UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADE CATARATAS FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

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1 UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADE CATARATAS FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL DERIVAÇÃO DE DADOS DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO PARANÁ COM USO DE GEOPROCESSAMENTO RAFAEL HERNANDO DE AGUIAR GONZÁLEZ Foz do Iguaçu - PR 2008

2 I RAFAEL HERNANDO DE AGUIAR GONZÁLEZ DERIVAÇÃO DE DADOS DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO PARANÁ COM O USO DE GEOPROCESSAMENTO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à banca examinadora da Faculdade Dinâmica de Cataratas UDC, como requisito parcial para obtenção de grau de Engenheiro Ambiental. Prof ª. Orientadora: Michelle Sato Frigo Prof. Co-Orientador: Dr. Elisandro Pires Frigo Foz do Iguaçu PR 2008

3 III Dedico este trabalho aos meus familiares e amigos, pelo apoio e por confiarem a mim dedicação e paciência.

4 IV AGRADECIMENTOS Primeiramente dedico este trabalho aos meus pais Victor Hernando González Ortiz e Ângela Carmen de Aguiar González e aos meus irmãos Letícia Maria de Aguiar González e Thiago Henrique de Aguiar González por terem me apoiado nesta caminhada e por serem meu porto seguro ao longo de minha vida. Aos demais familiares pelo incentivo, cooperação e apoio e, em especial, as minhas avós, por torcerem pelo meu sucesso e dedicarem seu tempo em me acolher quando necessário. Agradeço infinitamente a minha orientadora Michelle Sato Frigo e meu co-orientador Elisandro Pires Frigo, por dedicar seu tempo a corrigir meus erros, instruir-me e até mesmo puxar minhas orelhas, com estímulo e atenção, além de abrirem meus olhos para enxergar um novo caminho a seguir depois da graduação. Aos meus inestimáveis colegas e amigos de turma que juntos conquistamos neste momento a glória de chegar ao fim de cinco anos de estudos, bagunças, festas, brigas e boas risadas e principalmente aos meus amigos Angelo Gabriel Mari, Luis Thiago Lucio, Rafael Niklevicz e Assem Said Auada, pelo apoio e consideração. Aos meus velhos amigos por momentos de boas festas, risadas e alegrias que passamos juntos.

5 V "Um dia, a Terra vai adoecer. Os pássaros cairão do céu, os mares vão escurecer e os peixes aparecerão mortos na correnteza dos rios. Quando esse dia chegar, os índios perderão o seu espírito. Mas vão recuperá-lo para ensinar ao homem branco a reverência pela sagrada terra. Aí, então, todas as raças vão se unir sob o símbolo do arco-íris para acabar com a destruição. Será o tempo dos Guerreiros do Arco-Íris." (Profecia feita há mais de 200 anos por "Olhos de Fogo", uma velha índia Cree.)

6 VI SUMÁRIO Página RESUMO ABSTRACT INTRODUÇÃO REFERENCIAL TEÓRICO BACIAS HIDROGRÁFICAS GEOLOGIA DO ESTADO DO PARANÁ GEOMORFOLOGIA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS GEOMORFOMETRIA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS CARACTERÍSTICAS DE RELEVO CARACTERÍSTICAS DA REDE DE DRENAGEM GEOPROCESSAMENTO APLICADO AO PLANEJAMENTO AMBIENTAL ANÁLISE DA PAISAGEM LEGISLAÇÃO AMBIENTAL: ÁREAS DE PRESERVAÇÃO PERMANENTE (APP) SOBREPOSIÇÃO DE MAPAS TEMÁTICOS MATERIAL E MÉTODOS LOCALIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO FRANCISCO VERDADEIRO/PR RELAÇÕES DE GERENCIAMENTO DA BACIA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS E PROCESSAMENTO DE DADOS MAPEAMENTO DE INDICADORES SOCIOECONOMICOS DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO ANÁLISE GEOMORFOLÓGICA DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO ANÁLISE MORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO ANÁLISE DE ZONA DE INFLUÊNCIA: BUFFER ANÁLISE DA PAISAGEM SOBREPOSIÇÃO DE MAPAS RESULTADOS E DISCUSSÃO INDICADORES SOCIOECONOMICOS MUNICÍPIOS MAPEAMENTO DE MUNICÍPIOS, DENSIDADE DEMOGRÁFICA E ÍNDICE DE DESENVOLVIMENTO HUMAN O ÍNDICES DE PRODUÇÃO AGROPECUÁRIA ESTRUTURA DE FORMAÇÃO GEOLOGIA GEOMORFOLOGIA DISSECAÇÃO TOPOS E VALES... 59

7 4.3. CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL FÍSICA MORFOMETRIA DA BACIA ZONA DE INFLUÊNCIA: BUFFER ANÁLISE DA PAISAGEM CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA VII

8 VIII LISTA DE QUADROS Página Quadro 1: CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS ANALISADAS NA BACIA.. 20 Quadro 2: PARÂMETROS GEOMÉTRICOS ANALISADOS Quadro 3: PARÂMETROS DA REDE DE DRENAGEM Quadro 4: ETAPAS DO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS Quadro 5: CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS ANALISADAS NA BACIA.. 43 Quadro 6: EQUAÇÕES DE CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS... 43

9 IX LISTA DE TABELAS Página Tabela 1: PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS BACIA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO Tabela 2: COMPOSIÇÃO DE VEGETAÇÃO CILIAR Tabela 3: ANÁLISE DA PAISAGEM DEMONSTRANDO USO DO SOLO... 70

10 X LISTA DE FIGURAS Página Figura 1: UNIDADES GEOLÓGICAS DO ESTADO DO PARANÁ Figura 2: ARQUITETURA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS.. 25 Figura 3: ÁREAS DE PRESERVAÇÃO PERMANENTE (APP) Figura 4: SOBREPOSIÇÃO DE MAPAS Figura 5: LOCALIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO Figura 6: INFLUÊNCIA NA BACIA HIDROGRÁFICA DO PARANÁ III Figura 7: APRESENTAÇÃO DO GVSIG COM O SEXTANTE Figura 8: DEMONSTRAÇÃO DO PROCESSO DE ZONA DE INFLUÊNCIA NO GVSIG Figura 9: IMAGEM DE SATÉLITE SPOT DA BACIA NO GVSIG Figura 10: ÁREA INTERNA DOS MUNICÍPIOS NA BACIA Figura 11: POPULAÇÃO INTERNA DOS MUNICÍPIOS NA BACIA Figura 12: MUNICÍPIOS DA BACIA HIDROGRÁFICA SÃO FRANCISCO VERDADEIRO Figura 13: DENSIDADE POPULACIONAL Figura 14: ÍNDICE DE DESENVOLVIMENTO HUMANO Figura 15: DENSIDADE DE SUÍNOS Figura 16: DENSIDADE DE BOVINOS Figura 17: PRODUÇÃO DE GRÃOS NA BACIA Figura 18: DISSECAÇÃO DA BACIA Figura 19: TOPOS DA BACIA Figura 20: VALES DA BACIA Figura 21: DIVISORES DE ÁGUA DO TERRENO E MODELO DIGITAL DO TERRENO Figura 22: REDE HIDROGRÁFICA DA BACIA Figura 23: MAPEAMENTO DE SOLOS Figura 24: VIAS DE TRANSPORTE E ARRUAMENTOS DA BACIA Figura 25: CARACTERIZAÇÃO DE USO E OCUPAÇÃO DO SOLO NA BACIA... 72

11 11 GONZÁLEZ, Rafael Hernando de Aguiar. Derivação de dados da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro Paraná com o uso de geoprocessamento. Foz do Iguaçu, Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Faculdade Dinâmica de Cataratas. RESUMO O gerenciamento ambiental de bacias hidrográficas tornou-se um dos principais focos de pesquisas aplicando o uso de tecnologias de processamento de dados geográficos. O geoprocessamento permite a análise integrada de dados de uma unidade territorial, analisando todas as interrelações que se estabelecem em uma bacia hidrográfica. Este estudo tem como base a utilização do geoprocessamento, como uma metodologia de análise ambiental na bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro no oeste do Paraná. Esta bacia hidrográfica apresenta um elevado índice de degradação ambiental, provocado pelo manejo inadequado dos recursos naturais. O estudo buscou analisar questões geomorfológicas, associados a questões legais e ainda socioeconômicas da região de estudo, bem como utilizou um Sistema de Informação Geográfica denominado gvsig com seu complemento SEXTANTE, para realizar análises e elaborar mapas temáticos e estatísticas de parâmetros analisados. Viabilizando desta maneira uma caracterização da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro, para ser base de ações a serem propostas a esta região de fundamental importância para o oeste paranaense. Palavras-Chave: Geomorfologia Gerenciamento Ambiental Análise Territorial.

