiros, indstrias, minerao e ranicultura, gerado vrios conflitos locais e degradado de forma significativa a bacia.Sendo assim, o estudo do escoamento superficial em funo do uso do solo dentro da bacia pode possibilitar novas alternativas para uso sustentvel. Segundo Barreto-Neto e Souza Filho (2003), no estudo do escoamento superficial possvel estabelecer prognsticos sobre o comportamento do escoamento superficial a partir de mudanas no uso do solo, tais como, substituio de florestas por pastagem, ampliao de rea com culturas agrcolas, mudanas nas espcies agrcolas, entre outras, antes mesmo destas trocas serem perpetradas na bacia real.O objetivo deste trabalho foi avaliar o escoamento superficial da rea que engloba os afluentes do Ribeiro Serragem, ou seja, acima da Fazenda Maristela, bem como mapear o uso do solo da mesma para subsidiar possveis intervenes visando o uso sustentvel dessa bacia.

Material e Mtodo

A rea de estudo contempla a rea da bacia do ribeiro Serragem (Figura 1) no municpio de Trememb, SP na regio do Vale do rio Paraba do Sul. Foi definido como ponto de controle nessa bacia o trecho montante da barragem existente na Fazenda Maristela, que atua como sistema de amortecimento de cheias e acumulao de gua para atender a demanda de irrigao de arroz inundado, cultivado nas reas de vrzea do Rio Paraba do Sul.O banco de dados do Municpio de Trememb, fornecido pela Prefeitura Municipal e seus dados utilzados no presente estudo foram processados no Laboratrio de Geoprocessamento da UNITAU (LAGEO), utilizando ferramentas do aplicativo SPRING.Os solos da bacia em estudo, nos terrenos mais elevados, composto por CAMBISSOLO HPLICO Distrfico - LAd em associao com LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrfico - PVAd. A parte central composta por LATOSSOLO AMARELO Distrfico em associao com LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrfico - LVAd (Oliveira et al. 1999).Para a caracterizao fsica e morfomtrica da Bacia do Ribeiro Serragem, foram utilizadas diversas ferramentas do SPRING como operaes mtricas, medidas de classes, e recorte de planos de informao. As variveis analisadas para a caracterizao fsica da Bacia foram: rea, Maior Comprimento, Largura media, Coeficiente de Circularidade, Amplitude altimtrica mxima, Relao de relevo, Sinuosidade, Densidade de drenagem e Permetro, amplamente discutidos por CHRISTOFOLETTI, (1969) e VILLELA e MATTOS, (1980).Para a determinao do escoamento superficial utilizou-se o Mtodo Curva-Nmero (CN), considerando-se os valores de uso e ocupao do solo para os anos 2003 e 2010. Este mtodo um dos mais utilizados para as estimativas do escoamento superficial em bacias hidrogrficas. O mtodo CN de acordo com o NRCS (2010) baseado nas Equaes 1 e 2.[Eq.1][Eq.2]em que:Pe: Precipitao efetiva que gera o escoamento superficial (mm);P: Precipitao Mxima em dado Perodo de Retorno (mm); S: Infiltrao Potencial (mm)CN: Nmero da Curva, valor adimensional que funo do uso e ocupao e das caractersticas do solo.

O valor do CN deve ser ponderado em funo dos diferentes usos e ocupao (cobertura) do solo pela seguinte equao (Targa, 2011).:[Eq.3]em que:CNpond= Valor do Nmero da Curva ponderado, adimensional.CNc = Valor do nmero da curva de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia, adimensional.Ac = rea de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia em ha.At = rea total da bacia, em ha.

Figura 1. Localizao da Bacia Hidrogrfica do Ribeiro Serragem e Delimitao da rea de Estudo.Fonte: Adaptado de Kather (2003) e Rodrigues (2011).

O tempo de concentrao em minutos corresponde ao tempo necessrio para a gua ir do ponto mais distante at ao exutrio da bacia. Sua estimativa foi baseada na velocidade mdia do escoamento superficial que a funo do espao a ser percorrido e da declividade equivalente, sendo calculado pela equao de Kirpich, descrita conforme Tucci (2000) na Equao 4.[Eq.4]em que:Tc = Tempo de Concentrao em minutos.S = Declividade equivalente (m/Km)L = Comprimento do Talvegue (Km)

