USO DE GEOTECNOLOGIAS PARA MAPEAMENTO DA MANCHA DE INUNDAÇÃO DA CIDADE DE LAJEADO/RS. Adriana Aparecida Moreira 1 Luiz Carlos Pinto da Silva Filho 2

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1 USO DE GEOTECNOLOGIAS PARA MAPEAMENTO DA MANCHA DE INUNDAÇÃO DA CIDADE DE LAJEADO/RS Adriana Aparecida Moreira 1 Luiz Carlos Pinto da Silva Filho 2 1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Pós Graduação em Sensoriamento Remoto moreriadriana00@gmail.com 2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Departamento de Engenharia Civil lcarlos66@gmail.com RESUMO Os eventos extremos, como as inundações, são importantes focos de estudo, devido à quantidade de vidas, saneamento, bens materiais e infra-estruturas envolvidas no processo. A cidade de Lajeado, localizada no nordeste do Rio Grande do Sul, historicamente e de forma periódica, é atingida por inundações decorrentes das enchentes do Rio Taquari, causando grandes impactos ao meio ambiente e ao meio antrópico. Como a maioria das cidades brasileiras, a evolução da ocupação humana não foi planejada no ambiente urbano. Esta se desenvolveu de forma espontânea à margem direita do Rio Taquari, de modo que um dos principais problemas ambientais que a cidade enfrenta são as inundações (ECKHARDT et al., 2008). Neste contexto, o objetivo deste trabalho é a elaboração de mapeamentos da área urbana inundável da cidade de Lajeado da cota topográfica de 13 metros até 30 metros, em um em um metro, utilizando dados altimétricos disponíveis pelo Projeto Topodata; rede de drenagem, cotas de inundação e imagem de satélite (CBERS/HCR). Os resultados da aplicação da metodologia mostraram que a cidade de Lajeado pode ser atingida por eventos de inundação a partir da cota topográfica de 20 metros e que a área da cidade atingida pelas águas do Rio Taquari são proporcionais ao aumento da cota de inundação do rio. A imagem CBERS/HCR, banda pan-cromática se mostrou limita no diagnóstico das áreas da cidade que são atingidas pelas inundações simuladas. O trabalho se mostrou satisfatório na espacialização das inundações em função das cotas topográficas, mostrando que estudos como esse são ferramentas que podem auxiliar no sistema de prevenção e alerta de eventos de inundação. Palavras chaves: MDE, Cota de Inundação, SIG. ABSTRACT Extreme events such as floods, are important focus of study, due to the amount of lives, sanitation, material goods and infrastructure involved. The City of Lajeado, located in northeastern Rio Grande do Sul, historically and periodically, is hit by flooding caused by floods River Taquari, causing major impacts to the environment and the human environment. Like most Brazilian cities, the evolution of human occupation was not planned in the urban environment. This city developed spontaneously on the right bank of the River Taquari, so that major environmental problems facing the city are flooding (ECKHARDT et al., 2008). In this context, the goal of this work is the development of mappings of urban area flooded of Lajeado from quota topographic elevation of 13 meters until 30 meters, on a and on a meter, using altimetry data available at project Topodata; drainage network, quotas of flood and satellite image (CBERS/HCR). The results of applying the methodology showed that the city of Lajeado can be hit by flood events from the topographic elevation of 20 meters and the area of the city reached by the waters of the River Taquari are proportional to the increase of quota of flood of River. The image CBERS/HCR, band pan-chromatic proved limited in the diagnosis of areas of the city that are affected by simulated flood. The work proved satisfactory for interpolation of floods on the basis of topographic dimensions, showing that such studies are tools that can assist in the prevention these events and flood warning system. Keywords: MDE, Quota Flood, GIS. 1

