MODELO DIGITAL DE ELEVAÇÃO HIDROGRAFICAMENTE CONDICIONADO (MDEHC) E CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA DO RIO BRANCO - RR

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1 MODELO DIGITAL DE ELEVAÇÃO HIDROGRAFICAMENTE CONDICIONADO (MDEHC) E CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA DO RIO BRANCO - RR Luana Lisboa 1 ; Andre Luis Martinelli Real dos Santos 1 ; Eduardo Morgan Uliana 3 ; Bernardo Luiz Ferreira de Oliveira 1 ; Nailde Martins Andrade 2 ; Luna Gripp Simões Alves 1 ; Daniel de Oliveira Garcia 1 ; Manoelson Rodrigues da Silva 2 RESUMO: O Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC) de uma bacia permite a determinação das características morfométricas e dessa forma auxilia os estudos hidrológicos por constituírem elementos para avaliação de seu comportamento. Assim, teve-se como objetivo o desenvolvimento do MDEHC e a caracterização morfométrica da bacia do rio Branco - RR. Para isso foi utilizada a base topográfica representada pelo modelo digital de elevação SRTM com resolução espacial de 90 metros. A hidrografia vetorial foi obtida no site da Agência Nacional de Águas no portal de Metadados geospaciais, na escala 1: No processamento do MDE foram utilizadas as ferramentas do Arc Hydro, uma extensão do ArcGis Pelos resultados, constatou-se que a bacia em estudo possui uma área de drenagem de ,66 km 2 e o índice de circularidade de 0,12 indica uma bacia mais alongada o que favorece o escoamento. A densidade de drenagem muito baixa (0,23 km/km 2 ) classifica a bacia com drenagem pobre. De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que o MDEHC e a quantificação das características morfométricas em bacias hidrográficas fornece subsídios para a tomada de decisão na gestão e planejamento dos recursos hídricos. Palavras-Chave modelo digital de elevação, área de drenagem, hidrografia. HYDROLOGICALLY CONDITIONED DIGITAL ELEVATION MODEL AND DETERMINATION OF ITS MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF RIVER BRANCO BASIN ABSTRACT: The Hydrologically Consistent Digital Elevation Model (HCDEM) of a watershed to allow the determination of the morphological characteristics of a watershed help the hydrological studies because they constitute elements of great importance on the evaluation the behavior. Thus, the presented article aimed to generate the HCDEM of and to determinate the morphometric characteristics Branco River Watershed. The vectorial hydrography was obtained in the site of the National Agency of Waters on the scale 1: In the processing of MDE Arc Hydro's tools were used, an extension of ArcGis For the results, it was verified that the basin in study possesses an area of drainage of ,66 km 2 and the index obtained of circularidade 0,12 indicates a more prolonged basin the than it favors the drainage. The density of very low drainage (0,23 km/km 2 ) it classifies the basin with poor drainage. In agreement with the obtained results it can be concluded that MDEHC and the quantification of the characteristics morfométricas in basins hidrográficas provides information to decision-making process in planning and management of water resources. Keywords: digital elevation model, area of drainage, hydrography. 1 Pesquisadora em Geociências, Serviço Geológico do Brasil (CPRM), Superintendência de Manaus. luana.lisboa@cprm.gov.br 2 Técnico em Geociências, Serviço Geológico do Brasil (CPRM), Superintendência de Manaus. 3 Professor Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) Campus Sinop MT. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO Os Sistemas de Informação Geográfica (SIGs) têm sido bastante utilizados para auxiliar na gestão e planejamento dos recursos hídricos, uma vez que são sistemas automatizados capazes de armazenar, analisar e manipular dados geográficos, ou seja, dados que representam objetos e fenômenos em que a localização geográfica é uma característica inerente à informação e indispensável para análises e processamentos (CÂMARA et al., 1996). Grande parte dos dados sobre recursos hídricos necessitam de um SIG para a sua melhor visualização e manipulação, e com sua utilização, particularmente dos Modelos Digitais de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC), a determinação das características morfométricas de uma bacia hidrográfica tornaram-se simples de serem obtidas a apresentando resultados de grande eficiência e confiabilidade dos processos. A bacia hidrográfica do rio Branco situa-se na região amazônica, no extremo norte do país, fazendo fronteira com a Venezuela e a Guiana, na área delimitada pelas latitudes 05º16 30 N e 01º23 18 S e longitudes 59º18 27 W e 64º45 53 W (EPE, 2010). A bacia hidrográfica do rio Branco localiza-se, predominantemente, no estado de Roraima se confundindo praticamente com o estado, em termos territoriais, e somente uma pequena porção se insere no Estado do Amazonas e no país limítrofe, a Guiana. O rio Branco é formado pela junção dos rios Tacutu e Urariquera e tem sua foz na margem esquerda do rio Negro na divisa com o Estado do Amazonas. Além de seus formadores, Tacutu e Urariquera, os principais afluentes da bacia do rio Branco são os rios: Mucajaí, Catrimâni, Anauá, Água Boa do Univini, Xeriuini, Cauamé, Ajarani, Surumu, Cotingo e Maú. Considerando a importância da bacia do rio Branco pela sua extensão territorial e ser formador das vazões do rio Negro, a determinação suas características morfométricas constituíe elementos de grande importância para avaliação de seu comportamento hidrológico. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve como objetivo gerar um modelo digital de elevação hidrograficamente condicionado (MDEHC) e determinar as características morfométricas da bacia hidrográfica do rio Branco - RR. MATERIAL E MÉTODOS No processamento do MDE foram utilizados os recursos do programa computacional ESRI ArcGis 10.2 para a manipulação dos dados geospaciais. Por agrupar uma série de rotinas padronizadas para caracterização hidrográfica e, ainda, integrar uma estrutura de banco de dados, foram utilizadas as ferramentas do Arc Hydro, uma extensão do ArcGis, para modelagem consistente de bacias hidrográficas. A metodologia encontra-se detalhada em Maidment (2002) e Fan e Collischonn (2009). O primeiro procedimento realizado para que o MDE se tornasse hidrograficamente consistente foi o recondicionamento deste, pela imposição de uma feição linear sobre ele, no caso a hidrografia vetorial. Esse processo é conhecido como Stream Burning, pois a rede de drenagem é marcada sobre o MDE e a ferramenta utilizada foi a DEM Reconditioning. A modificação do MDE resultou em depressões espúrias (células com valor de elevação menor que das células vizinhas) na área de estudo, sendo necessário seu preenchimento através da função Fill Sinks. Em seguida, gerou-se a direção do escoamento superficial, que consiste em analisar o MDE com o objetivo de definir para cada pixel uma única direção de fluxo da água, por meio da ferramenta Flow Direction. O resultado é uma imagem raster onde para cada pixel é atribuído um valor ou código que denota para qual dos vizinhos ele drena. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Com operações de vizinhança e conectividade foi calculado o número de pixels localizados a montante de cada célula, obtendo-se assim o fluxo acumulado, por meio da ferramenta Flow Accumulation, tendo como arquivo de entrada a direção de escoamento gerada no passo anterior. Posteriormente, gerou-se a rede de drenagem em formato raster. Nesse caso, foi necessário definir o limite de pixels a partir do qual começa a rede de drenagem. Para estudo utilizou-se um acúmulo de 250 células, que levou em consideração a escala da hidrografia vetorizada, pois quanto menor o valor limite adotado, maior é a densidade da rede de drenagem. Para finalizar, fez-se a delimitação da bacia do rio Branco com a função Bacth Subwatershed Delineation e, posteriormente, novo preenchimento das depressões espúrias. Através do MDEHC foi possível obter automaticamente as características físicas da bacia por meio da calculadora matricial do módulo Spatial