ANÁLISE MORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO TRÊS BARRAS, PARANÁ BRASIL, COM A UTILIZAÇÃO DE SIG DE ACESSO LIVRE

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1 ANÁLISE MORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO TRÊS BARRAS, PARANÁ BRASIL, COM A UTILIZAÇÃO DE SIG DE ACESSO LIVRE BRAGION, Gabriel da Rocha¹; COUTO, Edivando Vitor do² RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade do uso do software QGIS como ferramenta de caracterização da bacia hidrográfica do Arroio Três Barras, localizada no Parque Nacional dos Campos Gerais, Paraná. A utilização do software QGIS permitiu o cálculo dos seguintes parâmetros relacionados ao gerenciamento de bacias hidrográficas: Área: 8,39 Km², perímetro: 12,59 Km, comprimento total da rede de drenagem: 26,54 Km, ordem do canal: 4ª, densidade de drenagem: 3,16 Km/Km², fator de forma: 0,53, coeficiente de compacidade: 1,22. Palavras-Chave: Bacia hidrográfica. Fator de forma. Coeficiente de compacidade. QGIS. MORPHOMETRIC ANALYSIS OF THE TRÊS BARRAS STREAM WATERSHED, PARANÁ BRAZIL, THOUGH OPEN GIS SOFTWARE ABSTRACT: This paper aims to evaluate the viability of the open source software QGIS use as a tool for characterization of the Três Barras stream watershed, located at the Campos Gerais National Park, Paraná. The use of the QGIS software allowed the calculation of the following watershed management related parameters: Area: 9.38 Km²; perimeter: Km, total drainage system length: Km; stream order: 4th; Drainage density: 3.15 Km/Km², shape factor: 0.53, compactness coefficient: Keywords: Watershed. Shape factor. Compactness coefficient. QGIS. ¹ Acadêmico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná/Departamento de Ambiental. g abriel.bragion@hotmail.com. ² Professor Doutor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná/Departamento de Ambiental. edivandocouto@gmail.com. Rev. GEOMAE Campo Mourão, PR v.8n.especial SIAUT p ISSN

2 BRAGION, G. da R.; COUTO, E.V. do INTRODUÇÃO Os recursos hídricos são parte fundamental do cotidiano e são indispensáveis em praticamente todos os ramos do desenvolvimento e como qualquer outra área, a gestão desses recursos deve ser delineada de modo minimamente coerente, de maneira que os objetivos e objetos de gestão sejam bem definidos, evitando assim incoerências, conflitos de interesses e ambiguidades que possam ocorrer devido à falta de delimitação precisa da área a ser gerida. Buscando atender ao propósito supracitado, foi publicado em janeiro de 1997 a Leiº 9.433, a Política Nacional de Recursos Hídricos, que tem como base de atuação a bacia hidrográfica, leia-se unidade básica de gestão de recursos hídricos (BRASIL, 1997). O conceito de bacia hidrográfica já foi amplamente abordado ao longo da história com o propósito de gerir navegações, controle de erosão, reflorestamento, controle de cheias, disputas territoriais, entre outros, mas somente nos últimos 50 anos foi formalmente reconhecido por diversas instituições como uma unidade de administração (PORTO & PORTO, 2008), definida como a área de drenagem de um curso d'água e seus afluentes, delimitada pelos seus limites topográficos, sobretudo, é o palco unitário de interação das águas com o meio físico, o meio biótico e o meio social, econômico e cultural (YASSUDA, 1993). As tentativas de qualificar uma bacia hidrográfica de acordo com as suas configurações geométricas e análise de suas grandezas físicas não são recentes, tampouco escassas, visto que é possível estimar um padrão de comportamento hidrológico que se correlaciona com as suas características geomorfológicas e do tipo de cobertura vegetal existente (LIMA, 1976). Tratando-se especificamente sobre as características morfológicas, Tonello (2005) categoriza elas em três tipos: características geométricas, características do relevo e características da rede de drenagem. Estas informações são fundamentais para dar início ao processo de planejamento da gestão de uma bacia hidrográfica, e por isso requerem uma plataforma de geração e integração desses dados, que possa ser armazenada de forma íntegra e segura, facilmente recuperáveis, a isso denomina-se banco de dados (PORTO & PORTO, 2008). A aquisição de aplicativos específicos para este fim podem ser custosas, e devem integrar custo fixo da gestão, o que torna a utilização de programas gratuitos muito mais atrativa. O QGIS é uma plataforma de Sistema de Informações Georrefeenciadas (SIG) de livre acesso que vem sendo amplamente explorada por profissionais do mercado de trabalho e pesquisadores das diversas áreas, como modelagem de processos hídricos (DILE et al., 2016), probabilidade de propagação de fluxos de lava (MOSSOUX, S. et 14

