CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA DO CÓRREGO SÃO PEDRO EM UBERLÂNDIA MG UTILIZANDO TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO

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1 CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA DO CÓRREGO SÃO PEDRO EM UBERLÂNDIA MG UTILIZANDO TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO Ana Clara Mendes Caixeta 1 * & Luiz Nishiyama 2 Resumo Este trabalho tem a proposta de realizar a caracterizar morfometria da Bacia do Córrego São Pedro com o uso ferramentas de geoprocessamento, tendo em vista o histórico de inundações e sua consequência na área urbana de Uberlândia. A metodologia utiliza a carta topográfica do Ministério do Exército de 1984 e na escala 1:25000 e a imagem de satélite QuickBird QBCP, escala 1:2000, julho/2007 com verificação no Google Earth e em campo. De posse destes dados, realiza-se a caracterização morfométrica utilizada por Christofoletti (1980) e Villela & Mattos (1975) que segue a proposta de Horton. No levantamento dos dados é utilizada a técnica de geoprocessamento no programa Arcgis 10.2 na quantificação dos parâmetros determinados nas equações. É possível compreender as características físicas da bacia, visto que a sua forma propicia a inundação, mesmo possuindo uma densidade de drenagem e uma sinuosidade ruim que não favorecem a inundação. Entretanto, a modificação do uso do solo para impermeável gera elementos facilitadores para o aumento do escoamento superficial e o favorecimento da inundação. Assim, a bacia possui tanto elementos que facilitam a inundação quanto elementos que não favorecem, sendo que, após a caracterização morfométrica, percebe-se o crescente aumento na probabilidade de inundação. Palavras-Chave Morfometria, inundação, meio físico. MORPHOMETRIC CHARACTERIZATION OF STREAM SÃO PEDRO BASIN IN UBERLÂNDIA - MG USING TECHNIQUES OF GIS Abstract This work proposes to characterize the morphology of São Pedro Stream Basin, using geoprocessing tools, according to the flooding historical and their consequences in the urban area of Uberlândia. The methodology uses the topographic map of the Army of 1984 with the scale 1: 25000, and the satellite image QuickBird QBCP, in the scale 1:2000, July/2007, besides Google Earth and field checking. According to these data, it is made the morphological characterization used by Christofoletti (1980) and Villela & Mattos (1975), which follows Horton s proposal. In data collection, it is used geoprocessing technique of Arcgis 10.2 program to qualify certain parameters in the equations. It is possible to understand the physical characteristics of the basin and how its shape provides the flood, although the drainage density and the bad sinuosity do not favor the flood. However, because of the land changes to impermeable, it generates elements to increase the runoff and to favor the flood. Thus, the basin has elements that facilitate both the flooding as elements that do not favor it, wherein after the morphometric characterization it is noted the raise of flooding probability. Keywords Morphometry, flood, physical environment. 1 INTRODUÇÃO 1 Geógrafa, Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Uberlândia. Doutoranda em Geografia pela Universidade Federal de Uberlândia. anaclara_caixeta@hotmail.com* 2 Professor Doutor do Curso de Geografia, Universidade Federal de Uberlândia, Av. João Naves de Ávila, 2121 Bloco H, Campus Santa Mônica , Uberlândia MG, (34) / luiz.nishiyama@gmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 De acordo com a Politica Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9433 de 08 de janeiro de 1997) a bacia hidrográfica pode ser definida com uma unidade territorial de planejamento para gestão. (BRASIL, 2015) Com isto, no auxilio deste planejamento é necessário realizar uma caracterização do meio físico de uma bacia hidrográfica, que é fundamental no processo de ocupação antrópica apropriado. Entretanto, as cidades brasileiras tiveram um significativo crescimento, após a década de 1970, que não foi suportado pelo meio físico gerando problemas ambientais urbanos. Como por exemplo, o escorregamento de vertentes ocupadas, inundações anuais em áreas urbanas, variações climáticas, epidemias geradas por falta de saneamento, entre outros. Dentre essas alterações do meio físico determina uma modificação nos recursos hídricos com o aumento da impermeabilização