Anlise geomorfomtrica da bacia hidrogrfica do rio Jacar, Niteri -

RJ

Bruno Dias Cardoso de Carvalho

Raphael e Silva Giro Pedro Jos Farias Fernandes

UFF - Instituto de Geocincias Departamento de Geografia Av. Litornea s/n - 24030-346 - Niteri - RJ, Brasil Tel: (21) 2629-5951

brunocarvalho@id.uff.br

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1. INTRODUO

No Brasil, muito comum a falta de planejamento urbano e ambiental causar

impactos negativos populao, como enchentes e movimentos de massa. Dessa

maneira, a anlise geomorfomtrica de bacias hidrogrficas uma importante

ferramenta de suporte ao planejamento.

Devido ao desenvolvimento da sociedade, cada vez mais, as bacias hidrogrficas

tm sofrido alteraes na estrutura fsica dos canais, nos aporte de sedimentos, na

composio da biota, no regime hidrulico e no fluxo de matria e energia, essas

alteraes e o padro espacial de uso e cobertura do solo tem relevantes impactos sobre

a produo e transporte de sedimentos (Vanacker et al., 2005), alm de poder acarretar

na degradao ou mudana na dinmica ambiental de um sistema fluvial. Nesse

contexto, de conhecimento comum que o recurso hdrico um bem vital para todas as

formas de vida no planeta, e a garantia de um uso sustentvel e consciente de tal recurso

tornou-se fundamental. Sendo assim, a anlise morfomtrica de bacias hidrogrficas se

apresenta como uma importante ferramenta para caracterizar e identificar a dinmica de

um sistema fluvial (Carlos e Carvalho, 2009), e tambm para subsidiar um

planejamento ambiental adequado.

As tcnicas de geoprocessamento so cada vez mais utilizadas por possurem

uma abordagem interdisciplinar que possibilita a convergncia de diferentes disciplinas

cientficas para o estudo de fenmenos ambientais (Cmara e Monteiro, 2001). O

geoprocessamento junto aos Sistemas de Informao Geogrficas (SIG), que permitem

o tratamento de dados georreferenciados de forma eficiente, com qualidade e rapidez

(Hott et al., 2007), esto se tornado fundamentais para estudos voltados para a anlise

espacial.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para determinao

das variveis morfomtricas da bacia hidrogrfica do rio Jacar, utilizando SIG e

tcnicas de geoprocessamento. O mesmo faz parte de uma srie de trabalhos que visam

a elaborao de um plano de aes para uma poltica de proteo ambiental dessa bacia

hidrogrfica

2. REA DE ESTUDO

A bacia hidrogrfica do rio Jacar (Figura 1) est situada no municpio de

Niteri, regio metropolitana do Rio de Janeiro. Essa bacia hidrogrfica, com 545,74 ha

de extenso, delimitada por macios costeiros que formam os Morros do Cantagalo,

Jacar e Serra Grande.

A mesma caracteriza-se por um vale comprido e estreito e por desaguar na

Laguna de Piratininga, possuindo uma vazo mdia de 23,4m/s. No seu entorno

encontrada uma vasta rea de Mata Atlntica ainda preservada, contudo, nos ltimos

anos, vem ocorrendo um processo acelerado de expanso urbana na regio, o que torna

imprescindvel o monitoramento ambiental dessa bacia.

Figura 1 Bacia hidrogrfica do rio Jacar, Niteri, RJ.

3. MATERIAL E MTODO

No primeiro momento, foi desenvolvido o Modelo Digital de Elevao (MDE)

com resoluo espacial de 1 m atravs da interpolao das curvas de nvel e pontos

cotados da Base Cartogrfica CIDE (1997) no Sistema de Informao Geogrfica

ArcGis 9.2 (Figura 2). A partir do MDE foi possvel gerar uma mapa de declividade

para a bacia.

Figura 2 MDE gerado a partir das curvas de nvel e pontos cotados da base cartogrfica CIDE (1997).

