INFLUÊNCIA DA ÁREA URBANA DE VACARIA-RS SOBRE AS BACIAS DE CAPTAÇÃO DO RIO SOCORRO E ARROIO VIANA

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1 INFLUÊNCIA DA ÁREA URBANA DE VACARIA-RS SOBRE AS BACIAS DE CAPTAÇÃO DO RIO SOCORRO E ARROIO VIANA INFLUENCE OF URBAN AREA OF VACARIA-RS ON THE CAPTURE BASIN OF RIVER SOCORRO AND BROOK VIANA Eduardo José Deluchi Viviane Todt Adriane Brill Thum Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Curso de Especialização em Informações Espaciais Georreferenciadas Av. Unisinos, 950 Bloco 6 - Caixa Postal Bairro Cristo Rei São Leopoldo RS, Brasil eduardodeluchi@yahoo.com.br, vivianetodt@unisinos.br, adrianebt@unisinos.br RESUMO O presente trabalho tem como objetivo principal compreender a dinâmica do funcionamento hidrológico das bacias do Rio Socorro e do Arroio Viana na cidade de Vacaria-RS, bem como sua fragilidade ambiental. Desta maneira, visa contribuir na preservação de suas nascentes com o intuito de garantir a potabilidade da água e a continuidade das mesmas. Para o desenvolvimento do trabalho, utilizou-se a ferramenta ArcHydro/ArcGIS 10.0 e imagens do Google Earth do ano de 2011, procedendo à realização das seguintes etapas: delimitação da área de estudo e criação de um MDT (Modelo Digital do Terreno) com curvas de nível de 20 metros; determinação da direção do fluxo; obtenção do fluxo acumulado; segmentação e ordenação das drenagens e análise da fragilidade ambiental. Desta forma, pode-se observar que a delimitação automática de bacias hidrográficas é uma metodologia de fácil utilização podendo ser facilmente aplicada em outras áreas de estudo. Pode-se observar, também, que as bacias hidrográficas apresentam dinâmicas hidrológicas diferentes de acordo com as suas características topográficas. Verificou-se desta forma a possibilidade de utilizar o Sistema de Informações Geográficas (SIG) como ferramenta para visualizar e manipular de forma separada ou conjunta os resultados com extrema eficiência e rapidez. O principal resultado obtido neste trabalho foi à constatação de que a bacia do Rio Socorro bem como a bacia do Arroio Viana fazem parte de uma hierarquia fluvial de sétima ordem e que as mesmas estão extremamente fragilizadas devido ao continuo avanço da área urbana sobre suas nascentes e bacias de captação. Palavras-Chaves: SIG, Bacia Hidrográfica, Google Earth, Fragilidade Ambiental. 1. INTRODUÇÃO O avanço da área urbana sobre as bacias formadoras de rios ou nascentes está acontecendo de forma desordenada e sem estudos preliminares que determinem a melhor forma de ordenar o crescimento das cidades e o próprio desenvolvimento das mesmas. O novo código florestal, Lei de 25 de maio de 2012, propõe a intensificação e a regionalização da fiscalização em áreas de nascentes e de preservação permanente. Desta forma, as prefeituras passam a ter atribuição para definir, dentro de seu próprio município ou mesmo em conjunto com outros municípios e com a participação da PATRAM - esta como agente auxiliar, a melhor forma de resolver os impasses ambientais gerados pelo avanço populacional sobre estas áreas de preservação. Os maiores entraves ainda estão em se definir em uma determinada região o que se entende como áreas de preservação, bem como os valores econômicos envolvidos para se chegar a uma solução em locais já comprometidos com o avanço das áreas urbanas sobre as nascentes, córregos, riachos, matas ciliares, rios e bacias hidrográficas.