Dado proximidade, os dados de chuvas mximas foram selecionados do estudo de chuvas mximas de Martines Junior e Magni (1999) para o posto meteorolgico de Taubat E2-022R localizado nas coordenadas 2302S e 4534W na altitude de 610m. Na definio dos valores de chuvas mximas para os Tempos de Retorno de 2, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100 e 200 anos foi considerada a durao da chuva igual ao Tempo de concentrao da bacia.Foram calculados as hidrgrafas para cada pulso de escoamento produzido em cada intervalo de tempo unitrio; a taxa de descarga (qt) calculada como qt = qt/qp).qp, conforme metodologia do SCS descrita em Targa, 2011. Cada hidrgrafa colacada na escala de tempo notando que a descarga pico (qp) ocorre Tp horas depois do comeo da chuva (comeo do intervalo de tempo). A descarga pico da hidrgrafa da chuva mxima da rea (q) considerada como o coeficiente de drenagem.Foi realizado um levantamento ambiental da Bacia em que foram identificadas as principais unidades de uso e ocupao do solo. O mtodo utilizado na classificao das imagens foi a supervisionada, baseada na Mxima Verossimilhana, ou MAXVER por meio da fuso das bandas 3, 4 e 5. Com a fuso das bandas, a composio colorida R5-G4-B3 foi a que melhor representou a diferenciao dos objetos para uma interpretao mais precisa no momento da classificao da rea de estudo.O primeiro procedimento na classificao da imagem constituiu a identificao visual dos diferentes tons e cores dos pixels que representam a reflectncias do solo e sua cobertura, interpretados pelas caractersticas espectrais bsicas, das diversas classes de uso do solo conforme Wilkinson (1991).Foram estabelecidas as classes a serem utilizadas e, por ltimo, foi realizada a anlise das imagens com o auxlio do aplicativo SPRING para elaborao do mapa temtico de uso e cobertura do solo da bacia. As classes foram determinadas de acordo com os objetivos do estudo, i. e. identificada as coberturas que possuem diferentes coeficientes de escoamento. Sendo assim, cinco classes foram criadas, sendo elas: pastagem, solo exposto, culturas anuais, florestas e corpos dgua.

Resultados e Discuso

O trabalho abrangeu toda rea a montante da barragem Maristela na Bacia do Ribeiro Serragem no municpio de Trememb, SP e aps o tratamento das imagens de satlite e seus processamentos foi possvel a obteno de mapas temticos e clculos de parmetros importantes para a manuteno da rea.A partir da digitalizao da Carta de Trememb (IGC, 1:10.000), contendo curvas de nvel a cada 5 m de altitude e a rede de drenagem (Figura 2), foram demarcados no SPRING os limites de bacia do ribeiro Serragem.Figura 2. Mapa da rede de drenagem demarcada na base de dados utilizando o aplicativo SPRINGFonte: Rodrigues (2011)

A rea total da bacia de 52,2 km e o curso total do Ribeiro Serragem de 21 km. Mas a rea de estudo se limita a 39,66 km e o curso do Ribeiro analisado de 9,13 km, de acordo com as coordenadas W 454210 e S 22 56 49 e , W 45 36 43 e S 22 55 54, tendo como ponto de controle a barragem da Fazenda Maristela.Com o uso do aplicativo SPRING, tambm foi possvel o clculo dos parmetros fisiogrficos da Bacia do Ribeiro Serragem, os quais so apresentados na Tabela 1.A Tabela 2, mostra que a Bacia do Ribeiro Serragem apresenta um ndice de sinuosidade (Si = 1,04), o qual est relacionado com a presena de canais retilneos, caracterstico de escoamentos em bacias acidentadas representado por um alto valor da amplitude altimtrica (Hm = 396m) e pela Relao de relevo (Rr = 42,04 m/km). Esses resultados indicam que h uma predominncia do escoamento rpido da gua na bacia, o que pode contribuir para os processos erosivos.Segundo a classificao proposta por Beltrame (1994) a Bacia do ribeiro Serragem apresenta um valor alto de densidade de drenagem (Dd=3,30), que associados a Amplitude altimtrica e relao de relevo elevada, contribui para as respostas de escoamento rpido s chuvas de maior intensidade e para diminuir o tempo de oportunidade de infiltrao da gua. Embora ocorra esse escoamento, o baixo valor do ndice de Circularidade (Ic= 0,51), indica ser esta, uma bacia pouco sujeita a enchentes (VILLELA e MATTOS, 1980).Tabela 1.Variveis morfomtricas para caracterizao fsica da Bacia do Ribeiro SerragemParmetrosValor do ndiceUnidade

