XXII SÍMPOSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HÍDRICOS 26 de novembro a 01 de dezembro de 2017 Florianópolis- SC

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1 DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA PARA HIERARQUIZAÇÃO DAS SUB-BACIAS DO RIO DO PEIXE QUANTO À CAPACIDADE DE PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS Filipe A. M. Falcetta 1 * & Gerson S. A. Filho 2 & Zeno H. Junior 3 & Erick C. Mota 4 & Diego H. Tanikawa 5 Resumo A bacia hidrográfica do rio do Peixe, com uma área aproximada de km², constituída de 38 municípios e uma população estimada de habitantes, apresenta graves problemas ocasionados pela má gestão de seus recursos hídricos. A potencialidade das terras à produção de sedimentos, determinada a partir de uma metodologia desenvolvida pelo IPT há mais de duas décadas, é alta em quase toda a bacia, o que impossibilita a hierarquização das sub-bacias desta forma. Este trabalho apresenta uma proposta de melhoria de metodologia, adotando a densidade de drenagem como parâmetro de diferenciação das sub-bacias e produzindo um mapa de capacidade de produção de sedimentos. Foi possível observar uma forte correlação entre a ocorrência de erosões e a ordenação das sub-bacias proposta, permitindo assim utilizar os desenvolvimentos deste trabalho como um instrumento para a gestão dos recursos hídricos, garantindo que áreas mais críticas sejam atendidas prioritariamente. Palavras-Chave Erosão; Produção de Sedimentos; Gerenciamento de Recursos Hídricos. DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY FOR HIERARCHIZATION OF PEIXE RIVER SUB BASINS AS TO SEDIMENT PRODUCTION CAPACITY Abstract The watershed of the Peixe river, covering an area of approximately 11,000 km², comprising 38 municipalities and an estimated population of 500,000 inhabitants, faces serious problems caused by poor management of its water resources. The sediment production potential, determined using a methodology developed by IPT more than two decades ago, is high in nearly all the watershed area, which makes it impossible to use this method to hierarchize the sub-basins this way. This paper presents a metholodogy improvement proposal, using drainage density as a differentiation parameter for the subbasins and producing a map of sediment production capacity. It was possible to observe a strong correlation between the occurrence of erosions and the ordering of the sub-basins proposed, thus allowing to use the developments of this paper as an instrument for water resources management, ensuring that more critical areas would be served prioritarily. Keywords Erosion; Sediment Production; Water Resources Management. 1 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), falcetta@ipt.br 2 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), gersaf@ipt.br 3 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), zenohell@ipt.br 4 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), erickcm@ipt.br 5 Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), diegoht@ipt.br XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO A UGRHI 21 Peixe (Figura 1 Plano Estadual de Recursos Hídricos Lei Estadual 7.633/91), com uma área aproximada de km², constituída de 38 municípios com uma população estimada de habitantes, apresenta graves problemas ocasionados pela má gestão de seus recursos hídricos, devido, principalmente, a políticas deficientes de gestão do uso e ocupação do solo rural e urbano, da falta de recursos para melhoria das condições de drenagem e saneamento, da dificuldade de se implantar práticas de conservação do solo, etc. Figura 1 Divisão do estado de São Paulo em Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Uma consequência das intervenções antrópicas sem planejamento adequado é a intensificação e aceleração do desenvolvimento de processos erosivos laminares e lineares (sulcos, ravinas e boçorocas), principalmente nas áreas de expansão urbana e nos terrenos menos favoráveis à ocupação, com