HIDROGEOMORFOLOGIA DA PAISAGEM DO MÉDIO-BAIXO RIO TAPAJÓS

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1 HIDROGEOMORFOLOGIA DA PAISAGEM DO MÉDIO-BAIXO RIO TAPAJÓS Ivinny Barros de Araújo 1 & Aline Maria Meiguins de Lima 2 *& Cleber Assis dos Santos 3 Resumo A bacia hidrográfica do rio Tapajós abrange 3 estados da região norte (Pará, Amazonas e Mato Grosso) drenando uma área de aproximadamente 492 mil km². Seu principal curso d água é o rio Tapajós que possui uma extensão de aproximadamente 146 km sendo um dos mais importantes afluentes da margem direita do rio Amazonas. O Médio-Baixo Tapajós é a região da bacia que predomina no estado do Pará, com uma elevada importância social e econômica. Este trabalho objetiva caracterizar a hidrogeomorfologia da paisagem do Médio-Baixo Tapajós visando a identificação das zonas que respondem de forma mais homogênea a dinâmica fluvial da região. A metodologia adotada constou da análise integrada e superposição cartográfica, considerando: as unidades geológicas, a precipitação pluviométrica, a topografia e a rede de drenagem. Os resultados indicam que no Baixo Tapajós predominam os processos de acumulação de sedimentos, onde são favorecidas as condições de infiltração. A sub-bacia do rio Jamanxim é a área mais heterogênea, seguida do Médio Tapajós, com o predomínio das feições de retrabalhamento fluvial e dissecação, onde o escoamento superficial é favorecido pelas maiores topografias, elevada precipitação pluviométrica e ocorrência predominante de rochas cristalinas. Palavras-Chave - Rio Jamanxim, dinâmica fluvial, precipitação pluviométrica. HYDROGEOMORPHOLOGY OF THE MEDIUM-LOW LANDSCAPE TAPAJÓS RIVER Abstract The catchment area of the Tapajos River drains three states of the northern region (Pará, Amazonas and Mato Grosso) in approximately 492,000 km². Its main river is the Tapajós with approximately 146 km. It is one of the most important tributaries of the right bank of the Amazon River. In the state of Pará, the Middle-Lower Tapajós is an important basin, with high social and economic interactions. This study evaluates the hydrogeomorphology of Middle-Lower Tapajós landscape for the identification of areas that respond more uniform the fluvial dynamics of the region. The methodology consisted of integrated cartographic overlay analysis, considering the geological units, rainfall, topography and drainage network. The results indicate that in the Lower Tapajós the sediment accumulation processes are prevalent, where the infiltration conditions are favored. The sub-basin of the river Jamanxim is the most heterogeneous area, coming next the Middle Tapajos, with the predominance of fluvial reworking and dissection, where runoff is favored by higher topography, high rainfall and the occurrence of crystalline rocks. Keywords Rio Jamanxim, fluvial dynamics, rainfall. 1 Universidade Federal do Pará, Faculdade de Geologia, Laboratório de Estudos e Modelagem Hidroambientais - LEMHA (ivinny_barros@hotmail.com). 2 Universidade Federal do Pará, Programa de Pós Graduação em Ciências Ambientais (ameiguins@ufpa.br). 3 Universidade Federal do Pará, Faculdade de Meteorologia, Laboratório de Estudos e Modelagem Hidroambientais - LEMHA (cleber_ufpa@yahoo.com.br). * Autor Correspondente XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO A região hidrográfica Amazônica ( km²) detém 73,6% de águas superficiais acessíveis do país. Logo, sua contribuição para o ciclo hidrológico representa um percentual significativo da recepção pluviométrica (1.075 mm - 46% a mm 54%) com vazões que chegam a m³/s (MACHADO; PACHECO, 2010). A partir destes dados, é possível notar a relevância do ciclo hidrológico na Amazônia para o entendimento das relações entre a rede de drenagem e o modelado do terreno. A importância dessas inter-relações é responsável pelo crescente interesse na modelagem de terreno como ferramenta para obter conhecimento mais aprofundado a respeito dos fenômenos físicos envolvidos e na previsão de cenários (ZANETTI et al., 2009), tendo em vista que os trajetórias de uso e cobertura da terra e suas interações com fatores biofísicos e humanos que afetam os processos de degradação florestal na região amazônica. Scheidegger (1973) definiu o termo hidrogeomorfologia como sendo o estudo das formas causadas pela ação das águas. Logo, ao incorporar os processos hidrológicos como agente modelador da paisagem ou as formas da paisagem (geomorfologia) nos estudos dos processos hidrológicos, entende-se que a bacia ao adquirir uma determinada forma (objeto de estudo da geomorfologia) pode explicar a variação temporal e espacial dos processos hidrológicos (GOERL et al., 2012). Este trabalho tem por objetivo caracterizar os aspectos da hidrogeomorfologia da paisagem