A utilização do método de flutuadores na medição da vazão do rio Biguaçu no Estado de Santa Catarina

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1 A utilização do método de flutuadores na medição da vazão do rio Biguaçu no Estado de Santa Catarina Vicente Rocha Silva Centro Universitário Municipal de São José (SC) USJ RESUMO A bacia do rio Biguaçu se localiza na região da Grande Florianópolis, Estado de Santa Catarina. O rio Biguaçu drena áreas territoriais dos municípios de Antônio Carlos e Biguaçu. A área da bacia é de aproximadamente 389,7 km² e está disposta no sentido oeste-leste. O rio Biguaçu possui 40 km de extensão. O objetivo do trabalho foi realizar uma medição de vazão do rio Biguaçu em duas seções (inverno e verão), através do método de flutuadores. Os resultados indicaram que na seção 1, os valores mais elevados de profundidade (3,63metros) e de vazão no inverno (3,62 m³/s) possivelmente estejam relacionados aos totais de precipitação mais elevados na bacia no período de inverno do que na estação verão. A altitude da seção 1 foi de 5,6 metros. Próximo à foz do rio Biguaçu foi definido a seção 2, localizada na área urbana da cidade de Biguaçu. Na seção 2 (à jusante da seção 1), a maior profundidade ocorreu no verão 3,07 metros e vazão de 26,89 m³/s, com altitude de 3,0 metros. A utilização do método de flutuadores contribuiu para uma aprendizagem em relação ao ensino de Geomorfologia e de Hidrologia. Palavras-chave: Rio Biguaçu, método de flutuadores, vazão. 1-INTRODUÇÃO A bacia do rio Biguaçu está localizada no litoral central do Estado de Santa Catarina abrange grande parte do município de Biguaçu e a totalidade do município de Antônio Carlos. A área da bacia é de 389,7 km². O rio Biguaçu nasce na Serra das Congonhas a 778 metros de altitude e deságua na Baía Norte, defronte à Ilha de Santa Catarina. (SILVA, 2007, p. 102). Na classificação do IBGE a bacia do rio Biguaçu, em Santa Catarina, pertence à Bacia Hidrográfica de Sudeste. O regime fluviométrico dos rios litorâneos é o tropical [...]. Em geral, os rios dessa região apresentam perfis longitudinais com declives

2 acentuados e a presença no seu curso superior de leitos acidentados, vales suspensos e cascatas tipo véu de noiva. (PARLÉ, 1978 apud JUSTUS, 1990, p. 207). De acordo com Santa Catarina (1997, p. 133), o rio Biguaçu possui cerca de 40 km de extensão. A bacia do rio Biguaçu tem apresenta 27 km de comprimento e uma largura média de 18 km, com drenagem disposta de oeste para leste. (FORTES, 1996, p. 40). O conceito-categoria bacia hidrográfica é definido de forma mais abrangente e precisa, como: [...] sistema que compreende um volume de materiais, predominantemente sólidos e líquidos, próximos à superfície terrestre, delimitado interna e externamente por todos os processos que, a partir do fornecimento de água pela atmosfera, interferem no fluxo de matéria e de energia de um rio ou de uma rede de canais fluviais. (RODRIGUES; ADAMI, 2011, p. 57). Outra contribuição define bacia hidrográfica [...] a área da superfície terrestre drenada por um rio principal e seus tributários, sendo limitada pelos divisores de água (BOTELHO, 1999, p. 269). A bacia hidrográfica é uma componente da natureza que pode ser delimitada sobre uma base cartográfica, podendo ser vista através de uma visão tridimensional da paisagem, por meio de fotografias aéreas. O estudo da rede hidrográfica, suas nascentes, padrão, densidade, tipos de canais fluviais, velocidade, turbidez e qualidade da água, entre outros parâmetros, permitem avaliar [...] até o estado de degradação das terras [...]. Para a autora (op.cit.) [...] o arranjo da rede de drenagem é o reflexo de um conjunto de variáveis físicas, como o clima, relevo, solos, substratos rochosos e vegetação. (BOTELHO, 1999, p. 282). Neste artigo a abordagem se refere às técnicas de levantamento relacionadas a um componente das análises hidrodinâmicas de canais fluviais (água e materiais transportados pela corrente). O objetivo do artigo é descrever a técnica de levantamento de dados de vazão do rio Biguaçu em dois pontos no inverno de 2006 e verão de Em função da limitação de equipamento de maior precisão na coleta de dados, foi utilizado o método de flutuadores, descrita por Santos et. al. (2001) e Valente e Gomes (2005) e Cunha (2002). 2-LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA DA ÁREA DE ESTUDO