2 1. INTRODUÇÃO Os eventos extremos são aqueles que possuem baixa freqüência de ocorrência, mas alta magnitude e com elevado poder de destruição (OLIVEIRA, 2010). A partir da década de 60, no Brasil, a maior concentração das ocupações humanas nas proximidades dos rios, e a urbanização acelerada, originam um dos principais problemas atuais das cidades: as inundações (BOMBASSARO e ROBAINA, 2010). Os estudos focados em eventos extremos, como as inundações, são importantes linhas de estudo, devido à quantidade de vidas, saneamento, bens materiais e infra-estruturas envolvidas no processo. No cenário brasileiro se observa que os desastres de maiores ocorrências estão relacionados, na maioria dos casos, a eventos hidrometeorológicos, considerando as características climáticas e geomorfológicas do Brasil, os eventos naturais produzem principalmente os dois fenômenos mais frequentes e que mais causam desastres no país, movimentos de massa e inundações (REIS e PONS, 2013). De acordo com Oliveira (2010), pode-se conceituar inundação como o extravasamento das águas do leito menor de rio para o leito maior, onde as suas águas irão ocupar a planície de inundação. A inundação acontece devido a excesso de volume de água que não é drenado pelo falta de capacidade fluvial. As inundações são mais antigas que a existência do homem na terra. O homem sempre procurou se localizar perto dos rios, esse fato se deve principalmente da necessidade do uso da água, seja para consumo, para as práticas de agricultura e pecuária e mais tarde a indústria. Os rios também eram usados como vias de transporte, dessa forma eram importantes para a interligação entre as comunidades ribeirinhas, sujeitas aos eventos de inundação. Geralmente, ao ocupar estas áreas, o homem enfrenta sérios problemas com o regime natural dos recursos hídricos, sofrendo as conseqüências dos eventos do aumento do leito natural do curso hídrico em que se encontra estabelecido (OLIVEIRA et al., 2010 e TUCCI e BERTONI, 2003). No Estado do Rio Grande do Sul os desastres naturais de maior ocorrência estão associados às inundações, seja de caráter gradual ou brusco, as inundações ocorrem em todas as regiões do estado e os prejuízos causados são muito significativos. Danos e destruição em lavouras, estradas e pontes estão entre os mais freqüentes. Nas cidades ribeirinhas, muitas moradias são afetadas e centenas e milhares de pessoas sofrem conseqüências como a perda de suas moradias e bens materiais, com ocorrência, por vezes, de vítimas fatais (BOMBASSARO e ROBAINA, 2010). A cidade de Lajeado/RS, pertence a Bacia Taquari-Antas e se encontra localizada no nordeste do Rio Grande do Sul, à margem direita do Rio Taquari. Devido a sua localização, a cidade sofre de forma periódica, com inundações decorrentes do aumento do leito normal do Rio Taquari. Lajeado/RS surgiu de forma espontânea próxima ao Rio Taquari, assim como surgem a maioria das cidades brasileiras. Neste contexto, se observa que os maiores problemas ambientais que estas cidades sofrem são em decorrência dos eventos de inundação e movimento de massa, que acarretam em grandes prejuízos econômicos e em alguns casos em perdas de vidas. A população destas cidades tendem a ocupar áreas que são inundáveis pelas águas dos rio, sendo essas áreas caracterizadas como áreas de risco, desta forma, a ocupação indevida nas áreas que periodicamente são atingidas pelas inundações torna necessária a interferência do poder público municipal no sentido de readequar essa ocupação (ECKHARDT et al., 2008). Conforme Reis e Pons (2013), diante do atual cenário de eventos extremos capazes de causar prejuízos e danos incalculáveis, foram sendo criados novos enfoques em prevenir e minimizar dos danos causados por desastres naturais, quando estes encontram ocupações humanas. De acordo com Oliveira (2010), na elaboração de modelos ou mapas de mancha de inundação, normalmente se utilizam dados obtidos por sensoriamento remoto e manipulados por técnicas de processamento em softwares desenvolvidos para estes fins. Comumente são empregados nestes estudos os dados de imagens orbitais multiespectrais e de radar, além dos modelos digitais de elevação (MDE) e ainda dados da hidrologia da área de estudo e informações físicas da bacia em questão. Desta forma, percebe-se que a utilização de geotecnologias atualmente proporciona a elaboração de mapas de subsídio de informações, uma vez que dão suporte à análise espacial dos dados e visam a prevenção e alerta destes eventos (REIS e PONS, 2013). 2. MATERIAIS E MÉTODOS A área de estudo deste trabalho é a cidade de Lajeado (Fig. 1), localizada à margem direita do Rio Taquari, entre as coordenadas geográficas, latitudes 29º24 00 S e 29º50 00 S e longitudes 52º8 00 W e 51º9 00 W, possui habitantes em uma área territorial de 90,087 km² de acordo com o censo do IBGE 2010 (IBGE, 2014). A cidade de Lajeado apresenta uma extensa série histórica de inundações com muitos danos (ECKHARDT et al., 2008), sendo que a sua área urbana, onde está localizado o comércio e as residências da cidade, periodicamente sofrem com as inundações que atingem essa cidade. 1