12 11 GONZÁLEZ, Rafael Hernando de Aguiar. Derivation of data of the basin São Francisco Verdadeiro Parana with the use og GIS. Foz do Iguaçu, Completion of course work (Bachelor of Environmental Engineering) - Faculdade Dinâmica de Cataratas. ABSTRACT The environmental management of basins has become a major focus of research applyng the use of technologies for processing spatial data. The GIS allows the integrated analysis of data from a territorial unit, analysing all the relations established ina a basin. This study is based on the use of GIS, as a methodology for environmental analysis in the basin São Francisco Verdadeiro, westo of Parana. This basin presents a high rate of environmental degradation, caused by inadequate management of natural resources. The study assessed geomorphological issues, legal issues, associated with socioeconomic and yet the region to study and implement a Geographic Informaticon System called gvsig with its complement SEXTANTE, to perform analysis and prepare thematic maps and statistics of parameters analyzed. Thus allowing a characterization of the São Francisco Verdadeiro basin, to be a basis of shares to be offered at this region of vital importance to western Parana. Keywords: Geomorphology Environmental Management Spatial Analysis

13 13 1 INTRODUÇÃO A análise ambiental de bacias hidrográficas está relacionada à gestão que esta unidade territorial é submetida, refletindo diretamente nas características de uso do solo e nas condições naturais encontradas neste ambiente. Para o desenvolvimento da gestão ambiental em bacias hidrográficas é necessário o diagnóstico da atual situação desta bacia nos âmbitos socioambiental e espacial, uma vez que criam interrelações que estabelecem os fluxos de equilíbrio ou desequilíbrio da bacia. O estudo espacial de bacias hidrográficas utilizando processamento de dados geográficos (geoprocessamento) e processamento digital de imagens provenientes de satélites é amplamente aplicado, visto que desta maneira é possível compreender o zoneamento e a organização das atividades desenvolvidas,

14 14 observando o todo e estabelecendo relações entre os processos, além da completa visualização do território estudado. Em escalas diferenciadas cada atividade realizada pode ser representada em camadas, observando as classes de uso do solo, o relevo a malha hídrica, entre outros. A sobreposição das camadas analisadas revela informações implícitas e dificilmente encontradas em outras análises. Desta forma, o objetivo deste estudo foi a utilização de técnicas de processamento de dados geográficos, abstraindo as condições físicas reais da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro e analisando suas características, tendo por finalidade um estudo geográfico e ambiental desta bacia. Este estudo torna-se de fundamental importância, devido ao elevado índice de degradação ambiental apresentado nesta bacia hidrográfica, refletindo a falta de controle de práticas conservacionistas que possam remediar os passivos ambientais ocorridos nesta área.

15 15 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Bacias hidrográficas Assimilando o que Barrarela et al. (2007) propôs, a bacia hidrográfica caracteriza-se por um conjunto de terras que é drenado por um rio e seus afluentes, formado por seus divisores de águas ou ainda delimitada pelas regiões mais altas do terreno. De acordo com Silva et al. (2003), a bacia hidrográfica, também conhecida por bacia de drenagem, é considerada uma área da superfície terrestre que possui como característica a drenagem de água, sedimentos e particulados dissolvidos para uma saída comum em um determinado ponto de um rio. Segundo Coelho Neto (1994), a bacia hidrográfica é dividida de acordo com os divisores de drenagem ou divisores de água. Ainda podem ter

16 16 diversos tamanhos e articulam-se entre os divisores de drenagens principais, drenando suas águas em direção a um canal ou coletor principal, concretizando assim o sistema de drenagem organizado. Observando ainda as considerações de Silva et al. (2003) verifica-se que a bacia hidrográfica tornou-se a unidade territorial e espacial mais importante a ser utilizada para o gerenciamento de atividades de uso e conservação dos recursos naturais, devido às pressões exercidas sobre o meio ambiente, em função da urbanização e desenvolvimento dos grandes centros. Concordando com os autores acima Lima e Zakia (2006) afirmam que a bacia hidrográfica desempenha o papel de coletar a precipitação que cai sobre a superfície, conduzindo parte da água para o rio, através do escoamento superficial e parte através do fluxo de água subterrâneo. Demonstrando a complexa relação dos canais fluviais na bacia entende-se que um sistema fluvial é organizado através de segmentos que convergem para um sistema de transportes que consiste em diminuir cada vez mais o número de canais, denotando efeitos de estabilização química, hidrológica e biológica em águas abaixo (MARGALEF, 1983). A bacia hidrográfica é definida por Christofoletti (1980) como área drenada por um determinado rio ou por um sistema fluvial. Os fatores que compõem este ambiente interagem entre si, originando processos inter-relacionados, definindo as paisagens geográficas, que apresentam potencial de utilização segundo as características de seus componentes: substrato geológico, formas e processos geomorfológicos, mecanismos hidro-meteorológicos e hidrogeológicos.

17 Geologia do estado do Paraná De acordo com a MINEROPAR (2006) o estado do Paraná possui registro geológico descontínuo, porém, representa um intervalo de idades mais antigas que milhões de anos até o presente. Sedimentos recentes com idades inferiores a 1,8 milhões de anos recobrem parcialmente as rochas da Bacia e do Escudo. Segundo os estudos da MINEROPAR (2006) demonstra-se uma bacia sedimentar, intracratônica ou sinéclise, que evoluiu sobre a Plataforma Sul- Americana, e inciou-se a cerca de 400 milhões de anos. Sua forma é aproximadamente elíptica, aberta para sudoeste, e cobre uma área da ordem de 1,5 milhão de Km 2. Apresenta inclinação homoclinal em direção ao oeste, porção mais deprimida. Sua forma superficial concava deve-se ao soerguimento flexural denominado Arqueamento de Ponta Grossa (MINEROPAR, 2006). As extensas deformações estruturais tais como arcos, flexuras, sinclinais e depressões, posicionadas ao longo das margens da bacia, são classificadas como arqueamentos marginais, arqueamentos interiores e embaciamentos (MINEROPAR, 2006). A consolidação e evolução final do embasamento da Bacia do Paraná se deram no Ciclo Tectono-magmático Brasiliano, entre o Pré-Cambriano Superior e o Eo-Paleozóico. Sua evolução se deu por fases de subsidência e soerguimento com erosão associada, no transcorrer das quais a sedimentação se processou em sub-bacias, conforme demonstra a figura 1 (MINEROPAR, 2006).

18 18 Fonte: MINEROPAR (2006). Figura 1: Unidades geológicas do estado do Paraná. 2.3 Geomorfologia de bacias hidrográficas Conforme os estudos de Alves e Castro (2003) o emprego de métodos quantitativos para estudos de bacias hidrográficas, demonstram a evolução e as características que configuram as feições da superfície estudada. Para Christofoletti (1980) a bacia hidrográfica estabelece um sistema geomorfológico aberto e encontra-se em um estado de equilíbrio dinâmico, sendo alterado por quaisquer intervenções. Nesta perspectiva, Lima e Zakia (2006) concluiu que o deflúvio é influenciado pela área da bacia, caracterizando a quantidade de água produzida. Ainda o relevo e as formas da bacia atuam sobre o regime de produção de água, observando os índices de sedimentação. Assim sendo o padrão de drenagem altera a disponibilidade de sedimentos e também a formação de deflúvio, onde a estrutura geológica é encarregada de controlar ou definir estas características físicas da bacia.