2 A utilização das técnicas de delimitação automática de bacias hidrográficas vem sendo adotada por vários pesquisadores. Essas técnicas baseiam-se no uso dos Sistemas de Informações Geográficas (SIGs), apresentando bons resultados quando comparados aos processos analógicos de delimitação de bacias hidrográficas (Jenson e Domingues, 1988; Tarboton, 1997). Com as novas técnicas de delimitação automática de bacias hidrográficas, pode-se realizar vários estudos sobre as mesmas, com inúmeras possibilidades de análise de formação das bacias, composição dos rios e afluentes, bem como sua estrutura em geral, tudo isto de forma eficiente e rápida. Assim, devido ao quadro atual de elevada pressão urbana sobre as bacias hidrográficas e nascentes, considera-se necessária a realização de estudos que objetivem métodos de análises morfométricas de bacias hidrográficas, de modo a contribuir para o entendimento da dinâmica do funcionamento hidrológico da mesma bem como sua fragilidade ambiental. Para tanto, adotou-se o método MDT sistema hídrico disponível no ArcGIS A bacia hidrográfica é considerada uma unidade territorial de referência ou de intervenção, uma vez que nela ocorre boa parte das relações de causa e efeito que envolve a realidade local, devendo haver uma integração das políticas locais de saneamento básico, de uso, ocupação e conservação do solo e de meio ambiente com as políticas estadual e federal de recursos hídricos (BRASIL, 1997). O presente estudo foi realizado na cidade de Vacaria RS, distante 240 km da capital do estado, Porto Alegre. O município de Vacaria situa-se na serra gaúcha e está localizada sobre a origem em quatro bacias distintas, sendo que este estudo detém-se nas Bacias do Rio Socorro e do Arroio Viana. O trabalho foi realizado em campo e em escritório, com a utilização de imagens do Google Earth de REFERENCIAL TEÓRICO Nos últimos anos observa-se um número crescente de trabalhos publicados em revistas e periódicos que utilizam o Geoprocessamento e Sistemas de Informação Geográfica (SIG ou GIS em inglês). Os SIGs são sistemas que fornecem as informações necessárias para gerenciar com eficácia as organizações. Existem diversas definições para explicar o que é um SIG, mas o que melhor se encaixa nos padrões de definição é que o SIG é um processo de transformação de dados em informações que são utilizadas para uma estrutura decisória. Um SIG gera produtos de informação que apóiam muitas necessidades de tomada de decisão e são o resultado da interação entre pessoas, tecnologias e procedimentos. De acordo com Rodrigues (1993), o geoprocessamento é um conjunto de tecnologias cujas etapas de coleta, tratamento, manipulação e apresentação de informações espaciais buscam um determinado objetivo. Essa idéia se relaciona com o pensamento de Moura (2010) onde, através das etapas citadas, o geoprocessamento deve gerar algum ganho de informação. Em relação aos SIGs, Câmara et al. (2005) define como ferramentas computacionais para realizar análises complexas, interligando dados de diversas fontes através da criação de banco de dados geo-referenciados. Sendo assim, vê-se o relacionamento direto de um Banco de Dados Geográficos (BDG) e as ferramentas SIG. Junto com o rápido desenvolvimento dos sistemas computacionais, existem grandes desafios para o desenvolvimento da tecnologia para a extração de informações e, também, grandes oportunidades na geração de informação geoespacial mais precisa e confiável (Holler, 2013). A pesquisa sobre o desenvolvimento de tecnologia para melhorar a extração de informações tornou-se fundamentalmente importante. Como as bacias hidrográficas apresentam dinâmicas hidrológicas diferentes, de acordo com suas características topográficas, a possibilidade de utilizar essa ferramenta para visualizar e manipular, de forma separada ou conjunta, representa um dos grandes avanços para o desenvolvimento de estudos e trabalhos, sendo uma das principais contribuições dessa tecnologia a extração automática da rede hídrica em um modelo digital de terreno (MDT). Ainda conforme pensamento de Holler (2013), o sensoriamento remoto tornou-se uma fonte de informações indispensáveis em muitas aplicações profissionais onde é necessária a informação de localização. Os modelos hidrológicos constituem ferramentas muito úteis para o estudo e compreensão dos fatores que afetam o balanço de água e a formação do fluxo na bacia hidrográfica.