declividades mais elevadas, configurando um quadro crítico quanto à degradação do solo. Entre os anos de 2010 e 2012 foi desenvolvido no Estado de São Paulo o Cadastramento de pontos de erosão e inundação no Estado de São Paulo, resultado de uma demanda do Departamento de Águas e Energia Elétrica DAEE, que possibilitou o aprofundamento do conhecimento a respeito dos processos erosivos no território paulista. Somente na UGRHI 21, foram cadastradas 165 erosões lineares urbanas (76 ravinas e 89 boçorocas) e rurais (1461 ravinas e boçorocas) (IPT/DAEE, 2012). A produção de sedimentos da área de drenagem de uma bacia hidrográfica é dependente da erosão, do escoamento das águas pluviais (que promove o carreamento dos sedimentos) e das características de transporte desses sedimentos nos cursos d água; sendo assim, em 2015, o IPT procurou identificar e hierarquizar sub-bacias mais críticas da UGRHI 21 quanto à potencialidade de produção de sedimentos. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Entretanto, o mapa de potencialidade das terras à produção de sedimentos desenvolvido utilizando as metodologias tradicionais, como se verá a seguir, classificou parcela considerável da área da UGRHI 21 em uma única classe de potencialidade, situação esta que dificulta sobremaneira a hierarquização das sub-bacias em função dessa variável. Neste sentido, este trabalho visa apresentar uma proposta de aprimoramento das metodologias desenvolvidas pelo IPT nas últimas décadas, adotando um parâmetro hidrológico para diferenciar as classes de potencialidade o qual apresentasse maior correlação com o número de processos erosivos nas sub-bacias estudadas densidade de drenagem produzindo-se um novo mapa, denominado mapa de capacidade de produção de sedimentos. A hierarquização das sub-bacias da UGRHI 21 foi, então, realizada utilizando seguindo-se a metodologia sugerida por este trabalho. METODOLOGIA A suscetibilidade à erosão pode ser determinada utilizando-se diversas abordagens, sendo que na maior parte das vezes a mais indicada é a morfopedológica, ou seja, a relação entre o substrato rochoso, os solos e o relevo, conforme descrito em De Castro e Salomão (2000), onde os autores relacionam o comportamento de compartimentos morfopedológicos face à erosão linear, com base no trabalho realizado por Ab Saber (1969). A metodologia descrita em IPT/DAEE (1997) baseia-se na ponderação em ambiente SIG dos Rasters morfopedólogico (geologia, geomorfologia e pedologia) e o de declividade para caracterizar as áreas com maior ou menor suscetibilidade ao surgimento de processos erosivos. Quanto maior a declividade, maior é, também, a velocidade das massas de água e sua capacidade de desenvolverem erosão e transportar sedimentos. Os tipos de solos mais suscetíveis foram definidos a partir de dados de campo e de laboratório e, desse modo, a ponderação segue o indicado na Tabela 1. Quanto à potencialidade das terras à produção de sedimento, a metodologia descrita em IPT/DAEE (2005) determina que a mesma seja dependente de diversos fatores, sendo principalmente afetada pela cobertura e uso do solo, mas também é influenciada pela topografia e pedologia, em uma abordagem multicritério. É possível determinar a potencialidade das terras à produção de sedimento realizandose a integração entre as classes de suscetibilidade à erosão e o uso e ocupação do solo da área de interesse. Esta integração segue o indicado na Tabela 2. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Tabela 1 Determinação das classes de suscetibilidade a erosão na UGRHI 21. Ponderação entre as classes de declividade e pedologia ASSOCIAÇÃO CLASSES DE DECLIVIDADE DE A B C D E F SOLOS (0 a 3%) (3 a 6%) (6 a 12%) (12 a (25 a 25%) 50%) >50% CLASSES DE SUSCETIBILIDADE À EROSÃO PVA-1 A A MA MA MA MA PVA-3 A A A MA MA MA PVA-2 B M A A MA MA LV-1 M M A A MA MA LV-2 M A A A MA MA RQ-1 B M A A MA MA RL-1 B M A A MA MA GX-1 B B B B B B Tabela 2 Determinação das classes de potencialidade das terras à produção de sedimentos na UGRHI 21. Ponderação entre as classes uso e ocupação do solo e de suscetibilidade à erosão CLASSES DE SUSCETIBILIDADE À EROSÃO CLASSES DE USO E OCUPAÇÃO DO SOLO MUITO ALTA ALTA MÉDIA BAIXA Mata (capoeira, nativa) M B B B Mata Ciliar M B B B Reflorestamento (eucaliptos) A M B B Cultura Perene (café e seringueira) A A M B Cultura semi-perene (cana-de-açúcar) A A M M Pastagem com conservação do solo M B B B Pastagem sem conservação do solo A A M M Cultura temporária (amendoim, soja, feijão, milho, mandioca, etc.) MA A A M Área urbana consolidada B B B B Área urbana em consolidação (Periurbano) MA A M M Área de várzea B B B B Nos resultados, será possível verificar que grande parte da UGRHI 21 apresenta-se como sendo de alta potencialidade à produção de sedimentos, o que não permite hierarquizar com facilidade as sub-bacias hidrográficas no tocante à capacidade de geração de sedimentos. A fim de facilitar a hierarquização das sub-bacias quanto à capacidade de produção de sedimentos, neste trabalho, portanto, foram levantados os dados morfométricos de cada subbacia da UGRHI 21 e feitas análises por meio de correlações estatísticas a fim de verificar qual parâmetro representou melhor a incidência de processos erosivos. Destas análises, concluiu-se que a densidade de drenagem apresentou forte correlação à ocorrência erosões, como se vê no gráfico apresentado na Figura 2. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Número de Pontos de Erosão (DAEE/IPT, 2012) / Área da sub-bacia (1/km²) 3,50 3,00 2,50 2,00 Núm. Erosão / A = 0,2282*Dd² + 0,0578*Dd R² = 0,6395 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Densidade de drenagem (km/km²) Figura 2 Correlação entre a densidade de drenagem e a relação entre o número de pontos de erosão cadastrados em DAEE/IPT (2012) / Área da sub-bacia na UGRHI 21 O levantamento bibliográfico corroborou com os resultados verificados na UGRHI 21, na medida em que autores como Moeini et. al. (2015) e Clubb et. al. (2016) indicaram que a densidade de drenagem está correlacionada com a probabilidade de variação das taxas de erosão. Ademais, Hiruma e Ponçano (1994) identificaram fatores geomorfopedológicos vinculados ao mesmo parâmetro morfométrico, ressaltando que regiões de grande densidade de drenagem possuem elevada concentração de fluxo de águas superficiais (runoff), responsáveis pela desagregação e transporte das partículas de solo. Os valores de densidade de drenagem calculados para cada sub-bacia foram agrupados em quatro classes distintas, de acordo com os quartis estatísticos, apresentadas na Tabela 3. Tabela 3 Classes de Densidade de drenagem das sub-bacias da UGRHI 21 Classe Baixa densidade Média densidade Alta densidade Muito alta densidade Valores de Dd < 0,98 km/km² 0,98-1,56 km/km² 1,56-1,92 km/km² > 1,92 km/km² Desse modo, segundo a proposta deste trabalho, pode-se estimar a capacidade de produção de sedimentos, combinando-se as classes de potencialidade das terras à produção de sedimentos apresentada na Tabela 2, com as classes de densidade de drenagem apresentadas na Tabela 3, conforme chave apresentada na Tabela 4. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Tabela 4 Classes de capacidade de produção de sedimentos propostas para a UGRHI 21 Potencialidade das Classes de Densidade de Drenagem terras à produção de sedimento Baixa densidade Média densidade Alta densidade Muito alta densidade Baixa (B) B B M M Média (M) B M M A Alta (A) B M A MA Muito Alta (MA) M A MA MA RESULTADOS O mapa de potencialidade das terras à produção de sedimentos elaborado para a UGRHI 21 indica que cerca de três quartos da área da UGRHI 21 apresenta-se como sendo de alta potencialidade, portanto, sem a modificação de metodologia proposta por este trabalho, não seria possível hierarquizar as sub-bacias no tocante à capacidade de produção de sedimentos e à incidência de processos erosivos. Por outro lado, a combinação entre o mapa de potencialidade produzido pela metodologia utilizada pelo IPT com as classes