19 19 De acordo com Lima (1989) a bacia hidrográfica tem um comportamento hidrológico em função de suas características geomorfológicas (forma, relevo, área, geologia, rede de drenagem, solo, dentre outros). Para Guerra e Guerra (2001) o geoprocessamento é de grande utilização na geomorfologia, pois a pesquisa geomorfológica, apoiando-se nos Sistemas de Informações Geográficas, de forma precisa e rápida, analisa e classifica as formas do relevo e ainda os processos que influenciam nas unidades territoriais existentes na superfície terrestre, constituindo cenários que podem ser classificados através do processamento geográfico. 2.4 Geomorfometria de bacias hidrográficas De acordo com os estudos de Teodoro (2007) o primeiro procedimento executado em análises hidrológicas e ambientais é a caracterização morfométrica da bacia hidrográfica, pois seu objetivo é tornar visível o entendimento da dinâmica ambiental local e regional. Para Villela e Mattos (1975), as características físicas de uma bacia constituem elementos de grande importância para avaliação de seu comportamento hidrológico. Os fatores morfométricos permitem a diferenciação de áreas homogêneas e revelam indicadores físicos específicos para a superfície estudada, onde possibilita qualificar as alterações ambientais. Ainda promove um estudo de risco ambiental ou análise de áreas com potencial risco ambiental (ANTONELLI E THOMAZ, 2007).

20 20 Segundo Tonello (2005), as características morfométricas podem ser divididas em: características geométricas, características do relevo e características da rede de drenagem, conforme o quadro 1. Quadro 1: Características morfométricas analisadas na bacia. CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS Características Geométricas Características do Relevo Características da Rede de Drenagem Fonte: Tonello (2005). TIPO DE ANÁLISES Área Total Perímetro Total Coeficiente de Compacidade (KC) Fator de Forma (F) Índice de Circularidade (IC) Padrão de Drenagem Orientação Declividade Mínima Declividade Média Declividade Máxima Altitude Mínima Altitude Média Altitude Máxima Comprimento do Curso d'água principal Comprimento Total dos Cursos d'água Dendisdade de Drenagem (Dd) Características geométricas As características geométricas de uma bacia hidrográfica, de acordo com Tonello (2005) são: Área: Toda área drenada pelo sistema pluvial inclusa entre seus divisores topográficos, projetada em plano horizontal, sendo elemento básico para o cálculo de diversos índices morfométricos; Perímetro: Comprimento da linha imaginária ao longo do divisor de águas;

21 21 Já para Teodoro et al. (2007) outros parâmetros devem ser levados em consideração, como: Fator de forma; Coeficiente de compacidade; Índice de circularidade e Densidade hidrográfica, como descritos no Quadro 2. Quadro 2: Parâmetros geométricos analisados. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS ITEM EQUAÇÃO DEFINIÇÃO SIGNIFICADO Fator de Forma* F = A L² F = Fator de Forma, A = Área de Drenagem, L = Comprimento do Eixo da Bacia. Relaciona a forma da bacia com a de um retângulo, correspondendo a razão entre a largura média e o comprimento axial da bacia (da foz ao ponto mais longínquo do espigão), podendo ser influenciada por algumas características, principalmente pela geologia. Podem atuar também sobre alguns processos hidrológicos ou sobre o comportamento hidrológico da bacia. Coeficiente de Compacidade** Kc = 0,28 x P A Kc = Coeficiente de Compacicidade, P = perímetro, A = área de drenagem Relaciona a forma da bacia com um círculo. Constitui a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual ao da bacia (CARDOSO et al., 2006). Esse coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia, independentemente de seu tamanho. Quanto mais irregular for a bacia, maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mínimo igual a uma unidade corresponderia a uma bacia circular e, para uma bacia alongada, seu valor é significativamente superior a um Índice de Circularidade*** Densidade Hidrográfica**** IC = IC = índice de circularidade, 12,57 x A Simultaneamente ao coeficiente de compacidade, o índice A = área de drenagem, P² de circularidade tende para unidade à medida que a bacia P = perímetro aproxima-se a forma circular e diminui a medida que a forma torna alongada. Dh = Densidade hidrográfica, Dh = N N = nº de rios ou cursos, é a relação existente entre o número de rios ou cursos A A = área de drenagem. d água e a área da bacia hidrográfica expressa pela fórmula: (* e ** VILLELA; MATTOS 1975) ; (*** CARDOSO et al., 2006) ; (**** HORTON 1945) Fonte: Adaptado de Teodoro et al. (2007) Características de relevo As características de relevo de uma bacia hidrográfica são: Declividade: A declividade relaciona-se com a velocidade em que se dá o escoamento superficial, afetando, portanto, o tempo que leva a água da

22 22 chuva para concentrar-se nos leitos fluviais que constituem a rede de drenagem das bacias, sendo que os picos de enchente, infiltração e susceptibilidade para erosão dos solos dependem da rapidez com que ocorre o escoamento sobre os terrenos da bacia (VILLELA; MATTOS, 1975). Altitude: A variação de altitude associa-se com a precipitação, evaporação e transpiração, consequentemente sobre o deflúvio médio. Grandes variações de altitude numa bacia acarretam diferenças significativas na temperatura média, a qual, por sua vez, causa variações na evapotranspiração. Mais significativas, porém, são as possíveis variações de precipitação anual com a elevação. (TONELLO, 2005) Amplitude Altimétrica: é a variação entre a altitude máxima e altitude mínima. (TONELLO, 2005) Características da rede de drenagem Com relação as características da rede de drenagem, a ordem dos cursos d água é a principal de uma bacia hidrográfica, em que consiste no processo de se estabelecer a classificação de determinado curso d água (ou da área drenada que lhe pertence) no conjunto total da bacia hidrográfica na qual se encontra. Segundo Cardoso et al. (2006), Robert E. Horton, em 1945, foi quem propôs de modo mais preciso, os critérios para ordenação dos cursos d água. Sendo os canais de primeira ordem aqueles que não possuem tributários; os canais de segunda ordem só recebem tributários de primeira ordem;

23 23 os de terceira ordem podem receber um ou mais tributários de segunda ordem, mas também receber de primeira ordem; os de quarta ordem recebem tributários de terceira ordem e também de ordem inferior e assim sucessivamente. Segundo o mesmo autor, outra metodologia para descrever a ordem dos cursos d água da bacia foi proposta por Arthur N. Strahler, em 1952, onde os menores canais sem tributários são considerados de primeira ordem; os canais de segunda ordem surgem da confluência de dois canais de primeira ordem, e só recebem afluentes de primeira ordem; os canais de terceira ordem surgem da confluência de dois canais de segunda ordem, podendo receber afluentes de segunda e primeira ordens; os canais de quarta ordem surgem da confluência de canais de terceira ordem, podendo receber tributários de ordens inferiores, assim sucessivamente. Outras características como Densidade de drenagem e Índice de sinuosidade também devem ser levadas em consideração, conforme descrito no Quadro 3 (TEODORO et al.,2007). Quadro 3: Parâmetros da rede de drenagem. CARACTERÍSTICAS DA REDE DE DRENAGEM ITEM EQUAÇÃO DEFINIÇÃO SIGNIFICADO Densidade de Drenagem* Índice de Sinuosidade** Dd = L A Is = L Dr Dd = densidade de drenagem, L = comprimento total dos rios ou canais A = área de drenagem. Is = índice de sinuosidade, L = comprimento do canal principal, Dv = distância vetorial do canal principal. (* Horton 1945); (** ALVES; CASTRO, 2003) Fonte: Adaptado de Teodoro et al. (2007). correlaciona o comprimento total dos canais ou rios com a área da bacia hidrográfica. Para calcular o comprimento devem ser medidos tanto os rios perenes como os temporários. O comportamento hidrológico das rochas, em um mesmo ambiente climático, vai repercutir a densidade de drenagem, ou seja, onde a infiltração é mais dificultada há maior escoamento superficial, gerando possibilidades maiores para esculturação de canais permanentes e consequentemente densidade de drenagem mais elevada. É a relação entre o comprimento do canal principal e a distância vetorial entre os extremos do canal