3 Esta representação exige, em muitos casos, uma boa inicialização de um grande número de parâmetros de processos e variáveis, dentro deste estudo bacias hidrográficas - sendo um bom exemplo de aplicação deste modelo, o qual desempenha um papel fundamental para a gestão de áreas de grande relevância ambiental. 3. ÁREA DE ESTUDO A área de estudo compreende o município de Vacaria RS principalmente a Bacia do Rio Socorro e do Arroio Viana (Figura 1), município este principal produtor de maçãs do Brasil com uma altitude média de 980 metros situado na divisa com o estado de Santa Catarina tendo o município uma área de hectares. Atualmente, possui habitantes (IBGE,2014), possui um clima ameno no verão e baixas temperaturas no inverno. Está localizado nos campos de cima da serra e é um divisor de águas, onde o Rio Socorro contribui para o Rio Pelotas e o Arroio Viana contribui para o Rio das Antas, sendo que o Rio Socorro tem, em suas nascentes, a base para captação de água da cidade de Vacaria. Figura 1 Bacia de Captação do Rio Socorro e Arroio Viana. 4. MATERIAL E MÉTODOS O presente trabalho baseou-se na realização de seis (06) etapas principais: (1) Delimitação da Área de Estudo; (2) Determinação da Direção de Fluxo; (3) Determinação do Fluxo Acumulado; (4) Segmentação da Drenagem; (5) Determinação da Ordem das Drenagens; e, (6) Determinação da Fragilidade Ambiental das bacias. 4.1 DELIMITAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO O primeiro passo foi criar um Modelo Digital do Terreno (MDT), que foi desenvolvido no aplicativo ArcGIS 10.0, com a ferramenta Topodata. Para criar este modelo, utilizou-se curvas de nível (20m), pontos cotados e o limite da bacia, no que resultou uma imagem raster que representa a topografia do terreno, em resolução de 50m (Figura 2). Para a geração automática da rede hídrica, utilizou-se a extensão ArcHydro do software ArcGIS 10.0 e o processamento dos dados de topografia da área de estudo. Para a delimitação de bacias hidrográficas a partir de um MDT no formato raster, gerou-se as seguintes informações: direção de fluxo, fluxo acumulado, definição da rede de drenagem no formato raster e segmentação da drenagem.

4 Figura 2 Modelo Digital do Terreno sobreposto a imagens do Google Earth. 4.2 DIREÇÃO DE FLUXO O Modelo Digital de Elevação é uma imagem raster com pixels do mesmo tamanho, com um valor de elevação atribuído a cada uma delas. A direção de fluxo consiste em indicar, a partir de uma célula principal, para onde ele deverá seguir, de acordo com a declividade das células vizinhas. O fluxo acumulado indica quantas células uma célula estudada recebe de contribuição (Ramme e Kruger, 2007). As direções de fluxo de água (Figura 03) consideram a água que cai em cada pixel, indicando a direção que irá escoar. Assim, obteve-se, como resultado, uma imagem com oito colorações referentes às direções de cada pixel, (Rennó e Soares, 2001). Figura 03 Direção do Fluxo.

5 4.3 FLUXO ACUMULADO Com base nos dados obtidos a partir da direção de fluxo, calculou-se o fluxo acumulado (Figura 04). Considera-se o número de células que drenam para cada célula de uma grade de entrada, formando, dessa maneira, os rios. A estimativa do fluxo acumulado permite traçar a rede de drenagem, quando várias células drenam para uma determinada célula. Atribuiu-se um valor a ela, criando um ranking a partir do valor de contribuição recebido para cada célula da matriz. Aquelas células que apresentarem os maiores valores derivados das respectivas contribuições compõem a rede de drenagem (Pilesjö e Zhou, 1997). Figura 04 Fluxo Acumulado. 4.4 SEGMENTAÇÃO DA DRENAGEM Definiram-se os segmentos da rede de drenagem entre cada confluência, resultando em linhas com valores diferentes para cada segmento, tendo como base a direção do fluxo (Figura 05).