3 Revista GEOMAE - v.8, n. Especial SIAUT, 2017 al., 2016), delimitação automática de bacias hidrográficas (NICOLETE et al., 2015) entre outros. O presente trabalho teve como objetivo principal a utilização da plataforma QGIS como ferramenta de produção de informações relacionadas as características geométricas e da rede de drenagem da bacia hidrográfica do Arroio Três Barras, sendo elas área, perímetro, ordem dos rios, fator de forma, coeficiente de compacidade e comprimento total da rede de drenagem, densidade de drenagem. MATERIAL E MÉTODOS Localizado no estado Paraná, Brasil, entre os municípios de Ponta Grossa, Carambeí e Castro, o Parque Nacional dos Campos Gerais conta com uma área legal de ,91 hectares, na qual estão presentes remanescentes de Floresta Ombrófila Mista e de Campos Sulinos (BRASIL, 2006). O clima da região é o Cfb, de acordo com a classificação de Köppen, com chuvas bem distribuídas ao longo de todo o ano, verões frescos e úmidos e temperatura média entre 22 e 10ºC. Dentro de seus limites está localizado o Arroio Três Barras, formado pela confluência de dezenas de córregos intermitentes, sendo o Arroio Três Barras o único canal perene de sua bacia hidrográfica (DIRETORIA DE SERVIÇO GEOGRÁFICO, 2005). A delimitação da bacia hidrográfica e a vetorização da rede de drenagem foram efetuadas com base na carta topográfica Folha SG-22-X-C-III-1 em escala 1: disponibilizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2005). O cálculo das características geométricas da bacia hidrográfica, bem como o processamento digital das imagens foram integralmente executados através do software QGIS (2016). Para definir a ordem dos canais, foi adotada a metodologia proposta por Arthur N. Strahler, O método define que todos os vales que tem suporte para um canal intermitente ou perene são considerados contribuintes para a ordenação dos canais. Segundo o autor, a utilidade deste parâmetro está na proporção direta entre a ordem do canal e as dimensões da bacia hidrográfica, tamanho do canal, e ainda a descarga de um canal. 15

4 BRAGION, G. da R.; COUTO, E.V. do Figura 01: Bacia hidrográfica do Arroio Três Barras, Paraná, Brasil. Fonte: Autoria própria. As características geométricas da bacia hidrográfica, são definidas da seguinte forma: a) Área: Toda a área inserida na bacia, que por sua vez é delimitada pelos seus divisores topográficos. A área neste caso é projetada em um plano horizontal e considerada um elemento básico para o cálculo de diversos índices morfométricos (TONELLO, 2005); b) Perímetro: Comprimento total da linha imaginária que percorre os divisores topográficos (TONELLO, 2005); c) Coeficiente de compacidade (Kc): É a relação entre o perímetro do polígono analisado e o perímetro de um círculo de mesma área. O polígono é um círculo perfeito quanto Kc é igual a um. O valor é acrescido ao passo quea forma se distancia de um círculo. Maiores valores de Kc evidenciam uma tendência menor de haver picos de enchentes. O Kc é descrito pela seguinte equação (VILLELA; MATTOS, 1975): Kc = 0,28x(P/ A) Sendo: Kc = coeficiente de compacidade; P = perímetro da bacia hidrográfica; A = área de drenagem; d) Fator de forma (Kf): É dado pela razão entre a largura média da bacia e a distância entre a foz ao ponto mais longínquo da área. É outra abordagem sobre a forma 16