24 Geoprocessamento aplicado ao planejamento ambiental De acordo com Carvalho (2000), planejamento pode ser definido como: método de aplicação contínuo e permanente, destinado a resolver, racionalmente, os problemas que afetam a sociedade em determinado espaço, em determinada época, através de uma previsão ordenada capaz de antecipar suas ulteriores consequências. Segundo Fujihara (2002) a utilização de tecnologia de informação como ferramenta de análise espacial, tornou-se uma ferramenta em potencial através do geoprocessamento e dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG). Pode-se citar que Fujihara (2002) apud Fator Gis (2001) definiu geoprocessamento, como a tecnologia que aplica o tratamento e manipulação de informações espaciais, englobando técnicas de coleta e informação espacial; armazenamento da informação espacial; tratamento e análise da informação espacial e uso integrado de informação espacial (SIG). Câmara et al. (2001) aponta cinco dimensões principais onde o geoprocessamento é aplicado em procedimentos ambientais, sendo eles: o mapeamento temático, diagnóstico ambiental, avaliação de impacto ambiental, ordenamento e zoneamento territorial e planos de ações. De acordo com Espíndola e Schalch (2004) o avanço contínuo da tecnologia computacional aliado à complexidade do gerenciamento de recursos naturais, vem estimulando cada vez mais a utilização de processamento e simulações computacionais, tendo como ferramenta para auxiliar nas tomadas de decisões enfrentadas por gestores ambientais.

25 25 Meneses (2003) afirma que o termo SIG, pode ser definido utilizando dois conceitos principais. Sendo que a primeira trata a respeito do software, que está ligada aos comandos e operações existentes, a facilidade do uso e a modelagem dos dados processados. Posteriormente, o segundo conceito considera um sistema integrador de diversos elementos. Ao que propõe SIG, é um conjunto de programas, equipamentos, metodologias, dados e pessoas, perfeitamente integrados, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o processamento e a análise de dados georreferenciados, bem como a produção de informação derivada de sua aplicação. O SIG diferencia-se de outros programas, pois possui funcionalidades de associar um banco de dados geográficos a suas informações cadastrais, utilizando tecnologias de coleta, manejo e análise de informações espaciais (CÂMARA et al., 2001). De acordo com Câmara et al. (2001) no nível intermediário, um SIG deve ter mecanismos de processamento de dados espaciais (entrada, edição, análise, visualização e saída). No nível mais interno do sistema, um sistema de gerência de bancos de dados geográficos oferece armazenamento e recuperação dos dados espaciais e seus atributos, conforme a figura 2. Fonte: CÂMARA et al. (2001). Figura 2: Arquiteturas de Sistemas de Informações Geográficas.

26 26 Desta maneira Kimerling classificcou os processos de análise de dados em quatro categorias: funções cartométricas, comparação e sobreposição, ordenação e classificação, análise estatística e modelagem. Segundo Torres (2004) bancos de dados geográficos são repositórios de informação coletada empiricamente sobre fenômenos do mundo real (por exemplo, florestas, rios, cidades). À semelhança de bancos de imagens, apresentam desafios tanto teóricos quanto de implementação. Parte destes desafios é devida à natureza intrínseca dos dados geográficos. Dentro deste contexto, Silva et al. (2003) verificaram que estudos realizados por Christofoletti (1970), visavam utilizar as informações obtidas para auxiliar questões de parâmetros morfométricos em seu estudo. As análises realizadas por seu estudo são baseadas em informações extraídas de mapas, fotografias aéreas, imagens de satélite e se necessário, informações obtidas a campo, comprovando o uso do processamento digital para diversos estudos, principalmente na área ambiental. 2.6 Sensoriamento remoto As paisagens sofrem constantes alterações e necessitam de mecanismos que possam suprir a correta análise de informações que se deseja obter. Assim sendo a tecnologia vem se desenvolvendo para aprimorar a simulação de processos que ocorrem no cotidiano do território analisado (RUHOFF, 2004). De acordo com Soares Filho (1998) a simulação é modelada de acordo com a dinâmica de um sistema, visando à reprodução do sistema em um ambiente computacional, com as características e a complexidade do sistema

27 27 modelado, operando através das trocas de materiais, energia e informações entre os componentes do sistema. O modelo da paisagem ou modelos espaciais caracteriza-se por simular alterações dos componentes do meio ambiente utilizando o território geográfico como unidade de amostra. A utilização destes modelos visa à compreensão dos processos de desenvolvimento de sistemas ambientais, determinando a evolução, dentre uma gama de variáveis, os cenários referentes ao sistema modelado, revelando quadros comparativos com a realidade encontrada (SOARES FILHO,1998). A organização espacial é chamada de paisagem e é baseada nos processos naturais e antrópicos, controlados por um conjunto espacial, determinado pelas características do ambiente. Os modelos de paisagem de maneira geral são quadros espaciais que podem se estender por uma área abrangente e que é composta por várias unidades e elementos que representam classes de cobertura e uso do solo, bem como os ecossistemas (SOARES FILHO, 1998). Segundo Ruhoff (2004) o avanço da tecnologia permitiu a criação de metodologias na manipulação de imagens digitais e sensoriamento remoto. A concepção deste fato deve-se há necessidade de aprimorar o aspecto visual das imagens, com a finalidade de extrair informações e realizar transformações para aumentar o potencial de extração de informações da mesma. Os trabalhos de Jensen (1996) consistem em realçar as informações contidas nas imagens para facilitar a posterior interpretação e análise, estabelecendo fases distintas que deverão ser realizadas para concluir a modelagem da imagem, as quais não há necessidade de cumprir todas as etapas do

28 28 processamento digital da imagem, uma vez que pode variar de acordo com sua finalidade, conforme demonstra o quadro 4. Quadro 4: Etapas do processamento digital de imagens. Etapas Recursos Tecnológicos 1.1 Correção Geométrica 1. Pré-processamento 1.2 Registro 2.1 Realce de Contraste 2. Realce de Imagens 2.2 Filtragem 2.3 Operações Matemáticas 3.1 Extração de Atributos 3. Análise de Imagens 3.2 Segmentação 3.3 Classificação Fonte: Adaptado de Fonseca (2001). De acordo com Campos (2000), o uso de modelos de paisagem, como técnica auxiliar em levantamento de solo, constitui uma evolução no entendimento das relações solo-geomorfologia e, conseqüentemente, uma ferramenta importante para identificar e mapear áreas de solos homogêneos. Assim sendo, vários modelos de paisagem se propõem a estudar e entender as relações entre as condições do solo e a topografia. Soares Filho (1998) ainda cita que a utilização de SIG s para a análise espacial, possibilita maior flexibilidade no modelo, uma vez que a representação matricial da modelagem da paisagem é abstraída de cada mancha da imagem, que representa um conjunto de células (pixels) de mesmo atributo e valor. 2.7 Legislação ambiental: Áreas de Preservação Permanente (APP) Para o Código Florestal Brasileiro Lei 4.771/65 de 15 de setembro de 1965 as áreas de preservação permanente definem-se por área protegida,