3 Fig. 1 Localização da cidade de Lajeado. Fonte: Próprio Autor. A metodologia utilizada teve como base os trabalhos desenvolvidos por Silva e Barbosa (2007), Eckhardt et al. (2008), Oliveira et al. (2010) e Carvalho Júnior (2011). Dessa forma foi utilizada uma imagem CB2B/HRC, banda pancromática com resolução de (2,7 x 2,7 metros) ponto e órbita 158_C/133_3, adquirida gratuitamente no site do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), de data (07/11/2007), série histórica de inundações registradas na cidade de Lajeado, a partir de leituras efetuadas no Porto Fluvial de Estrela, pelo DENAEE, pela CODESP e a partir do ano 2003, por medidas realizadas no linígrafo de pressão automático, instalado junto ao Porto Fluvial de Estrela publicada em Eckhardt (2008) e dados altimétricos da cena 29S525_ZN adquirida gratuitamente no site do Projeto Topodata. Também foram utilizados shapefiles de rede viária, e da hidrografia para a cidade de Lajeado adquiridos de forma gratuita no site da Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luis Roessler - FEPAM/RS. O processamento dos dados e geração da manha de inundação para a cidade de Lajeado foi realizado no software Arc Gis, sob licença do Centro Estadual de Sensoriamento Remoto e Meteorologia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A imagem CB2B/HRC foi georreferenciada no software Arc Gis, utilizando-se para isto, os shapefiles da hidrografia e a rede viária da cidade de Lajeado. Para a modelagem das manhas de inundação, utilizou-se a ferramenta feature to point para a conversão do vetor do Rio Taquari em pontos, desta forma, pode-se extrair os valores de elevação da hidrografia trabalhada utilizando a extensão Spatial Analyst, ferramenta Extract Values to Points. Para a realização da modelagem da elevação do nível da água foram criados novos campos na tabela de atributos do arquivo de pontos, sendo criado um campo para cada simulação realizada. Os níveis de cota altimétrica modelados neste trabalho foram de acordo com aqueles realizados por Eckhardt et al. (2008), uma vez que o nível de referência do Rio Taquari na cidade de Lajeado, corresponde a cota topográfica de 13 metros e de acordo com os registros da variação das cotas topográficas de acordo com o índice pluviométrico recebido pelo Rio Taquari, este elevou-se em sua amplitude máxima até a cota de 29,92 metros. Dessa forma, foram modelados cenários de aumento da cota topográfica do Rio Taquari em um em um metro, do nível de referência, 13 metros, até a cota máxima já observada aproximada, sendo então, 30 metros. Posteriormente foi realizada uma interpolação para cada uma dos campos criados na Tabela de atributos do arquivo pontos, no qual gerou-se uma superfície atingida pelo leito do Rio Taquari, naquelas condições modeladas, nesse procedimento utilizou-se o modelo digital de elevação (MDE), provindos dos dados altimétricos do projeto Topodata, para espacialização das áreas inundadas pelo aumento da cota do Rio. A realização desse procedimento foi 2