rea39,66Km2

Maior Comprimento 9,42Km

Largura media4,21Km

Circularidade0,51

Amplitude altimtrica mxima396M

Relao de relevo42,04m/km

Sinuosidade1,04m/m

Densidade de drenagem3,30Km/Km

Permetro 31,15Km

O mapa de uso do solo (Figura 3) foi obtido atravs do processo de classificao utilizando tcnicas de Sensoriamento Remoto no aplicativo SPRING, compreendendo o processamento digital de imagens, pelo mtodo de classificao supervisionada, MAXVER, e dessa forma, foram obtidas os tamanhos (em h) das classes de uso do solo da Tabela 2.As classes de uso do solo foram agrupadas de acordo com a proximidade dos valores de CN utilizados para o clculo de escoamento superficial.

Figura 3. Mapa de uso do solo obtido pela classificao MAXVER realizado no SPRINGFonte: Rodrigues, 2011

Com os dados de chuva mxima de Martinez Junior e Magni (1999) e por meio das Equaes 1, 2 3 e 4 estimou-se os escoamentos mximos na bacia (Tabela 3).

Tabela 2. Classes de Uso do Solo agrupadas em funo dos valores de CNClasse de Uso do Solo rea ocupada (ha)rea ocupada (%)CN

Florestas2422,5461,0855

Culturas Anuais522,6113,1881

Solo Exposto155,713,9388

Corpos dgua17,780,4590

Pastagem847,8421,3876

A partir do Escoamento Superficial (Tabela 3), foi possvel a obteno da hidrgrafa de cada pulso de escoamento superficial a partir da hidrgrafa unitria admensional (Figura 4). A hidrgrafa unitria de 1mm de escoamento superficial correspondente a cada intervalo de Precipitao efetiva de interesse foi calculada conforme metodologia descrita em Targa, (2011) utilizando-se os dados da Tabela 4.Por meio da hidrgrafa unitria de 1mm de escoamento superficial da bacia do ribeiro serragem , pode-se estimar as hidrgrafas dimensionais (m/s) provenientes de pulsos de escoamento superficial de 10 e 20 mm Tabela 5 e Figura 5.

Tabela 3.Escoamento Superficial da Bacia do Ribeiro Serragem, para chuvas mximas com Tempo de durao de 73minutos e Infiltrao potencial S de 141mm.Tempo de Retorno (Anos)Precipitao mxima (mm)Precipitao Efetiva (mm)

243,001,40

555,704,50

1064,207,40

1568,909,20

2072,2010,56

2574,9011,70

5082,8015,30

10090,7019,20

20098,5023,50

Figura 4. Hidrgrafa unitria admensional do SCS-USA utilizadas para construo das hidrografas do ribeiro Serragem.

Tabela 6. Dados da bacia do ribeiro serragem necessrias para aplicao da metodologia do hidrograma unitrio.Comprimento do curso dgua principal - L (Km)9,42

rea da bacia (Km)3,9

Declividade do curso dgua principal - I (m/km)42,04

Tempo de concentrao da bacia - Tc (h)1,23

Tempo de retardo da bacia - tp (h)0,89

Tempo de elevao do pico - Tp (h)1,52

Vazo de pico - qp (m3/s)0,53

Tempo de base - Tb (h)2,37

Observa-se que com a gerao de uma Precipitao Efetiva unitria, a vazo do Ribeiro serragem atingiria um pico mximo de vazo da ordem de 0,53m/s e com uma Precipitao efetiva de 10mm que ocorreria uma vez a cada 20 anos atingira uma vazo mxima de 5,34m/s. Por outro lado essa vazo apenas dobra atingindo 10,6m/s com a ocorrncia de uma Precipitao efetiva da ordem de 20mm a cada 200 anos. Esses resultados refletem a capacidade de amortecimento das cheias pela cobertura vegetal da bacia.

Figura 5. Hidrgrafas para Precipitaes efetivas variando de 1,4mm a 23,5mm e Tempos de retorno de 2 a 200 anos respectivamente.

Concluses

O uso de ferramentas de geoprocessamento propiciou melhor aprofundamento do estudo da rea, tanto com relao ao seu uso e ocupao, quanto a sua caracterizao fsica e clculo do escoamento superficial.A Bacia do Ribeiro Serragem pouco sujeita a enchentes. Mas por estar sujeita a um escoamento superficial rpido das guas de chuva, ela sensvel a processos erosivos.Mas de forma geral a bacia bem conservada devido a maior porcentagem de uso de solo ser as reas de florestas, favorecendo assim o amortecimento das vazes de cheia e com isso garantindo sua sustentabilidade.

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