29 29 coberta ou não por vegetação nativa, com a função ambiental de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas. Segundo esta lei as florestas localizadas nas seguintes condições são consideradas de preservação permanente, conforme a figura 3. Trinta metros para os cursos d água de menos de dez metros de largura; Cinqüenta metros para os cursos d água que tenham de dez metros a cinqüenta metros de largura; Cem metros para os cursos d água que tenham de cinqüenta a duzentos metros de largura; Duzentos metros para os cursos d água que tenham de duzentos a seiscentos metros de largura; Quinhentos metros para os cursos d água que tenham largura superior a seiscentos metros; Ao redor das lagoas, lagos ou reservatórios d água naturais e artificiais; Nas nascentes, num raio mínimo de cinqüenta metros de largura; Em topo de morros, montes, montanhas e serras; Em encostas com declividade superior a 45, equivalente a 100% nalinha de maior declive; Em restingas e na borda dos tabuleiros ou chapadas

30 30 Fonte: IAP (2006). Figura 3: Áreas de Preservação Permanente (APP). De acordo com Gamberini (2006) a mata ciliar tem objetivo de proteção física das margens dos rios, além de promover a reciclagem de elementos em condições de solos encharcados. Ainda é considerado um elemento de interação entre os ecossistemas terrestre e aquático, influenciando na temperatura da água, alimentação da fauna aquática e terrestre, além de desempenhar papel de corredor genético para a flora e fauna, promovendo o fluxo de espécies dentro e entre os diferentes ecossistemas. Lima (1989) propõem que a mata ciliar é definida como a vegetação característica de margens ou áreas adjacentes a corpos d água, sendo considerada um ecossistema ripário. Em comum acordo com os demais autores, Schumacher e Hoppe (1998) citam que a mata ciliar constitui-se na vegetação que filtra a água, diminuindo consideravelmente a turbidez da mesma e proporcionando condições ótimas de luz para os processos fotossintetizantes das algas produtoras de oxigênio, além de controlar outros fatores, demonstrando assim sua importância para o ecossistema local.

31 Sobreposição de mapas temáticos Segundo Ono (2005), um método eficiente para estudos ambientais é a sobreposição de mapas temáticos. Um mapa de qualidade consegue condensar diversas informações, em muitas situações ele é mais adequado do que tabelas estatísticas, pareceres técnicos e outros produtos necessários para dar suporte a decisões gerenciais, conforme a figura 4. Fonte: Adaptado de Guayaquil (2003) Figura 4: Sobreposição de mapas Ferraz e Vetorazzi (1998) utilizaram o método de sobreposição de mapas temáticos na tentativa de associar vários fatores espaciais em um único tema. De acordo com Nascimento (2006) a sobreposição de mapas é um método tradicionalmente aplicado aos estudos de geociências, devido a complexidade e a dimensão dos procedimentos envolvidos nestes estudos, sendo de fundamental importância o uso de geoprocessamento para automatizar as tarefas repetitivas.

32 32 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Localização da bacia hidrográfica do rio São Francisco Verdadeiro/PR A bacia hidrográfica do Rio São Francisco Verdadeiro (SFV) localizase ao sul do Brasil e a oeste do estado do Paraná. Sendo considerada uma bacia com área de 2.211,19 km 2, onde tem influência total ou parcial em 11 (onze) municípios do oeste do Paraná.Sua nascente localiza-se no município de Cascavel e ao longo do trecho o rio SFV é influenciado por atividades urbanas tanto quanto atividades agropecuárias. A bacia São Francisco Verdadeiro drena suas águas ao reservatório da usina hidrelétrica de Itaipu Binacional. Desta maneira em 1982 quando o

33 33 reservatório foi preenchido e a hidrelétrica começou a operar, as áreas que antes eram caracterizadas por grandes cultivos foram totalmente inundadas. Este fato alterou a paisagem e a dinâmica da bacia São Francisco Verdadeiro, uma vez que o rio e conseqüentemente a bacia, passa a ter sua foz no ponto em que o rio encontra o reservatório. De acordo com a figura 5, observa-se a localização da bacia em relação ao Brasil e ao Estado do Paraná. Figura 5: Localização da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro 3.2 Relações de gerenciamento da bacia São Francisco Verdadeiro Esta unidade territorial esta inserida na bacia hidrográfica Paraná III que drena suas águas ao reservatório da Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional no Oeste do Paraná.

34 34 Verfica-se a delimitação da unidade hidrográfica Paraná III (BPIII) e a relação desta com sua sub-bacia, a do São Francisco Verdadeiro, demonstrando a importância e a contribuição da bacia estudada na área de abrangência do triângulo formado pela BPIII, conforme demonstra a figura 6 entre Foz do Iguaçu, Cascavel e Guaíra. Figura 6: Influência na bacia hidrográfica Paraná III. Visto que a área de contribuição é de extrema importância para a BP3 e conseqüentemente para o reservatório da Itaipu Binacional, a empresa lançou mão de uma série de medidas que visam ao monitoramento dos impactos ambientais e a adoção de ações que os minimizem (ITAIPU BINACIONAL, 2004). Essas ações integram o Programa Cultivando Água Boa, um amplo programa de cuidados socioambientais executado em todos os 29 municípios localizados na Bacia do Paraná 3, na qual se insere a do São Francisco Verdadeiro.

35 35 Os projetos do programa Cultivando Água Boa abrangem desde a recuperação de passivos ambientais à preservação da biodiversidade, passando pela educação ambiental das comunidades locais e reflete a preocupação com a preservação do meio ambiente em uma área considerável de influência na economia do estado devido à produção agropecuária especializada na região (PROGRAMA CULTIVANDO ÁGUA BOA, 2006) De acordo com Itaipu Binacional (2008) os resultados dos projetos são gerenciados pela empresa, através de um software livre, o Sig@Livre ferramenta desenvolvida em software livre pela Itaipu Binacional, que permite obter um diagnóstico completo de cada propriedade rural georreferenciada. Desta maneira HELP (2008) considera que foram essas características metodológicas que chamaram a atenção da UNESCO e favoreceu a inclusão da bacia do Rio São Francisco Verdadeiro no programa HELP (Hydrology for the Environment, Life and Policy), uma iniciativa que fomenta o gerenciamento de bacias hidrográficas em todo o mundo de acordo com critérios sustentáveis. Conforme demonstra CIH (2008) a designação atual da bacia do São Francisco Verdadeiro no HELP é de Bacia Operacional e conta com uma gestão envolvendo diversas parcerias formais e informais da Itaipu Binacional, através de sua Diretoria de Coordenação com a Fundação Parque Tecnológico de Itaipu, o Centro Internacional de Hidroinformática (CIH), órgãos governamentais de diversos níveis e instituições do setor privado. O São Francisco Verdadeiro é a única bacia brasileira e quinta latino-americana a ser incluída no HELP. Assim considera-se que tecnicamente, os objetivos do HELP são aprimorar as pesquisas em hidrologia, utilizando a bacia hidrográfica como espaço territorial de análises. Porém as pesquisas desenvolvidas abrangem não somente a

36 36 hidrologia, mas também a climatologia, ecologia e todo meio físico-químico e biológico da bacia, bem como as áreas socioeconômicas, administrativa e legislação ambiental, desenvolvendo técnicas que permitam o desenvolvimento sustentável da região estudada. Segundo Itaipu Binacional (2004) a Bacia Hidrográfica do rio São Francisco Verdadeiro é uma das Bacias Operacionais do Programa HELP. Essa bacia se caracteriza por ser o foco de pesquisas e aplicação de projetos da Usina Hidrelétrica Itaipu Binacional, devido ao elevado índice de degradação ambiental das águas, encontrados pelo programa de monitoramento da empresa. Atualmente os estudos realizados na bacia São Francisco Verdadeiro podem ser visualizados em um sítio de internet, com uma espécie de portal da bacia, divulgando as ações e pesquisas existentes na bacia, sendo gerenciada por Itaipu Binacional e o Centro Internacional de Hidroinformática (CIH). Nesta perspectiva a análise ambiental da bacia proposta por este estudo complementa as investigações necessárias para a Itaipu Binacional e o programa HELP, auxiliando no planejamento e nas ações efetivas da bacia hidrográfica. 3.3 Ferramentas computacionais e processamento de dados Para a criação do banco de dados geográficos, análise e processamento de dados geográficos, bem como para processamentos de imagens de satélite utilizou-se ferramentas do software gvsig.