5 Revista GEOMAE - v.8, n. Especial SIAUT, 2017 da bacia, também adimensional. Entretanto, o Kf relaciona a forma da bacia com a de um retângulo e, neste caso, quanto menor o valor de Kf, mais comprida é a bacia e menor a ocorrência de picos de enchentes. O Kf é descrito da seguinte forma (VILLELA; MATTOS, 1975): Kf = A/L² Sendo: Kf = fator de forma; A = área de drenagem; L = comprimento axial da bacia; e) Densidade de drenagem (Dd): Correlaciona o comprimento total dos canais presentes na bacia com a área total da bacia, sejam eles efêmeros, intermitentes ou perenes. Segundo Carvalho e Silva (2006), é um índice que se correlaciona bem com o grau de desenvolvimento do canal, e pode ser definido da seguinte forma (HORTON, 1945): Dd = Lt/A Sendo: Dd = densidade de drenagem; Lt = comprimento total dos cursos d'água contribuintes; A = área de drenagem. RESULTADOS E DISCUSSÃO A utilização do software QGIS permitiu quantificar todos os parâmetros propostos (Quadro 01). Quadro 01: Parâmetros da bacia hidrográfica do Arroio Três Barras. Fonte: Autoria própria 17

6 BRAGION, G. da R.; COUTO, E.V. do O Arroio Três Barras foi classificado como de quarta ordem. A somatória do comprimento da rede de drenagem totalizou 26,54 Km, sendo que 22,48 Km dessa extensão são representados pelos canais tributários, aproximadamente 84,7% do total. A presença majoritária de rios intermitentes favorece uma dinâmica baseada em períodos de seca e cheia que desempenham papel fundamental na estabilidade de macrófitas aquáticas, além de ser um agente de perturbação natural dos ambientes lóticos (POMPEO, 1999). A densidade de drenagem foi de 3,16 (Km/Km²), podendo ser considerada alta quando comparada com os resultados obtidos por Teodoro et al. (2007) para uma bacia de segunda ordem, no entanto, não há um consenso entre os valores mais apropriados para a classificação de bacias segundo a sua densidade de drenagem, já que ela depende do substrato geológico. Christofoletti (1969) recomenda a adoção de valores menores que 7,5 km/km² para uma baixa densidade, diferente de Villela e Mattos (1975), que estabelecem valores menores que 0,5 Km/Km² para bacias de baixa densidade e valores maiores que 3,5 km/km² para bacias altamente densas. A densidade de drenagem é um bom parâmetro para a análise de áreas de drenagem pois se baseia em uma unidade padrão que permite a análise objetiva da extensão dos canais presentes em determinada área. Ambos Kc e Kf têm relação com o tempo de escoamento, que é o intervalo de tempo necessário para que toda a bacia tenha contribuído com a vazão em determinada seção, a partir do início da precipitação (CARVALHO; SILVA, 2006). Tratando-se especificamente sobre o Kc, quanto mais próximo de uma forma circular, maior a possibilidade de uma chuva intensa ocorrer sobre toda a extensão da bacia e influenciar a vazão do canal principal (CARDOSO et al., 2006). Entretanto, não existem intervalos específicos para determinar a propensão a enchentes segundo o fator de forma (Kf) e o coeficiente de compacidade (Kc), já que a fragilidade da bacia quanto a sua suscetibilidade a inundação não depende apenas desses fatores (Garcez, et al. 1988). Analisando os resultados de Teodoro et al. (2007) que considerou uma bacia de Kf = 1,07 e Kc = 0,91 como suscetível a processos de inundação, e Ferreira et al., 2010, que apresenta valores de Kf = 0,35 e Kc = 1,63 para uma bacia com baixa suscetibilidade a inundações, têm-se uma análise conjunta dos parâmetros Kf e Kc da bacia hidrográfica do Arroio Três Barras, com valores de fator de forma de 0,53 e coeficiente de compacidade de 1,22, enquadrando-a entre as duas bacias supracitadas. Descrever a fragilidade de uma bacia hidrográfica é uma tarefa complexa, que requer informações amplas sobre uso e ocupação da superfície, clima, declividade, tipo do solo, entre outros, e por isso uma avaliação não deve levar em consideração apenas os parâmetros abordados. 18