3 A bacia hidrográfica do rio Biguaçu, localizada na região central do litoral catarinense, é limitada pelas coordenadas 27º 22 e 27º 34 de latitude Sul e 48º 56 e 48º 38 de longitude Oeste de Greenwich (figura 1). A referida bacia possui uma área de aproximadamente 389,7 km², compreendendo o município de Antônio Carlos e grande parte do município de Biguaçu em Santa Catarina. 3-MATERIAIS E MÉTODOS Figura 1 Mapa de localização geográfica da área de estudo. 3.1-Medição de vazão do rio Biguaçu

4 A definição de vazão: a medição de vazão em hidrometria é todo o processo empírico utilizado para determinar a vazão de um curso d água. A vazão ou descarga de um rio é o volume que passa através de uma seção transversal na unidade de tempo (SANTOS et al., 2001, p. 119). O método utilizado na medição de vazão envolve algumas grandezas características do escoamento na seção. São grandezas geométricas da seção: área, perímetro molhado, largura, profundidade. No escoamento são relacionadas às grandezas, velocidade e vazão. As coordenadas de posicionamento mais usuais são referidas a uma linha reta que une dois pontos fixos nas margens PI (ponto inicial) e PF (ponto final) e a distância vertical contada a partir da superfície livre (SANTOS et al., p. 120). É atribuída ao plano de referência par a cota do nível da água, geralmente é o zero da régua linimétrica no local. Santos et al.(2001) dão algumas recomendações para a realização de medição direta de vazão, descritas a seguir. O local escolhido deve ser desprovido de obstáculo no fundo (bancos de areia, blocos de rochas) e nas margens. É importante situar-se em um trecho retilíneo do rio, dando condições na distribuição de velocidades paralelas em toda a seção, sem variações bruscas. Na medição da vazão a distância entre verticais irá depender da largura do rio e da regularidade de escoamento. As distâncias entre verticais foram com base no DNAEE (1967), apud Santos (2001, p. 142), conforme tabela abaixo (Quadro 1). Quadro 1 - Distância recomendada entre verticais em função da largura do rio. Largura do rio (metros) Distância entre verticais (metros) < 3,00 0,30 3,00 6,00 0,50 6,00 15,00 1,00 15,00 30,00 2,00 30,00 50,00 3,00 50,00 80,00 4,00 80,00 150,00 6,00 150,00 250,00 8,00 > 250,00 12,00 Fonte: DNAEE (1967) apud Santos et al. (2001, p. 142).

5 Na medição de vazão do rio Biguaçu foram escolhidas duas seções, levantadas durante trabalho de campo. A 1ª seção estava a montante da foz do rio Três Riachos sendo utilizada a distância de 1,00 metro entre as verticais. Na 2ª seção, próxima à foz do rio Biguaçu, a distância entre as verticais foi de 2,00 metros. Para a medição foi utilizada uma corda de segurança com 85,00 metros de comprimento, graduada de 1,00 em 1,00 metro. A medição teve início na margem direita do rio. Para a fixação da corda de margem a margem, acima do nível da água, foi usada uma bateira. Na medição da profundidade do rio foi usada uma trena fixada em uma vara de bambu. Foram realizadas medidas no inverno (julho/2005) e verão (fevereiro/2006). Para o cálculo da velocidade da corrente foi utilizada a medição com flutuador. Foi estendida na margem direita do rio Biguaçu, no ponto inicial (PI), uma trena náutica. Foi seguida a recomendação técnica de medir o deslocamento do flutuador em uma distância de 10 metros. Para o cálculo das áreas dos segmentos, foi usado o método da seção média: A1 = d2 d1 (p2 + p1) (1) 3.2-Medição com flutuadores Esse método consiste em determinar a velocidade de deslocamento de um objeto flutuante, medindo o tempo utilizado para o seu deslocamento num determinado trecho de rio de comprimento conhecido (SANTOS et al., 2001, p.196). Normalmente se utiliza desse método quando não há disponível no momento, molinete e ou outros equipamentos necessários à realização de vazão líquida por processos mais precisos. No flutuador de superfície usado na medição de vazão do rio Biguaçu foi utilizada uma garrafa plástica (pet) de 500 ml (sem rótulo). Um flutuador de superfície é projetado para mover-se com a mesma velocidade da superfície da água, sendo muito leve, pode sofrer a influência do vento. Como o flutuador indica apenas a velocidade da superfície da água, é necessário aplicar um coeficiente redutor para obter a velocidade média na seção (SANTOS et al., p. 196). Santos et al. (2001, p. 197) avalia como processo expedito, no caso de avaliações preliminares de vazão pode ser bastante útil. Para a obtenção de dados pelo método de flutuadores, devem-se seguir as mesmas recomendações já citadas