37 37 De acordo com Generalitat Valenciana (2008) o SIG denominado gvsig é uma ferramenta para o processamento de informações geográficas que se caracteriza por uma interface simples, com capacidade de atender os formatos mais usuais de entrada e saídas de dados geográficos. O gvsig foi desenvolvido pela Generalitat Valenciana do governo da Espanha e está em constante desenvolvimento, uma vez que é um sistema de código aberto e, portanto, pode ser alterado conforme a necessidade do usuário, fato decisivo para a escolha do software. Para potencializar o gvsig utilizou-se um complemento denominado SEXTANTE (Sistema Extremeño de Analisis Territorial). Conforme a Junta de Extremadura (2008) este sistema é capaz de aprimorar e habilitar funcionalidades utilizando a interface do gvsig, uma vez que é um complemento utilizado para a análise espacial de determinada área, tendo em suas extensões mais de 200 funções aplicadas ao processamento e análise espacial. Os dados processados no gvsig foram obtidos através de base cartográfica cedida pela Unidade de Geoprocessamento da Usina Hidrelétrica Itaipu Binacional que os forneceu através de um procedimento padrão de concessão de dados para pesquisas. Segundo Itaipu Binacional (2006) estes dados são provenientes de fonte original da Companhia de Energia Elétrica do Paraná (COPEL), e adaptada para os processos do estudo, assim serão obtidos os seguintes dados: cartas digitalizadas de limites da bacia, altimetria, hidrografia e sistema de transporte viário para toda a bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro.

38 38 Os dados coletados de outras fontes foram provenientes de sítios de internet e distribuídos de acordo com a necessidade dos usuários, tendo a obrigação do usuário a identificar a fonte original de dados, tais como: Instituto Brasileiro de Geografia Estatística IBGE, Instituto Paranaense de Desenvolvimento IPARDES, Base Cartográfica do Instituto Ambiental do araná IAP e da Secretaria de Meio Ambiente do Estado do Paraná, além de dados da Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental SUDERHSA, Instituto de Terras, Cartografias e Geociências ITCG e Minerais do Paraná SA MINEROPAR. As imagens foram provenientes do satélite SPOT. Tratadas e manipuladas, além da utilização de imagens provenientes do software Google Earth. O banco de dados geográfico foi implementado a partir da obtenção dos dados e disposição correta em um sistema de arquivos específico para o programa gvsig, este por sua vez, cria diferentes arquivos de acesso rápido para ser mais eficiente, bem como para a utilização desses dados denominados aqui de primários, que possam gerar outras informações paralelas a partir da sobreposição e processamentos geográficos. Observando as considerações de diversos autores, elaborou-se uma definição ampla do que é geoprocessamento, integrando aos objetivos da pesquisa, sendo então definido como um procedimento metológico de pesquisa e insvetigação espacial aplicado a uma determinada situação, em que demonstra sua relação com as tecnologias aprimoradas para promover o uso e manejo integrado de dados.

39 39 Sendo assim, os dados processados no gvsig, como exemplo na figura 7, determinam fatores que influenciam na análise ambiental da bacia hidrográfica, bem como auxiliam planejamento, além de interferir diretamente na proposta de utilização e manejo do ambiente a ser estudado. Figura 7: Apresentação do gvsig com o SEXTANTE. 3.4 Mapeamento de indicadores socioeconômicos da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro Para a quantificação de indicadores sócio-econômicos na bacia, analisaram-se as influências de algumas características sociais e também no que tange a produção agropecuária na região refletida nos indicadores de cada município pertencente à bacia analisada. Através do gvsig as informações alfa-numéricas, ou seja, informações que contém dados numéricos e textos armazenados em forma de

40 40 tabela, são relacionados com as informações espaciais ou com a representação do dado espacial analisado, que neste caso representa-se por uma forma geométrica, sendo esta do município que deseja-se associar os indicadores. A partir desta associação, analisou-se a distribuição espacial de cada indicador e a relação que o indicador tem com a área ou superfície dos municípios analisados. Sendo considerada a área de influência do município na bacia hidrográfica e realizado uma estimativa de acordo com a quantidade de habitantes no município e se a área urbana pertence ou não a bacia. Os dados foram provenientes do Instituto Brasileiro de Geografia Estatística (IBGE), e desta maneira os indicadores foram espacializados por municípios, habilitando a análise de incidência de cada característica atribuída por unidade administrativa. O mapeamento buscou ainda, caracterizar a área de estudo e relacionar os indicadores encontrados com os aspectos ambientais encontrados na bacia. Assim foram analisados os seguintes fatores sócio-econômicos: Municípios divisas administrativas e áreas; População densidade demográfica (hab/km²); Índice de Desenvolvimento Humano; População animais densidade demográfica de suínos e bovinos e Produção de Grãos.

41 41 Verdadeiro 3.5 Análise geomorfológica da bacia hidrográfica São Francisco Os dados adquiridos para a interpretação foram provenientes de diversas fontes, onde alguns dados foram encontrados nas instituições de pesquisas geográficas e outros foram criados pelo autor no decorrer da pesquisa, através dos dados primários, utilizando o gvsig para extrair dados necessários ao estudo. Percebe-se que desta maneira as características complementam-se ou estão diretamente interligadas e interferem umas as outras de acordo com as relações estabelecidas. Conforme os dados obtidos para o estudo desenvolveu-se a aplicação do gvsig para o cálculo de áreas, porcentagens, gráficos e elaboração de mapas que demonstram cada aspecto citado de maneira a compreender as características abordadas nesta temática. No entanto, torna-se imprescindível que cada característica seja relacianada a outra e integrada no banco de dados criado para o estudo. Utilizou-se então uma ferramenta do gvsig denominada calculadora de mapas, que consiste na extração de informações dos aspectos geométricos do elemento estudado, no caso a forma geométrica da bacia. Como os dados obtidos não eram especificamente para a região da bacia São Francisco Verdadeiro, houve a necessidade de realizar um processo denominado clip através do gvsig. Este processo é imprescindível para mapear as unidades detectadas na bacia, uma vez que os mapeamentos realizados pelo ITCG são dispostos para o estado do Paraná como um todo, onde consiste no recorte de informações

42 42 geográficas somente para a área estudada, deixando apenas as informações pertencentes ao interior do limite da bacia hidrográfica. Para a análise do relevo foi utilizado um processo do SEXTANTE que transforma o levantamento planialtimétrico em uma imagem, interpolando os dados altimétricos e preenchendo cada pixel da imagem com um dado altimétrico, transformando a imagem em um Modelo Digital do Terreno (MDT), o processo é denominado de preenchimento de células sem dados e encontra-se no elemento de Análises do Terreno do SEXTANTE. Verdadeiro 3.6 Análise morfométrica da bacia hidrográfica São Francisco As análises morfométricas da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro, basearam-se em diversos autores e referem-se ao trabalho desenvolvido por Teodoro et al. (2007), onde sintetizam os estudos de autores que trabalharam na área, simplificando e agrupando as características morfométricas de modo a ser facilmente compreendida. Segundo Tonello (2005), as características morfométricas podem ser divididas em: características geométricas, características do relevo e características da rede de drenagem, conforme o quadro 5. Conforme a metodologia de Tonello (2005) utilizou-se estas características para a análise morfométrica da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro, onde as fórmulas para obtenção dos parâmetros morfométricos são encontradas em Antoneli e Thomaz (2007), Cardoso (2006), Villela e Mattos (1975), e Christofolletti (1969).