6 Figura 05 Drenagem inferida. 4.5 ORDEM DAS DRENAGENS A hierarquia fluvial da Bacia Hidrográfica ou a ordem das drenagens do Rio Socorro e Arroio Viana é de ordem 7 (Figura 06) e o padrão de drenagem predominante nessa bacia é do tipo dendrítico, como também foi verificado por Andrade (2008). Esse tipo de drenagem é bem ramificado, assemelhando-se a uma árvore e que se desenvolve principalmente em terrenos argilosos. Figura 06 Ordem das drenagens.

7 Realizou-se o delineamento das bacias do município de Vacaria, através do ordenamento das redes de drenagens conectadas (Figura 06). A partir desta análise, pode-se verificar as bacias diretamente influenciadas pela área urbana (Figura 07). Figura 07 Área urbana de Vacaria e formação da drenagem do Rio Socorro e Arroio Viana. A determinação das bacias com influência direta da área urbana demonstra uma fragilidade ambiental, sendo que a área de influência é de ha, demonstrando que o município de Vacaria está localizado em uma área de capacitação de duas bacias, do rio Socorro e Viana (Figura 8). Figura 08 - Bacias diretamente afetadas pela área urbana: Socorro e Arroio Viana.

8 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO A delimitação automática de bacias hidrográficas é uma metodologia de fácil utilização, podendo ser aplicada em outras áreas, devendo haver uma atenção especial no processo, devido às suas características e suas alterações de variações topográficas do terreno. Como as bacias hidrográficas apresentam dinâmicas hidrológicas diferentes, de acordo com suas características topográficas, a possibilidade de utilizar o SIG como ferramenta para visualizar e manipular, de forma separada ou conjunta, representa um dos grandes avanços para o desenvolvimento de estudos. Este tipo de estudo pode servir como referência para planejamento e gestão em áreas de conservação. Para o planejamento e o gerenciamento de uma bacia hidrográfica, é fundamental considerar a formação de cada micro-bacia e seus diferentes tipos de ordem de drenagem, para se desenvolver melhores manejos em respostas às crises em um sistema integrado, preditivo, e até a um nível de ecossistema. Isso deverá resultar em um diagnóstico mais abrangente dos problemas e deverá incorporar os aspectos sócio-econômicos, para que se possa desenvolver um bom planejamento e gerenciamento. A determinação destas bacias com influência direta da área urbana demonstra uma fragilidade ambiental sobre área de capacitação das bacias, do Rio Socorro e do Arroio Viana. Mesmo estas bacias tendo sua hierarquia fluvial de sétima ordem observa-se que as suas nascentes estão muito pressionadas pelo avanço da área urbana. Contudo, sabe-se que o processo de gestão ambiental e de gestão do território não devem se restringir ao manejo das unidades de conservação. O planejamento urbano deve abarcar preocupações com a busca do funcionamento equilibrado dos processos ambientais de caráter ecológico, econômico e social, minimizando problemas atuais e evitando-os no futuro. Por sua vez, as nascentes devem ser identificadas, cada vez mais estudadas e suas áreas de preservação respeitadas, para que se garanta a proteção deste sistema. 6. CONCLUSÃO Este trabalho teve como objetivo principal a identificação da influência da área urbana de Vacaria- RS sobre as bacias de captação hídrica do Rio Socorro e Arroio Viana. Para o desenvolvimento do trabalho utilizou-se a ferramenta ArcHydro/ArcGIS 10.0 e imagens do Google Earth do ano de 2011, contribuindo para o entendimento da dinâmica do funcionamento hidrológico destas bacias bem como, sua fragilidade ambiental. As seguintes etapas foram realizadas: delimitação da área de estudo; determinação da direção de fluxo; determinação do fluxo acumulado; segmentação da drenagem; determinação da ordem das drenagens e determinação da fragilidade ambiental das bacias. Observou-se que a pressão da área urbana versus a falta de proteção das bacias, ocasionada pela proximidade de residências, indústrias e áreas rurais produtivas, vêm afetando consideravelmente as nascentes hídricas do Rio Socorro e Arroio Viana. A importância de recursos hídricos potáveis para a sociedade são assuntos cada vez mais relevantes em todo o setor globalizado. As bacias de captação são ambientes singulares, com uma complexidade ambiental ainda pouco interpretada. A legislação específica para a maior parte das zonas urbanas brasileiras não garantiu, em termos ambientais, a necessária proteção das bacias e suas nascentes ao longo do tempo, em parte devido à falta de operacionalização do aparato legal e também devido aos diversos interesses especulativos e imobiliários do espaço urbano. Para a construção de residências, prédios comerciais, indústrias ou mesmo da infra-estrutura urbana muitas nascentes foram drenadas, destruídas ou contaminadas por esgotos. Sendo as nascentes, ainda que intermitentes qualquer que seja a sua situação topográfica, deverá ser preservada por lei, num