do solo, do escoamento superficial, da redução da infiltração e da formação das inundações. Nesta época, ressalta-se que o geoprocessamento não tinha um desenvolvimento adequado para auxiliar o planejamento urbano. Para a compreensão da dinâmica hídrica nas bacias hidrográficas tem-se a caracterização morfométrica, que quantifica a bacia principalmente pela sua forma, área, relevo, declividade, drenagem, hierarquia fluvial. Estas características determinação áreas mais vulneráveis, que são comprovadas no estudo de Villela e Mattos (1975) a magnitude dos picos de enchente e a maior ou a menor oportunidade de infiltração e susceptibilidade para erosão dos solos dependem da rapidez com que ocorre o escoamento sobre o terreno da bacia (VILLELA, MATTOS, 1975, p. 18). Com o desenvolvimento do geoprocessamento corroborado com o aumento da quantidade de informações sobre as áreas e possibilidade de geração de cenários futuros. Ademais, essa caracterização passa a ter uma crescente confiabilidade. Além de propiciar uma agilidade no fornecimento de dados e uma dinâmica abstração do real para o virtual. A cidade de Uberlândia acompanhou o desenvolvimento das cidades brasileiras com uma ocupação do meio físico inadequado e desordenado. Em decorrência desta ocupação na cidade tem a formação de inundações recorrentes ameaçam a sociedade, moradias, obras de engenharia e demais equipamentos urbanos. A área de estudo é a Bacia do Córrego São Pedro, que está situada no espaço urbano de Uberlândia, com uma área de 48,20 Km². O canal passou por uma modificação na sua geometria com a canalização fechada que foi implantada a Avenida Rondon Pacheco no início da década de Ao longo dos anos, esta bacia sofre praticamente inundações anuais e com um histórico de inundações catastrófico. Assim, diante disto este trabalho tem o objetivo de caracterizar morfometria da Bacia do Córrego São Pedro com ferramentas de geoprocessamento. 2 MATERIAIS E MÉTODOS As bases para a caracterização morfométrica foram: a carta topográfico do Ministério do Exercito de 1984 na escala 1:25000; a Imagem de satélite QuickBird QBCP, escala 1:2000, julho/2007 com verificação no Google Earth e em campo. De posse desta base cartográfica foi possível calcular as variáveis: perímetro, área, índice de compacidade, fator de forma, altitude, declividade, padrão de drenagem, hierarquia fluvial, sinuosidade do curso d água, coeficiente de manutenção e densidade da drenagem. Estas variáveis foram propostas por Christofoletti (1980) e Villela & Mattos (1975) que segue a proposta principalmente de Horton. O índice de compacidade ou índice de Gravelius (K c ) (Equação 1) é a relação da forma da bacia com o um círculo, este valor é adimensional, quanto o resultado foi próximo de 1 (um) a bacia possuirá uma forma próxima a circular ou oval com uma maior probabilidade de ocorrer inundações comparada com uma bacia alongada como um retangular (VILLELA, MATTOS, 1975). P K C 0, 28 (1) A XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Na equação (1), P corresponde ao perímetro da bacia (km), A é a área da bacia (Km²). Já, no fator de forma (k f ) (Equação 2) é a relação da largura média, que é definida pela divisão da área pelo comprimento da bacia, e o comprimento axial da bacia (L). Esse parâmetro também contribui na caracterização da bacia quanto à inundação, que é quanto maior o fator de forma da bacia maior a probabilidade de ocorrer inundação comparada com uma bacia da mesma área, mas com o fator de forma menor. Além disso, quando a bacia é alongada a probabilidade de ocorre uma chuva intensa em toda a sua extensão é menor, que contribui para a não formação da inundação (VILLELA, MATTOS, 1975). A k f (2) 2 L A densidade de drenagem de acordo com VILLELA e MATTOS (1975) é determinada pela razão entre o comprimento total dos canais (L) e a área da bacia (A) (Equação 3). L D d (3) A A sinuosidade do curso d água (Equação 4) é a relação entre o comprimento do rio principal (L) e o comprimento do talvegue (L t ). Este parâmetro contribui na caracterização da velocidade do escoamento superficial (VILLELA, MATTOS, 1975). Ressalta-se neste ponto do trabalho que o escoamento superficial é um dos principais elementos na formação das inundações. L Sin (4) L t Além disso, utiliza-se também o coeficiente de manutenção (Equação 5) para compreender a demanda de área de manutenção do canal. De acordo com Christofoletti (1980) este coeficiente foi proposto por S.A. Schumm, em 1956, esse índice tem finalidade de fornecer a área mínima necessária para a manutenção de um metro de canal de escoamento (CHRISTOFOLETTI, 1980, p. 117). 