43 43 Quadro 5: Características morfométricas analisadas na bacia. CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS Características Geométricas Características do Relevo Características da Rede de Drenagem Fonte: Adaptado de Tonello (2005). TIPO DE ANÁLISES Área Total Perímetro Total Coeficiente de Compacidade (KC) Fator de Forma (F) Índice de Circularidade (IC) Padrão de Drenagem Orientação Declividade Mínima Declividade Média Declividade Máxima Altitude Mínima Altitude Média Altitude Máxima Comprimento do Curso d'água principal Comprimento Total dos Cursos d'água Dendisdade de Drenagem (Dd) De acordo com estes autores utilizaram-se algumas equações para encontrar os índices analisados na bacia, conforme quadro 6. Para a análise da declividade do relevo foi utilizado o módulo de geomorfometria e análises do relevo do elemento SEXTANTE, onde estão dispostos os cálculos de relevo através de pontos cotados do território estudado. Desta maneira foram realizados alguns processos em ambiente gvsig para a interpretação dos dados da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro, tais quais são discutidos e evidenciados nos resultados do estudo. Quadro 6: Equações de características morfométricas Parâmetros Equações cálculo gvsig (projeção num plano Área horizontal) Perímetro P = L + L + L... Fator de Forma Coeficiente de Compacidade F = A L² Kc = 0,28 x P A

44 44 Índice de Circularidade Densidade Hidrográfica Orientação, Altitude e Declividade Densidade de Drenagem Índice de Sinuosidade Fonte: Adaptado de Tonello (2005). IC = 12,57 x A P² Dh = N A cálculo gvsig Dd = L A Is = L Dv 3.7 Análise da zona de influência: Buffer Para a realização das pesquisas o fator determinante para diagnosticar a maneira como a bacia esta reagindo às intervenções humanas, é necessariamente a água. Tendo em vista a quantidade e qualidade da água de uma bacia hidrográfica, pode-se ter um conceito prático de que nível de degradação ambiental a mesma possui. A erosão do solo também é reconhecida como um dos principais processos de problemas ambientais devido o arraste de sedimentos. Carvalho (1994), cita que os sedimentos que chegam ao curso d água têm diversas granulometrias e sofrem um processo de transporte variado de acordo com as condições locais e do escoamento. Devido as mais variadas forças que podem atuar nas partículas, entende-se que pode ocorrer à suspensão ou estabilização no fundo do rio, podendo ser carregado ao longo do leito. Para a inibição do aporte de sedimentos e de materiais particulados no leito do curso de água, é necessário que este curso configure-se na legislação ambiental, uma vez que a legislação estabelece um mínimo necessário de

45 45 vegetação ciliar ao longo das margens de rios, afim de proteger e conter o aporte de sedimentos, processos erosivos e materiais particulados. Esta etapa do estudo consistiu na utilização do gvsig para a definição de zonas de influência ou buffer que delimitam a vegetação ciliar conforme a legislação ambiental Lei n 4.771/65, sobre Áreas de Preservação Permanente, Artigo 2. Através do gestor de geoprocessos do gvsig foi possível realizar um processo denominado de Buffer, ou zona de influência. Este processo cria uma zona de influência a partir de algum ponto ou linha determinado pelo usuário. Neste caso o Buffer foi criado a partir das linhas que formam a rede hidrográfica da bacia, onde após o processo visualizou-se uma área delimitada de influência determinada pela legislação vigente e paralela ao eixo central dos cursos de água, demonstrando então como deveria ser a bacia hidrográfica inteira com vegetação ciliar e, portanto adequada a legislação ambiental. De acordo com o Buffer foi possível extrair um relatório, demonstrando a área correspondente à vegetação ciliar que deveria existir na bacia hidrográfica. Se considerarmos que o mapeamento de uso e ocupação do solo também esta contemplado neste estudo, relaciona-se então a quantidade de vegetação ciliar existente e a quantidade que deveria existir conforme a legislação, como exemplo na figura 8.

46 46 Figura 8: Demonstração do processo de zona de influência no gvsig. 3.8 Análise da paisagem A análise foi realizada analisando-se as características de uma imagem de satélite, buscando extrair os atributos da imagem. Isso é possível pela análise computacional a partir do índice de refletância que cada pixel da imagem possui. O índice revelou cada unidade de paisagem da imagem, sendo definidos para este estudo: agricultura, pastagem, mata ou vegetação densa, área urbana e água (açudes, rios, lagos, etc). A análise da paisagem desenvolveu-se em três momentos: a partir de um mapeamento sistemático que o ITCG realizou em 1989 e 1990 e posteriormente em 2001 e 2002.

47 47 Este mapeamento foi desenvolvido com base nos aspectos dos processos de classificação automática, conforme indica os processos de Fonseca (2001), no entanto o ITCG realizou o mapeamento para todo o Estado do Paraná a nível baixo de detalhamento, pois se utilizou uma escala menor, abrangendo todo o território do Estado. Além deste, utilizou-se um mapeamento realizado por este estudo sobre a imagem SPOT, representado na figura 9 proveniente do ano de 2006, porém em escala maior e, portanto com maior detalhe. Este mapeamento foi desenvolvido com base na imagem citada, porém de forma manual, ou seja, sem os processos de classificação computacional. A caracterização da paisagem de forma manual se deu através da interpretação visual da imagem, bem como da digitalização de cada uso encontrado. Um processo bastante longo e demorado, mas por outro lado, extremamente detalhado. Figura 9: Imagem de satélite SPOT da bacia no gvsig

48 48 Desta maneira, possibilitou quantificar o avanço de determinadas atividades na região, além de comparar o uso e ocupação do solo de um período a outro. Sendo assim, foram realizadas algumas visitas a campo na bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro, para confirmar as paisagens predominantes na bacia. Foram percorridos alguns trechos da bacia, que demonstraram algumas peculiaridades da região e até mesmo os fatores que levam esta bacia a degradação ambiental. 3.9 Sobreposição de mapas O SIG permitiu a sobreposição de mapas e dados temáticos, para a análise conjunta dos elementos estudados. A base de dados da pesquisa foi organizada a partir de diferentes fontes, estando, portanto cada dado em um formato diferente. O processo de transformação de dados para se ter somente um formato de dados homogeneizando a pesquisa, deu-se de maneira que consiga deixar a base de dados mais completa e homogênea, sendo assim facilmente aplicável a sobreposição para a análise de dados conforme a metodologia proposta por Ono (2005).

49 49 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO O desenvolvimento da pesquisa incluiu análises em uma fase inicial, onde parâmetros foram dispostos de maneira simples e superficial. Posteriormente, uma fase de aprofundamento e análise crítica de cada situação encontrada na bacia, sendo evidenciados neste capítulo Indicadores socioeconômicos Municípios A bacia São Francisco Verdadeiro possui influência de onze municípios do Oeste do Paraná. Alguns municípios têm influência de todo seu território e outros apenas em porções do seu território, conforme a figura 10.