4 realizado para todos os cenários propostos, de forma automática, por meio da ferramenta Raster Calculator disponível no software Arc Gis. Utilizando as cenas altimétricas e de declividade da área de estudo foram elaborados mapas de hipsometria e declividade para melhor estudo das inundações que frequentemente atingem Lajeado. A declividade seguiu orientação proposta por Ramalho Filho e Beek (1995) para a sua reclassificação. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A cidade de Lajeado frequentemente é atingida por eventos de inundação, que causam grandes transtornos e até mesmo perda de vidas humanas. A Fig. 2 apresenta a série histórica dos registros das principais inundações ocorridas na cidade de Lajeado entre 1940 a 2007, esse registro foi organizado por José Luiz Fay de Azambuja, coordenador da AHSUL (Administração das Hidrovias do Sul) e pelo Centro de Informações Hidrometeorológicas da UNIVATES e foi publicado em Eckhardt (2008). Fig. 2 Registro de Série histórica de inundações para a cidade de Lajeado. Fonte: AHSUL (2007) apud Eckhardt (2008).. De acordo com os dados dos registros das principais inundações da cidade de Lajeado, pode-se observar que até a cota topográfica de 19 metros, as elevações do Rio Taquari não causam inundação na cidade. Acima desta cota topográfica, já se observa que com o aumento do leito do rio, as suas águas irão extravasar-se para áreas urbanas de Lajeado, provocando inundação. A Fig. 3 apresenta diversos períodos de retorno calculados para a cidade de Lajeado por Eckhardt (2008). 3

5 Fig. 3 Cálculo do período de retorno (PR) calculado para a cidade de Lajeado. Fonte: Eckhardt (2008). Conforme análise dos dados calculados de período de retorno para nível de inundação, verifica-se que de forma mais freqüente, com tempo de retorno de 2 e 10 anos, a cidade de Lajeado é atingida por eventos de aumento de cota topográfica do Rio Taquari em 20 e 26 metros, respectivamente. Esse fato indica um alto risco da cidade ser atingida por inundação em um espaço de tempo curto, e ainda, os dados mostram o risco das edificações que estão situadas abaixo da cota topográfica de 26 metros em sofrerem os impactos e transtornos de um evento de inundação. A cidade de Lajeado possui altitudes baixas nas áreas próximas à margem do Rio Taquari, que favorece o processo de inundação que ocorre com alta freqüência na cidade. Fig. 4 apresenta a hipsometria para a cidade de Lajeado, e em azul, que corresponde às áreas próximas ao rio a altitude não ultrapassa 40 metros. 4

6 Fig. 4 Mapa Hipsométrico de Lajeado. Fonte: Próprio Autor. Por meio da utilização do modelo digital de elevação, provindo do projeto Topodata, foi possível a simulação do avanço das inundações sobre a cidade de Lajeado. As Figuras a seguir apresentam o ambiente simulado para o nível de referencia do Rio Taquari e para eventos de inundação para cotas topográficas acima deste nível de referencia. 5

7 Fig. 5 Simulação da Mancha de Inundação para Lajeado Nível de Referência 13 metros. Fonte: Próprio Autor. Fig. 6 Simulação da Mancha de Inundação para a cidade de Lajeado 1, metros. Fonte: Próprio Autor. 6

8 Fig. 7 Simulação da Mancha de Inundação para a cidade de Lajeado 22 metros. Fonte: Próprio Autor. Fig. 8 Simulação da Mancha de Inundação para a cidade de Lajeado 25 metros. Fonte: Próprio Autor. 7