6 anteriormente. A escolha do trecho retilíneo, com margens paralelas, comprimento mínimo de duas vezes a sua largura e ter boa visibilidade. 3.3-Cálculo de vazão Para o cálculo da vazão do rio, temos a fórmula: Q = c x S x V, (2) Sendo Q = vazão em m³/s; S = área da seção; V = velocidade do fluxo; c = coeficiente de correção para valor real. O método de flutuador só funciona para rios de maior vazão e boa profundidade (Valente; Gomes, 2005, p.85). Os autores (op.cit.) explicam que na medição de velocidade, a garrafa deve estar cheia o suficiente para ficar 2/3 de sua altura dentro da água. No caso do rio Biguaçu, o lançamento da garrafa foi sempre acima da seção, com o apoio da bateira. Essa operação foi realizada de três a cinco vezes e usando a média das velocidades encontradas. O coeficiente de correção usado na medição de vazão com flutuador foi o valor médio de 0,75 (VALENTE; GOMES, 2005, p. 87). 4-RESULTADOS E DISCUSSÕES Na pesquisa foram realizadas apenas duas medições. A primeira no inverno de 2005, nos dias 27/07/05 na 1ª seção (aproximadamente 7 km da foz), a montante da foz do rio Três Riachos (margem esquerda do rio Biguaçu). Na 2ª seção, próxima desembocadura do rio Biguaçu, na cidade de Biguaçu, no dia 28/07/05. A 2ª medição de verão ocorreu no dia 28/02/06 nas duas seções e exatamente no mesmo local da medição anterior (Quadro 2). Quadro 2 - Dados da medição de vazão no baixo curso do rio Biguaçu (SC). Largura do rio Área total Maior profundidade Vazão Altitude aproximada 1ª seção inverno (27/07/2005) 17, 35 metros 32,19 m2 3,63 metros 3,62 m3/s 5,6 metros 1ª seção verão (28/02/2006) 2ª seção inverno (28/07/2005) 17,35 metros 25,08 m2 3,18 metros 2,44 m3/s 5,6 metros 57,00 metros 97,03 m2 2,83 metros 14,55 m3/s 3,0 metros

7 2ª seção verão (28/02/2006) 58,00 metros 99,61 m2 3,07 metros 26,89 m3/s 3,0 metros Fonte: pesquisa de campo (julho/2005 e fevereiro/2006) Obs.: Na 1ª seção, leito lamoso (substrato). Uso da terra nas margens: pastagens, com diminuta vegetação ciliar. Na 2ª seção, substrato lamoso (cor preta), maré baixa. Obs.: Na 2ª seção (próximo à foz), foi realizado dragagem do canal do rio Biguaçu em 1994, sendo o material retirado do fundo, depositado na margem esquerda, próximo à ponte sobre a BR-101. De posse dos dados coletados no campo, foram elaborados quatro gráficos, sendo dois gráficos para a 1ª seção (inverno e verão), figura 2. Para a 2ª seção foram produzidos dois gráficos (inverno e verão), conforme figura 3.