1 Cm (5) Dd Sendo, Cm = coeficiente de manutenção; Dd = densidade de drenagem (m). Nos parâmetros de altimetria e declividade empregam-se as interpolações de dados no programa ArcGIS 10.2 utilizando as cartas e imagens bases, técnicas de geoprocessamento e averiguação em campo. 3 RESULTADOS Após a aplicação da metodologia e a geração dos dados bases já elencados verificou-se que a drenagem padrão da área de estudo é a dendrítica. De acordo com Christofoletti (1980) esta drenagem é semelhante a uma árvore, com a configurada respectivamente o rio principal ao tronco e os ramos aos afluentes. Esse padrão é tipicamente desenvolvido sobre rochas resistência uniforme, ou estruturas sedimentares horizontais (CHRISTOFOLETTI, 1980, p. 103). Isto é comprovado pelo conjunto geomorfológico de localização da Bacia do Córrego São Pedro que é denominado por AB SABER (1971) com Domínio de chapadões tropicais do Brasil Central e pelo RADAMBRASIL (1983) como Planaltos e chapadas da Bacia Sedimentar do Paraná, subunidade do Planalto setentrional da Bacia Sedimentar do Paraná. Situa-se na borda nordeste da mesma, caracterizada pela sua sequência mesozoica. Esta sequência é representada na região pelos arenitos eólicos da Formação Botucatu, basaltos da Formação Serra Geral, arenitos e calcários das formações Adamantina e Marília. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 O embasamento cristalino é constituído de quartzitos, xistos e gnaisses do Grupo Araxá (proterozóico superior) ou de gnaisses e migmatitos do Complexo Basal Goiano de idade arqueana (RADAM, 1983). As unidades geológicas pré-cambrianas acham-se expostas nas porções profundamente entalhadas dos vales dos rios Araguari e Paranaíba (NISHIYAMA, 1989). A cobertura cenozóica é representada pelos materiais inconsolidados de constituição areno-argilosa a argilo-silto-arenosa. Não raras vezes apresentam camadas rudáceas, de espessuras variáveis, na base do pacote. Os materiais de constituição argilo-silto-arenoso apresentam com cobertura de extensas superfícies de cimeira representadas pelos topos das chapadas (NISHIYAMA, 1989 e 1998). Outro parâmetro na caracterização da Bacia é a hierarquia fluvial, que neste trabalho utilizouse a classificação proposta por Strahler, que os menores canais são de primeira ordem originários nas nascentes até a confluência, que origina canais de segunda ordem até a próxima confluência, que geram canais de terceira ordem e assim sucessivamente (CHRISTOFOLETTI, 1980). A Figura 1 apresenta a classificação de Strahler da hierarquia Fluvial na Bacia do Córrego São Pedro, que o são 10 canais de primeira ordem conforme a classificação de Srahler é a quantidade de rios existentes na bacia. Além disso, verificou-se que a bacia apresenta até a terceira ordem na classificação de Strahler e possui 2 canais de segunda ordem. Figura 1 Classificação de Strahler na Hierarquia Fluvial da Bacia do Córrego São Pedro No mapa de Modelo Digital e Elevação (MDE), que realiza uma interpolação a distâncias entre as curvas e a variação das cotas é possível analisar a morfologia do terreno e juntamente com a imagem caracterizar as feições no terreno. A Figura 2 verifica-se a altitude mínima com 770 m e a máxima com 940 m, que a amplitude das altitudes é de 170 m. As curvas estão mais próximas entre elas e a adjacente ao canal favorecendo a inclinação propiciando o aumento do escoamento superficial e a redução da infiltração. Já, a montante ocorre o favorecimento de um escoamento superficial lento e maior infiltração. Além disso, outro favor que corrobora neste favorecimento é a significativa distância entre o divisor de água e a próxima curva de nível de níveis de aproximadamente 2106 m, sendo um obstáculo para o aumento da velocidade superficial. Assim, propicia a formação de inundações na porção inferior da bacia próximo a jusante. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Figura 2 MDE da Bacia do Córrego São Pedro Após, a verificação das inclinações entre as curvas de nível da bacia em relação ao eixo horizontal gera o mapa de declividade (Figura 3). A declividade também influência na dinâmica hídrica com declividades baixas colaborarem na crescente a taxa de infiltração e abreviando a tendência de escoamento superficial. Já, nas declividades altas ocorre a situação inversa. Figura 3: Mapa de declividade (graus) da Bacia do Córrego São Pedro XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 A Figura 3 apresenta próximo ao canal declividades com até 20º 45º, que contribuem para a formação de inundações com o crescente aumento do escoamento superficial e a redução do tempo de concentração. Ademais, o uso geral (rural e urbano) para estas inclinações possui um uso restrito de acordo com a Lei nº , de 25 de maio de 2012 comprovando a fragilidade destas áreas. Outros elementos da caracterização morfométrica da Bacia do Córrego São Pedro é apresentada no Quadro Síntese1. Quadro 1 Síntese das características Morfométricas da Bacia do Córrego São Pedro Características Morfométricas Valores Área de drenagem (A) 48,201 km² Perímetro (P) 27,507 km Coeficiente de compacidade (Kc) 1,109 Fator de forma (F) 0,913 Padrão de drenagem Dendrítico Altitude mínima 930 m Altitude média 887,53 m Altitude máxima 770 m Comprimento total dos canais (Lt) 21,3 km Comprimento do canal principal (Lp) 6,92 km Densidade de drenagem (Dd) 0,5 km/km² Ordem de Straler 3 Sinuosidade do rio principal 1,18 Coeficiente de Manutenção 2 km²/km De acordo com o quadro síntese após os cálculos das características morfométricas verifica-se que o índice de compacidade (Kc) é próximo de 1 (um) caracterizando uma bacia com maior probabilidade a ocorrer inundações. Esta probabilidade é reforçada pelo fator de forma próximo também a 1 (um). Entretanto, ao calcular a densidade de drenagem na bacia está é caracterizada como mal drenadas, que pode ocorrer devido à permeabilidade e a pouca variação da declividade a montante da Bacia como já apresentado anteriormente. Ao calcular a sinuosidade do rio principal obteve um valor de 1,18 que é uma baixa sinuosidade apresentando uma tendência do canal a ser retilíneo, que gera pouca influência sobre o escoamento superficial. Depois, dos cálculos do coeficiente de manutenção verificou-se que a área mínima para a manutenção do canal é 2 km²/km. Posteriormente, a análise morfométrica verificou-se que a Bacia do Córrego São Pedro é caracterizada com uma que terá probabilidade a inundações. Ademais, com a ocupação antrópica, que gera o aumento da impermeabilização atenuará a magnitude e a proporção das inundações. 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Assim, após a caracterização morfométrica constatou-se que a Bacia do Córrego São Pedro há grandes probabilidades de inundação, tanto nos valores obtidos da bacia quanto do canal. Assim, o processo de ocupação antrópica do meio físico da área de estudo deve ter o planejamento adequado conviver com as inundações, visto que é uma característica natural da bacia. Isto é, a inundação possui grandes possibilidades de ocorrer, principalmente a jusante do canal, sem a ocupação antrópica. Neste ponto do trabalho ressalta-se que a inundação é um processo natural e que deve ser integrado no planejamento ambiental. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 REFERÊNCIAS a) Livro CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia. São Paulo: Blucher, VILLELA, S.M.; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, b) Tese NISHIYAMA, Luiz. Procedimentos de mapeamento geotécnico como base para análises e avaliações ambientais do meio físico, em escala 1: : aplicação no município de Uberlândia MG f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Geotecnia) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo/ São Carlos, c) Artigo em revista NISHIYAMA, L. Geologia do município de Uberlândia (MG) e áreas adjacentes. Revista Sociedade & Natureza. EDUFU. 1(1): 9-16, Uberlândia, d) Artigo em anais de congresso ou simpósio AB SABER, A. N. Contribuição à Geomorfologia da área dos Cerrados. In: Simpósio sobre o Cerrado. São Paulo: EDUSP,97-103p e) Lei BRASIL. Lei nº 9433 de 8 de janeiro de Politica Nacional de Recursos Hídricos. Disponível em:< Acessado em: 14 de maio de BRASIL. Lei nº , de 25 de maio de Disponível em:< Acessado em: 14 de maio de f) Projeto e Imagens BRASIL - PROJETO RADAM Levantamento de recursos naturais. Ministério das Minas e Energia, v. 31, Rio de Janeiro, DIGITALGLOBE / PREFEITURA MUNCIPAL DE UBERLÂNDIA. Imagens do satélite QuickBird QBCP, escala 1:2000, julho/2007. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7