7 Revista GEOMAE - v.8, n. Especial SIAUT, 2017 CONCLUSÃO A utilização do software QGIS possibilitou a análise preliminar da bacia hidrográfica de modo razoável, pois todos os parâmetros contemplados por este trabalho puderam ser extraídos sem complicações, sendo necessário apenas o domínio de algumas funcionalidades do software. Com uma interface intuitiva e disponibilização gratuita, o uso no meio acadêmico é favorecido, podendo ser seguramente utilizado na delimitação de bacias hidrográficas, análises de distribuição, e cálculo de índices relacionados as grandezas físicas do objeto de estudo. AGRADECIMENTOS A CAPES pela concessão da bolsa de graduação sanduíche chamada 157/Alemanha, período de interstício, e a PROPPG da UTFPR pelo apoio e incentivo a pesquisa.. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA BRASIL. Decreto de 23 de março de Cria o Parque Nacional dos Campos Gerais, no Estado do Paraná, e dá outras providências. Diário Oficial da União República Federativa do Brasil, Brasília, DF, 23 de março de BRASIL. Lei Nº9.433, de 8 de janeiro de Da Política Nacional dos Recursos Hídricos. Diário Oficial da União República Federativa do Brasil, Brasília, DF, 8 de janeiro de CARVALHO, D. F. C; SILVA, L. D. B. Hidrologia. Rio de Janeiro: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, DILE, Y. T; DAGGUPATI, P; GEORGE. C; SRINIVASAN, R; ARNOLD; J. Introducing a new open source GIS user interface for the SWAT model. Environmental Modelling & Software, v. 85, p , FERREIRA, C. W. S; LIMA, C. de S; CAVALCANTI, L. C. de S; SANTOS, A. H. de O. Caracterização Morfométrica da Bacia Hidrográfica do Açude Cachoeira II, no Município de Serra Talhada - PE, Brasil. VI Seminário Latino Americano de Geografia Física. II Seminário Ibero Americano de Geografia Física. Coimbra, GARCEZ, L. N; ALVAREZ, G. A. Hidrologia. 2ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher,

8 BRAGION, G. da R.; COUTO, E.V. do HORTON, R. E. Erosinal development of streams and their drainage basin: Hydrophysical approach to quantitative morphology. Geol. Soc America Bulletin, v.3, n.56, INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Manuais Técnicos em Geociências: Manual Técnico de Uso da Terra, n.7, 3ª ed. Rio de Janeiro: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, DIRETORIA DE SERVIÇO GEOGRÁFICO. PASSO DO PÛPO, 1:50.000, CARTA TOPOGRÁFICA, FOLHA SG-22-X-C-III-1, MI , MOSSOUX, S; SAEY, M; BARTONOLI, S; POPPE, S; CANTERS, F; KERVYN, M. Q- LAVHA: A flexible GIS plugin to simulate lava flows. Computers & Geosciences, v. 97, p POMPEO, M. L. M. Perspectivas da Limnologia no Brasil. São Luís: Gráfica e Editora União, pg. PORTO, M. F. A; PORTO, R. la L. Gestão de bacias hidrográficas. Estud. av. vol22. No.63, São Paulo, QGIS Development Team. QGIS Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project STRAHLER, A. N. Quantitative analysis of watershed geomorphology. Trans Am Geophys Union n.38, p , TEODORO, V. L. I; TEIXEIRA, D; COSTA, D. J. L; FULLER, B. B. O Conceito de Bacia Hidrográfica e a Importância da Caracterização Morfométrica para o Entendimento da Dinâmica Ambiental local. Revista UNIARA, n.20, pg , Araraquara, TONELLO, K. C. Análise hidroambiental da bacia hidrográfica da cachoeira das Pombas, Guanhães, MG p. Tese (Doutorado em Ciências Florestal) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, VILLELA, S.M; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGRAWHill do Brasil, p. YASSUDA, E. R. Gestão de recursos hídricos: fundamentos e aspectos institucionais. Rev. Adm. Púb., v.27, n.2, p.5-18,