9 Fig. 9 Simulação da Mancha de Inundação para a cidade de Lajeado 28 metros. Fonte: Próprio Autor. Fig. 10 Simulação da Mancha de Inundação para a cidade de Lajeado 30 metros. Fonte: Próprio Autor. De acordo com as simulações ilustradas pelas figuras acima, observa-se que para a cidade de Lajeado, as suas áreas são atingidas pelas águas do Rio Taquari após ultrapassar a cota topográfica de 19 metros. A Fig. 5 apresenta o 8

10 cenário para um aumento de 9 metros do nível de referencia do Rio, atingindo 22 metros, pode-se perceber que a mancha de inundação aparece no perímetro urbano da cidade com pequeno extravasamento das águas do Rio. A Fig. 6 ilustra a situação para a cota topográfica de 25 metros, nesta condição, é perceptível que uma área maior da cidade é atingida pelas águas do Rio, vale ressaltar, que essa situação possui um período de retorno curto (10 anos) (Fig. 3), sendo alta a freqüência de inundações desta magnitude. As cotas topográficas de 28 e 30 metros apresentam um cenário de uma grande inundação para a cidade de Lajeado, atingindo áreas maiores da cidade, onde se nota a presença de edificações. De acordo com a Fig. 3, essa situação possui um período de retorno por volta de 50 anos e conforme a magnitude da inundação modelada, o período de retorno não se apresenta como muito longo, considerando os transtornos que inundações como esta podem causar aos habitantes da cidade. A Fig. 11 apresenta um gráfico do quantitativo de área inundada em relação a cota de inundação do Rio Taquari. Fig. 11 Área da cidade de Lajeado atingida pelas águas do Rio Taquari em função da cota de inundação. Fonte: Próprio Autor. Diante do exposto, observa-se uma proporcionalidade do aumento da área atingida em relação ao aumento da cota de inundação do rio. Do nível de referencia do Rio Taquari (13 m) até 19 metros, observa-se que uma área de 0,98 km² pode ser atingida por inundação. Este aumento de área atingida se comporta de forma crescente e nas cotas de inundação correspondente a 28, 29 e 30 m, observa-se que uma maior área da cidade de Lajeado, de 6,07 a 7,04 km² recebem as águas do rio, sofrendo inundação. A declividade do terreno influencia no maior ou menor extravasamento das águas de um rio, sendo que de acordo com a declividade do terreno, este pode ser mais ou menos propício à inundações. A Fig. 12 apresenta a declividade do terreno para a cota de inundação de 30 metros, que contemplam todas as outras. 9

11 Fig. 12 Mapa de Declividade de Lajeado. Fonte: Próprio Autor. Conforme a Fig. 12, nota-se que as áreas que podem ser atingidas por inundações em Lajeado se apresentam em sua maioria terrrenos com características de plano e suave ondulado, conforme Eckhardt (2008), essa característica de relevo favorece a inundação de grandes áreas. 4 CONCLUSÕES A simulação de manchas de inundação para a cidade de Lajeado com base nas cotas topográficas provindas de dados altimétricos do projeto Topodata apresentou-se de forma satisfatória, como uma ferramenta que pode ser usada para o estudo de inundações em áreas urbanas. Os mapas altimétricos e de declividade da área de estudo elaborados com base nos dados do projeto Topodata se mostraram adequados ao estudo em questão e proporcionaram análises sobre a cota de inundação e do relevo do terreno das áreas atingidas por inundação nas simulações realizadas. A imagem CBERS/HRC, banda pan cromática, apesar de sua melhor resolução e disponibilidade gratuita se mostrou limitada no diagnóstico das áreas atingidas por inundação nas simulações. Sugere-se como estudo complementar a este trabalho a validação do modelo proposto e a ida a campo para melhor discussão dos resultados. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Programa de Pós Graduação em Sensoriamento Remoto da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e a CAPES pelo apoio concedido. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOMBASSARO, M.; ROBAINA, L. E. S. Contribuição geográfica para o estudo das Inundações na bacia Hidrográfica do Rio Taquari-Antas, RS. Geografias (UFMG), v. 6, n. 2, p ,

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