de densidade de drenagem, produziu bons resultados no sentido de facilitar a hierarquização das sub-bacias hidrográficas da UGRHI 21, como é possível observar no comparativo entre as metodologias apresentado na Figura 3. Figura 3 Comparativo entre a metodologia utilizada atualmente pelo IPT (mapa de classes de potencialidade) com a metodologia proposta por este trabalho (mapa de classes de capacidade). Fonte: IPT, 2017 Por fim, a partir do mapa elaborado com esta nova metodologia, procedeu-se a preparação de outro comparativo, apresentado na Figura 4: o da hierarquia das sub-bacias XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 quanto à capacidade de produção de sedimentos e a densidade de pontos de erosão cadastrados (IPT/DAEE, 2012). Figura 4 Comparativo entre o mapa de hierarquização das sub-bacias da UGRHI 21 e o de densidade de pontos de erosão (IPT/DAEE, 2012). Fonte: IPT, 2017 CONCLUSÕES A adoção de classes de densidade de drenagem permitiu uma maior diferenciação nas áreas em que antes eram consideradas apenas como sendo de alta potencialidade de produção de sedimentos, em alguns casos elevando a criticidade de algumas sub-bacias e, em outros, reduzindo-a. Foi possível observar forte correlação entre a hierarquização proposta neste trabalho com a incidência de processos erosivos na UGRHI 21, o que valida a metodologia proposta e certamente facilita a utilização da mesma na forma de importante instrumento de gestão do território e dos recursos advindos da cobrança do uso da água em áreas potencialmente críticas ao surgimento deste tipo de processo, o qual mostra-se como um desafio à disponibilidade hídrica futura. Este trabalho pode ser replicado às demais UGRHIs do estado de São Paulo, pela sua fácil aplicabilidade e importância dos resultados obtidos, cabendo ressaltar que a metodologia aqui apresentada será futuramente modificada a fim de considerar também a pluviometria local, outro importante indutor de processos erosivos. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer a Fundação de Apoio ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas FIPT e ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo pelo apoio recebido. REFERÊNCIAS AB'SABER, A.N. (1969). Conceito de geomorfologia a serviço das pesquisas sobre o quaternario. ed. USP, São Paulo-SP. CLUBB, F. J.; MUDD, S. M.; ATTAL, M.; MILODOWSKI, D. T.; GRIEVE, S.W.D. (2016). The relationship between drainage density, erosion rate, and hilltop curvature: implications for sediment transport processes. Journal of Geophysical Research. DE CASTRO, S. S.; SALOMÃO, F. X. DE S. (2000). Compartimentação morfopedológica e sua aplicação: considerações metodológicas. GEOUSP: Espaço e Tempo (Online), p HIRUMA, S. T.; PONÇANO, W. L. (1994). Densidade de drenagem e sua relação com fatores geomorfopedológicos na área do Alto Rio Pardo, SP E MG. Revista do Instituto Geológico 15(1/2), pp Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) (1997). Relatório Técnico : Orientações para o combate à erosão no Estado de São Paulo - Síntese. São Paulo-SP. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) (2005). Relatório Técnico : Monitoramento da erosão e do assoreamento nas Bacias Hidrográficas dos rios Taiaçupeba, Biritiba-Mirim e Paraitinga, SP. São Paulo-SP. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), Departamento de Águas e Energia Elétrica (DAEE) (2012). Relatório Técnico : Cadastramento de erosão e inundação no Estado de São Paulo. São Paulo-SP. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT (2017). Relatório Técnico : Mapa de potencialidade das terras à produção de sedimentos. Área piloto: Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Rio do Peixe. São Paulo-SP. MOEINI, A.; ZARANDI,N. K.; PAZIRA, E.; BADIOLLAHI,Y. (2015). The relationship between drainage density and soil erosion rate: a study of five watersheds in Ardebil province, Iran. Wit Transactions on Ecology and the Environment, 197. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8