9 raio de, no mínimo, 50 metros. No entanto, percebe-se que nestas duas bacias, objeto de estudo, a lei vem sendo desconsiderada e descumprida. O principal resultado obtido foi a constatação da alta fragilidade das bacias envolvidas e o impacto que este processo tem gerado. Este trabalho é o primeiro passo para o entendimento do funcionamento destas bacias, o impacto urbano que já está sendo determinado e o primeiro parâmetro para que sejam realizados estudos detalhados sobre a bacia de captação do município e o escoamento dos efluentes da mesma. REFERÊNCIAS BRASIL, Lei Nº 9.433, de 8 de janeiro de Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamentação inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de CÂMARA, G.; DAVIS JR., C.A.; CASANOVA, M.; VINHAS, L.; QUEIROZ, G.R. (2005) Banco de Dados Geográficos. Curitiba: Mundogeo. CÂNDIDO A. K. A. A.; SANTOS J.W.M.C. (2009) Mapeamento das áreas com solos com alto potencial de erosão na área da bacia do rio Manso MT- Brasil. In: Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, 2,, Corumbá-MS. Anais Campinas: Embrapa; São José dos Campos:INPE. Artigo, p FRANCHINI, M.; WENDLING, J.; OBLED, C.; TODINI, E. (1996) Physical interpretation and sensitivity analysis of the TOPMODEL.Journal of Hydrology, v. 175, p HOLLER, W. A. (2013) 15 anos a Mundo Geo. Março. JENSON, S. K.; DOMINGUE, J. O. (1988) Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis. Photogrammetric Engineering And Remote Sensing, vol. 54, n. 11, p MOURA, A.; ANDRADE, J. G. P.; LUVIZOTTO JUNIOR, E. (2001) Compartilhamento de Dados entre Sistemas de Informação Geográfica e Modelos de Simulação Hidráulica. Gobierno de Chile; Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura. Agua, Vida y Desarrollo. Santiago de Chile, IICA, oct. PILESJÖ, P.; ZHOU, Q. (1997) Theoretical Estimation of Flow Accumulation from a Grid-Based Digital Elevation Model. Proceedings of GIS AM/FM ASIA'97 and Geoinformatics'97 Conference, Taipei, n , pp RAMME, E.J.; KRUGER, C.M. (2007) Delimitação de bacias hidrográficas com auxílio de geoprocessamento In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 17. RENNÓ, C. D.; SOARES, J. V. (2001) Discretização espacial de bacias hidrográficas. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 10., Foz do Iguaçu, abr. Anais. São José dos Campos: INPE, Sessão Técnica Oral. p RODRIGUES, M. (1993) Anais da quarta conferência latino-americana sobre sistemas de informação geográfica/segundo simpósio brasileiro de geoprocessamento. São Paulo: Epusp. TARBOTON, D. G.,(1997) A New Determination of Flow Directions and Upslope Areas in Grid Digital Elevation Models. Water Resources Research, vol. 33, n. 2, Logan, p