50 50 Desta maneira estão listados na figura 10 e 11 os municípios, com suas respectivas áreas e população. No entanto, como alguns municípios não pertencem 100% ao interior da bacia, estimou-se as áreas e a população interna da bacia, com estimativas proporcionais em relação a área do município pertencente a bacia e se a sede municipal localiza-se no interior da bacia. Área Interna da Bacia do Rio São Francisco Verdadeiro Área (Km²) Área do lago de Itaipu Cascavel Entre Rios do Oeste Ouro Verde do Oeste Marechal Cândido Rondon Pato Bragado Quatro Pontes Santa Helena Santa Tereza do Oeste São Pedro do Iguaçu São José das Palmeiras Toledo 2219 Total Figura 10: Área interna dos municípios da bacia População Estimada da Bacia do Rio São Francisco Verdadeiro (habitantes) Figura 11: População interna dos municípios da bacia

51 Mapeamento de municípios, densidade demográfica e índice de desenvolvimento humano De acordo com a espacialização dos dados sócio-econômicos em relação aos municípios da bacia, obteve-se, então, a relação de cada município e sua influência para a caracterização da bacia São Francisco Verdadeiro, desenvolvendo então um mapeamento sistemático por município em relação ao nome do município, a densidade demográfica e ainda o índice desenvolvimento humano conforme as figuras 12, 13 e 14. Figura 12: Municípios da bacia hidrográfica São Francisco Verdadeiro

52 Figura 13: Densidade populacional Figura 14: Índice de Desenvolvimento Humano 52

53 53 Analisando os dados encontrados, obtemos uma síntese da bacia com valores médios: 1. Municípios: onze municípios, com área total dos municípios de km² e área estimada de 2.219,11 km², ou seja a área total da bacia hidrográfica. 2. População: habitantes para todos os municípios e estimado habitantes na área de contribuição da bacia. 3. Através dos índices 1 e 2, obteve-se o índice representado na figura 13, onde aponta a densidade populacional dos municípios, relacionando-os com o índice de desenvolvimento humano, expressa por: hab/km² = Ouro Verde do Oeste; São José das Palmeiras e São Pedro do Iguaçu hab/km² = Entre Rios do Oeste e Quatro Pontes hab/km² = Santa Tereza do Oeste; Santa Helena e Pato Bragado hab/km² = Toledo e Marechal Cândido Rondon hab/km² = Cascavel. IDH médio: 0,78 (Paraná 0,82 e Brasil 0,8) Torna-se evidente, então, que a maior concentração de população na região é nos municípios de Cascavel e Toledo, onde este último supera a quantidade de habitantes no interior da bacia, devido à concentração da área urbana do município pertencer ao interior da bacia, apesar de Cascavel obter a maior densidade demográfica. O IDH na bacia é de 0,78, ou seja, um índice baixo comparado com dados do IBGE, que diz que o Brasil possui IDH de 0,80 e o estado do Paraná 0,82.

54 Índices de produção agropecuária Os índices de produção que estão apresentados a seguir referem-se à densidade de rebanhos suínos e bovinos. De acordo com os índices encontrados verificou-se na região uma grande produção principalmente de suínos, por conta das cooperativas que existem na bacia e no entorno da mesma. No entanto, ao mesmo tempo em que a região se especializa em produção oriunda do extrativismo animal, os impactos ambientais decorrentes dessas atividades são caracterizados como altamente impactantes. Essas atividades impactantes compreendem no que diz respeito à disposição inadequada dos dejetos de suínos tanto no solo quanto nos cursos de água, além do manejo inadequado do pasto para o gado. Num primeiro momento ocorre a contaminação dos habitats envoltos a atividade e no segundo ocorre a desestruturação dos terraços e de estruturas de contenção da água da chuva, acarretando assim no maior aporte de sedimentos no leito do corpo hídrico. Como resultado obteve-se o mapeamento das áreas de produção identificando onde ocorrem os principais impactos ambientais provenientes destas atividades. Produção esta, de grande porte, principalmente no município de Toledo, onde a densidade populacional do rebanho suíno é superior a densidade de habitantes humanos.

55 Figura 15: Densidade de Suínos Figura 16: Densidade de Bovinos 55

56 56 Alguns resultados encontrados interferem diretamente na qualidade ambiental da bacia, uma vez que observando as figuras 13, 15 e 16, obtemos que na região do município de Toledo a concentração de suínos é consideravelmente superior a concentração de população humana. Já para a região de São José das Palmeiras a concentração de animais bovinos torna-se maior que a de população humana. É possível, então, entender de onde provavelmente a contaminação e a degradação ambiental na bacia é mais agressiva. A produção de grãos na região constitui-se numa parcela da economia bastante grande, sendo a produção de soja a maior. Desta maneira quantificou-se a produção na região da bacia hidrográfica em questão e como resultado obteve-se a figura 17, onde demonstra a produção de soja, milho e trigo, os três grãos mais produzidos na região. Os dados para a quantificação de produção foram extraídos das estimativas do IBGE. Figura 17: Produção de grãos na bacia

57 Estrutura de formação A caracterização da bacia refere-se aos aspectos físicos existentes nesta unidade, possibilitando, assim, o entendimento da situação estrutural da bacia hidrográfica Geologia A bacia sedimentar do Paraná onde esta inserida a bacia hidrográfica do rio São Francisco Verdadeiro compreende o Segundo e o Terceiro Planalto Paranaense, que recobre a maior porção do Estado. Desta maneira, confrontando os dados da MINEROPAR (2006) e do ITCG (2006) e extrapolando os dados para a unidade estudada temos a caracterização geológica da bacia São Francisco Verdadeiro: Idade: Jurássico Superior Cretácio Inferior Formação: Grupo São Bento Formação Serra Geral Descrição: Derrames de Basalto Complemento: Entre dois derrames consecutivos, geralmente há intercalações de material sedimentar, ditos intratrapianos. Paisagem Principal: Terceiro Planalto.

58 Geomorfologia Dissecação De acordo com o mapeamento realizado na bacia, obteve-se que esta unidade possui graus de dissecação baixos e médios, como apresentados na figura 18. Entre as unidades do relevo (rampa e colinas), observou-se que as áreas com baixo grau de dissecação encontram-se no exutório da bacia, onde forma o reservatório de Itaipu, apresentando altitude entre 310 a 240 metros. As áreas que contém grau de dissecação mediano estendem-se por praticamente 80 % da bacia São Francisco Verdadeiro e constituem-se predominantemente por formas de dissecação fluvial do tipo colinas e vales encaixados, portanto, não foram encontradas áreas com alto grau de dissecação no relevo. Figura 18: Dissecação da bacia

59 Topos e Vales nas seguintes proporções: Conforme demostra a figura 19, os topos da bacia apresentam-se - 20 % de topos aplainados - 30 % de topos alongados - 40 % de topos alongados e aplainados Observou-se ainda em algumas áreas da bacia que os topos de morros são bastante utilizados para agricultura e pecuária, devido a sua característica de praticamente 1/3 da bacia possuir topos alongados e propícios a essas atividades. Figura 19: Topos da bacia

60 60 Os vales presentes na bacia representam basicamente as áreas distinguidas de dissecação, sendo que: - 20 % vales do tipo V - 80 % vales do tipo V aberto Figura 20: Vales da bacia 4.3 Caracterização estrutural física As situações físicas existentes na bacia São Francisco Verdadeiro, em especial o relevo que configura os limites da bacia, permite uma interpretação

61 61 mais prática ou mais fácil das feições da bacia quanto à análise do relevo, tanto de dissecação, quanto de acumulação e aplainamento. O entendimento da estrutura passa a ser fundamental para a caracterização da bacia, no entanto, à medida que se estuda a bacia hidrográfica é necessária ter uma visualização do todo, ou da estrutura visível da bacia hidrográfica, neste caso elaborou-se então mapas, demonstrando: 1. mapa planialtimétrico, com o levantamento da bacia cotado de 10 em 10 metros, após aplicação do SEXTANTE e transformação no modelo digital do terreno (MDT) dispostos em 6 classes altimétricas, para ser compreendido facilmente o relevo da bacia. (Figura 21) 2. Mapa da rede hidrográfica, demonstrando todos os rios perenes e intermitentes (Figura 22) 3. Mapeamento de Solos e descrição de cada unidade pedológica encontrada. (Figura 23) 4. Mapa da estrutura de arruamentos e vias de transporte, na bacia. (Figura 24)

62 Figura 21: Divisores de água do terreno e modelo digital do terreno (MDT). 62

63 Figura 22: Rede hidrográfica da bacia. 63

64 Figura 23: Mapeamento de Solos. 64