Tambm travs do MDE, ainda no ArcGis 9.2 extraiu-se automaticamente a

hidrografia, o processo de extrao de drenagem consiste basicamente em quatro etapas:

eliminao dos rudos, gerao de um raster de direo do fluxo, gerao de um raster

de acumulao do fluxo e gerao de um raster com a drenagem traada (Fernandes,

2010) (Figura 3). A drenagem resultante foi ajustada por meio de verificao de campo

e interpretao de uma imagem do satlite Quickbird do ano de 2007.

Figura 3 Fluxograma do processo de extrao de drenagem a partir do MDE.

MDE

Eliminao dos

rudos Raster de

direo do fluxo

Raster de acumulao do

fluxo

Raster com a

drenagem traada Converso para

vetor (shapefile)

Recorte das camadas para a rea de interesse

Camadas de Hidrografia

Desse modo, a partir dos dados de curvas de nvel, modelo digital de elevao

(MDE), limite da bacia, mapa de declividade da bacia e hidrografia mapeada, foi

possvel determinar as seguintes variveis morfomtricas: rea da bacia; permetro da

bacia; hierarquizao de drenagem; ndice de circularidade; ndice de compacidade;

variao, mdia e amplitude de altitude e declividade; densidade de drenagem; ndice de

rugosidade; nmero de segmentos; comprimento total dos canais; densidade

hidrogrfica; e relao de relevo

Os resultados da rea da bacia; permetro da bacia; variao, mdia e amplitude

de altitude e declividade; comprimento total dos canais; e numero de segmentos foram

obtidos com o uso das ferramentas estatsticas do SIG.

Para a hierarquizao da drenagem foi utilizado o mtodo de Strahler (1952). A

hidrografia mapeada e as curvas de nvel foram processadas no software Hidroflow 0.9,

tal software foi desenvolvido pelo Laboratrio de Geoprocessamento do Departamento

de Geologia aplicada da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ) para inferir

fluxos e ordens de hierarquia de drenagem pelos mtodos de classificao Strahler.

A partir dos resultados das etapas anteriores foram obtidos as demais variveis:

ndice de circularidade, ndice de compacidade, densidade de drenagem, ndice de

rugosidade, densidade hidrogrfica e relao de relevo.

4. RESULTADOS

A determinao da rea da bacia; permetro da bacia; variao, mdia e

amplitude de altitude e declividade; comprimento total dos canais; e numero de

segmentos foram os resultados primrios, que permitiram obter a maioria das demais

varveis morfomtricas (Tabela 1).

Tabela 1 - Resultado da rea da bacia; permetro da bacia; variao, mdia e amplitude de altitude e

declividade; comprimento total dos canais; e numero de segmentos.

Permetro (m) 14056,70

rea (m) 5457444,59

Comprimento dos

Canais (m)

20922,29

N de Segmentos 87

Altitude (m) Declividade

Mdia 118.91 21,18

Amplitude 398,70 58,89

Hierarquizao de Drenagem

Resume-se o mtodo de Strahler da seguinte maneira: um canal de ordem x

formado por 2 canais de ordem x-1, mesmo se receber afluncia de qualquer outro canal

de ordem inferior. Nesse mtodo, a subjetividade a respeito de nascentes deixa de

existir. Essa varivel morfomtrica fornece uma noo do grau de ramificao, o que

possibilita inferir-se sobre o relevo da bacia. De maneira geral, quanto mais ramificada

for a rede de drenagem, a tendncia do relevo ser mais acidentado.

A bacia hidrogrfica do rio Jacar possui canais de at 3 ordem. Na tabela 2

possvel analisar a relao entre hierarquizao da drenagem, quantidade e extenso de

canais na rede drenagem.

Tabela 2 - Relao entre hierarquizao da drenagem, quantidade e extenso de canais na rede drenagem

da bacia hidrogrfica do rio Jacar.