8 Figura 2 - Seção topográfica transversal do canal do rio Biguaçu SC, Seção 1.

9 Figura 3 Seção topográfica transversal do canal do rio Biguaçu-SC, Seção 2. 5-CONSIDERAÇÕES FINAIS

10 Na área de pesquisa a maioria dos principais rios que integram o rio Biguaçu tem suas nascentes na porção oeste da bacia, nos domínios do embasamento cristalino. Nos seus altos cursos, a cobertura vegetal predomina a mata atlântica. Nos médios e baixos cursos, a exploração da terra por agricultura e pecuária, provocou a retirada da vegetação natural. A compartimentação topográfica da bacia, constituída por planície costeira, planalto e serras, acaba por influenciar na distribuição pluviométrica, onde os totais de chuvas são mais elevados na porção oeste, no município de Antônio Carlos. Também a medição de vazão pelo método de flutuadores contribuiu para uma aprendizagem em relação ao ensino de geomorfologia e de hidrografia. Nos estudos de vazões, a sazonalidade das vazões acompanha a sazonalidade da precipitação (OLIVEIRA, 2007, p. 199). No estudo, o autor citado, obteve a média de vazões do rio Cubatão para o período de medições pontuais mensais de 14, 80 m³/s (op.cit., p. 202). Na bacia do rio Biguaçu com área de 389,7 km², obteve-se em julho de 2005, na 2ª seção (perto da foz), a vazão de 14,55 m³/s, utilizando a técnica de flutuador na medição. A medição de vazão na seção 1 do rio Biguaçu ocorreu no inverno (2005) e verão (2006) em um trecho e que foi retificado. Suas margens possuíam escassa vegetação ciliar com o uso da terra predominante de pastagens. A jusante da 1ª seção havia uma balsa de sucção de água, utilizada para a extração de areia, na margem direita do rio Biguaçu, em fevereiro de Próximo a esta balsa, na margem esquerda do rio Biguaçu, se localiza a foz do rio Três Riachos. As retificações que ocorreu no rio Biguaçu e vários tributários da bacia (década de 1960 e 1970), sem um estudo prévio, teve apenas um caráter estrutural, não analisando toda a dinâmica do sistema hidrográfico. O resultado dessas intervenções antrópicas na bacia foi à redução das enchentes dos canais fluviais nos dois municípios. Neste contexto, ocorreu um aumento da vazão do rio e a retomada erosiva do rio principal (rio Biguaçu) e de seus tributários. Tudo indica que na seção 1, os valores mais elevados de profundidade (3,63metros) e de vazão no inverno (3,62 m³/s) estejam relacionados aos totais de precipitação mais elevados na bacia no inverno do que na

11 estação verão. A altitude da seção 1 foi de apenas 5,6 metros, o que demostra a baixa declividade do baixo curso do rio Biguaçu. Na seção 2 o ponto escolhido foi próximo à foz do rio Biguaçu, já na área urbana (margem direita) da cidade de Biguaçu, a jusante da ponte sobre a BR-101. A medida obtida através da técnica de flutuadores mostrou um comportamento oposto em relação à seção 1, localizado à montante. Na seção 2 a maior profunda ocorreu no verão (3,07 metros) e vazão (26,89 m³/s), com altitude aproximada de 3,0 metros. O processo de assoreamento da foz do rio já ocorre há décadas, junto a Baía Norte, no litoral central de Santa Catarina. Referências CUNHA, Sandra Baptista. Geomorfologia Fluvial. In: CUNHA, Sandra B. da; GUERRA, Antônio José Teixeira (Org.). Geomorfologia: Exercícios, Técnicas e Aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2 ed., Cap.5, p , FORTES, Edison. A Planície Costeira da Região de Biguaçu: Abordagens dos aspectos ambientais da bacia hidrográfica do Rio Biguaçu. Dissertação de Mestrado em Geografia. Departamento de Geociências, UFSC. Florianópolis, JUSTUS, Jarbas de Oliveira. Hidrografia. Geografia do Brasil: Região Sul. Rio de Janeiro: IBGE, v.2, OLIVEIRA, Fabiano Antônio de. Estudo do aporte sedimentar em suspensão na Baía de Babitonga sob a ótica da geomorfologia. Tese (Doutorado em Geografia Física), Departamento de Geografia. Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da USP, RAITZ, Raulino. Alto-Biguaçu: Narrativa Cultural Tetrarracial. Florianópolis: Lunardelli/UFSC, RODRIGUES, Cleide; ADAMI, Samuel Fernando. Técnicas de Hidrografia. In: VENTURI, Luís A. Bittar (Org.) Geografia: Práticas de Campo, Laboratórios e Sala de Aula. São Paulo: Sarandi, p.55-82, SANTOS, Irani dos et al. Hidrometria Aplicada. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, 2001.

12 SILVA, Vicente Rocha. Análise sócio-ambiental da bacia do rio Biguaçu SC: subsídios ao planejamento e ordenamento territorial. Tese (Doutorado em Geografia Física), Departamento de Geografia. Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da USP, São Paulo, VALENTE, Osvaldo F.; GOMES, Marcos Antônio. Conservação de Nascentes: Hidrologia e manejo de bacias hidrográficas de cabeceiras. Viçosa: Aprenda Fácil, 2005.