Analyst. As características obtidas automaticamente foram: área de drenagem (A), perímetro da bacia (P), comprimento total dos rios (Lt), comprimento do rio principal (L), coeficiente de compacidade (kc), índice de circularidade (IC), fator de forma (kf), densidade de drenagem (Dd), e declividade média. RESULTADOS E DISCUÇÃO Após realizar o tratamento do MDE através dos procedimentos descritos foi possível obter o Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC) apresentado na Figura 1. Figura 1 - Modelo Digital de Elevação Hidrograficamente Condicionado (MDEHC) e a drenagem principal da bacia hidrográfica do rio Branco RR. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 A partir dos dados de elevação e hidrografia fornecidos pelo MDEHC tornou-se possível extrair as características morfométricas da bacia em estudo. Na Tabela 1 estão apresentados os resultados obtidos. Tabela 1 Características morfométricas da bacia do rio Branco - RR Características morfométricas Descrição Área de drenagem (km 2 ) ,66 Perímetro (km) 4.403,06 Comprimento total dos cursos d'água (km) ,06 Comprimento do rio principal (km) 1.257,56 Coeficiente de compacidade (kc) 2,81 Fator de forma (Kf) 0,34 Índice de circularidade 0,12 Densidade de drenagem 0,23 De acordo com os resultados apresentados na Tabela 1 pode-se observar que o valor encontrado para a área de drenagem da bacia do rio Branco se aproxima muito do valor encontrado na literatura sendo este de km 2. A diferença encontrada para a área de drenagem pode ser justificada em parte pela diferença das metodologias utilizadas para sua determinação. O perímetro da bacia, o comprimento total dos rios e o comprimento do rio principal são respectivamente iguais a 4.403,6 km, ,06 km e 1.257,56 km, podendo ser utilizadas em estudos de regionalização de vazões e na determinação do coeficiente de compacidade, índice de circularidade e o fator de forma. O coeficiente de compacidade foi 2,81, indicando que a bacia possui formato irregular, distante da forma circular. O fator de forma foi de 0,34, inferior a 0,51 indicando uma bacia mais alongada favorecendo desta forma o escoamento (ALVES & CASTRO, 2003). A densidade de drenagem foi de 0,23 km/km 2, considerada uma bacia com uma drenagem deficiente segundo a classificação de VILLELA & MATTOS, 1975 De acordo com os resultados apresentados pode-se afirmar que a bacia hidrográfica do rio Branco mostra-se pouco susceptível a enchentes em condições normais de precipitação. Fato esse que pode ser comprovado pelo alto valor do coeficiente de compacidade (2,81), o baixo valor do fator de forma (0,34), e o baixo valor do índice de circularidade (0,12). Segundo CARDOSO et al. (2006), a forma mais alongada da bacia hidrográfica indica que a precipitação pluviométrica sobre ela se concentra em diferentes pontos, concorrendo para amenizar a influência da intensidade pluviométrica, diminuindo com isso, os picos de vazão e as suas variações nos cursos de água. CONCLUSÃO De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que as ferramentas utilizadas do Sistema de Informações Geográficas (SIG s) mostrou-se eficiente na geração do MDEHC e na quantificação das características morfométricas em bacias hidrográficas, sendo uma ferramenta eficiente para o planejamento e gestão dos recursos hídricos. REFERÊNCIAS CÂMARA, G.; CASANOVA, M.; HEMERLY, A.; MAGALHÃES, G.; MEDEIROS, C. Anatomia de Sistemas de Informação Geográfica. Campinas, SP: UNICAMP Instituto de Computação, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 CARDOSO, C. A.; DIAS, H. C. T.; SOARES, C. P. B.; MARTINS, S. V. Caracterização Morfométrica da Bacia do rio Debossan, Nova Friburgo, Rv. Árvore, v. 30, n. 2, p , EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Bacia Hidrográfica do rio Branco Estudos de Inventário Hidrelétrico. Relatório Final MAIDMENT, D. R. Arc Hydro: GIS for water resources. 1.nd. California: ESRI Press. Redlands, VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: Mcgraw-Hill do Brasil, p. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5