Ordem Quantidade de Canais Extenso (m)

1 46 12379,46

2 20 3517,95

3 21 5024,88

Densidade Hidrogrfica

Relao entre o nmero total de rios e a rea da bacia hidrogrfica. Tal varivel

pode ser utilizada para indicar a capacidade de gerar novos cursos de gua na bacia em

funo das caractersticas pedolgicas, geolgicas e climticas da rea (Castro e

Carvalho, 2009):

Dh = N/A

Dh = 15,96/km

Dh = Densidade de Hidrogrfica

N = Numero total de rios

A = rea da Bacia

Densidade de Drenagem

Relao entre o comprimento total dos canais e a rea da bacia. Quanto maior

for essa varivel, h uma tendncia de diminuir a capacidade de infiltrar a gua, ou seja,

quando menor a densidade de drenagem, maior a tendncia de infiltrao da gua e

contribuio para o lenol fretico.

Dd = Lt/A

Dd = 3,83 km/km

Dd = Densidade de Drenagem

Lt = Comprimento total dos canais

A = rea da Bacia

Relao de Relevo

Relao entre a amplitude altimtrica e o comprimento do canal principal. A

partir dessa varivel possvel aferir a suavidade do relevo na bacia.

Rr = Hm/Lh

Hm = 0,08

Hm = Amplitude altimtrica

Rr = Relao de relevo

Lh = comprimento do canal principal

ndice de Rugosidade

Produto da multiplicao entre a amplitude altimtrica e a densidade de

drenagem. Quando maior o ndice de rugosidade, maior a tendncia de um relevo mais

colinoso e dissecado, com canais mais entalhados.

Ir = Hm.Dd

Ir = 1,52

Ir = ndice de rugosidade

Hm = Amplitude altimtrica

Dd = Densidade de drenagem

ndice de Circularidade

Relao entre a rea da bacia e a rea do crculo de permetro igual ao da rea

total da bacia. Quanto maior o ndice de circularidade, mais circular a bacia, logo, h

um maior favorecimento aos processos de inundao.

Ic = (A.4)/p

Ic = 0,34

Ic = ndice de circularidade

P = Permetro da bacia

ndice de Compacidade

O ndice e compacidade a relao do permetro da bacia hidrogrfica e um

crculo de igual rea da bacia. Quanto mais prximo do valor 1, a bacia tende a ser mais

circular, o que indica maior propenso a cheias.

Kc= (0,28.P)/ A

Kc = 1,68

Kc = ndice de compacidade

A = rea da bacia

P = Permetro da bacia

Na tabela 3 pode ser observado os resultados da densidade hidrogrfica,

densidade de drenagem, relao de relevo, ndice de rugosidade, ndice de circularidade

e ndice de compacidade.

Tabela 3 - Resultado da densidade hidrogrfica, densidade de drenagem, relao de relevo, ndice de

rugosidade, ndice de circularidade e ndice de compacidade.

Densidade Hidrogrfica 15,96/km

Densidade de Drenagem 3,83 km/km

Relao de Relevo 0,08

ndice de Rugosidade 1,52

ndice de Circularidade 0,34

ndice de Compacidade 1,68

4. CONSIDERAES FINAIS

A utilizao do geoprocessamento e SIG para determinar as variveis

morfomtricas mostrou a grande importncia dessas ferramentas, que foram

fundamentais para integrar diversos tipos informaes espaciais, facilitando o

cumprimento do objetivo do trabalho de forma simples e rpida.

O SIG permite a integrao de diversos dados como imagens orbitais, altimetria,

hidrografia e banco de dados geogrficos, o que importantssimo para diferentes tipos

de estudos, inclusive para estudos geomorfolgicos.

Vale ressaltar que esse trabalho faz parte de uma srie de outros trabalhos que

visam contribuir para uma avaliao ambiental da bacia hidrogrfica do rio Jacar, e seu

resultado compe um conjunto de dados preliminares que contribuiro para tal tarefa.

BIBLIOGRAFIA

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