do médio-baixo rio Tapajós. Tendo em vista a importância da participação dos agentes hidrológicos na modelagem dos terrenos e a relevância da bacia do Tapajós como afluente da margem direita da bacia hidrográfica Amazônica; a compartimentação dos diferentes modelados de terreno nesta bacia contribui para a avaliação de problemas ambientais associados, principalmente, a degradação da paisagem a partir do desenvolvimento de processos deposicionais e erosivos. MATERIAIS E MÉTODO Materiais A base vetorial empregada para a geologia regional da área de estudo corresponde a elaborado pela CPRM (Serviço Geológico do Brasil) na escala 1: , disponível no GEOBANK; e os dados hidrológicos (vazão e cota) são do posto fluviométrico do município de Itaituba PA (Agência Nacional de Águas), no rio Tapajós (série histórica de ). Os dados mensais de precipitação pluviométrica do período de 1981 à 2010 são provenientes do GPCC (Global Precipitation Climatology Center), disponibilizados pelo NCEP/NCAR (Reanalysis Project at the NOAA/ESRL Physical Sciences Division). De posse dos dados de precipitação do GPCC elaborou-se a climatologia mensal e anual observada durante o período de estudo ( ). A precipitação foi dividida em uma grade de 0,5 x0,5 e interpolada no Software ArcMap 10.0, pelo método do vizinho mais próximo (Natural Neighbor). Para a confecção da base cartográfica empregou-se imagens do Modelo Digital de Elevação (MDE) definido pelo projeto Topodata, elaborado a partir dos dados SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) disponibilizados pelo U.S. Geological Survey na rede mundial de computadores (VALERIANO, 2003; VALERIANO; CARVALHO JÚNIOR, 2003). Os dados SRTM apresentam resolução horizontal (i.e., resolução espacial) de 3 arco-segundos (~90m) e resolução vertical de 1m. Estes dados foram processados no software Arc Gis (nos módulos Spacial Analyst Tools e Spacial Statistics Tools) e Global Mapper v14.0. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Método Para a classificação e descrição das unidades de terreno, este trabalho teve como referência o trabalho de Diniz (2012), na qual se baseia na obtenção de atributos de formas de relevo que caracterizam Unidades de Terreno. Para elaboração do mapa temático foram adotados os critérios e parâmetros de classificação adaptados de Ross (1992), visando definir os principais padrões de relevo, a partir da conjugação de fatores básicos, como: geometria de topo, vertentes e vales; amplitude e declividade; grau de retrabalhamento (dissecação) das feições do terreno (IBGE, 2009). Foram calculados os seguintes parâmetros morfométricos, segundo os conceitos apresentados em Pareta e Pareta (2011): Índice de forma (K) = A (Cl 2 ) (1) Índice de sinuosidade (Si) = Cl Lb (2) Número de infiltração (If) = (Nu Lu) (A 2 ) (km -1 ) (3) Coeficiente de manutenção (Cm) = A Lu (km) (4) Onde: A = Área (km²); Cl = Comprimento do canal principal (km); Lb = Comprimento do eixo da bacia (km); Lu = Comprimento total dos canais (km); Nu = Número total de canais. A compartimentação e descrição das características componentes de cada unidade de terreno foi feita associando-se os diferentes padrões de forma do relevo, a geologia da região e a distribuição pluviométrica. Na geração da carta síntese foi adotado o método de cruzamento com superposição de cartográfica, com posterior reclassificação (DINIZ, 2012), até a adequação de um número de classes que representassem as principais unidades existentes. RESULTADOS E DISCUSSÃO A bacia hidrográfica do rio Tapajós apresenta como principais afluentes os rios Juruena e Teles Pires ou São Manuel; drena uma área de aproximadamente 492 mil km² dividida entre os estados do Amazonas (3%), Pará (38%) e Mato Grosso (59%); com 45 sedes municipais localizadas no Pará (18%) e no Mato Grosso (82%) (Figura 1). O rio Tapajós possui uma extensão de aproximadamente 146 km e drena uma área de aproximadamente 131 mil km², distribuído entre os estados do Amazonas e Pará. Neste trabalho é considerada a divisão da bacia do rio Tapajós em três sub-bacias: Juruena, Teles Pires e Médio Baixo Tapajós. Regime pluviométrico, cota e vazão fluviométrica As médias pluviométricas variaram entre 1937 mm até 2510 mm (acumulado anual) no Médio Baixo Tapajós, esses valores estão próximos aos encontrados por Santos et al. (2014), utilizando dados de precipitação pluviométricas provenientes da Agência Nacional de Águas no período de 1985 a O registro do posto fluviométrico do município de Itaituba - PA, no rio Tapajós, indica a vazão em Q95 de 3279 m 3 /s (média anual de m 3 /s) e a cota em C95 foi de 224 cm (média anual de 545 cm). Os valores máximos e mínimos tanto de cota quanto de vazão, atingem seu valor máximo em abril com 845 cm e m 3 /s respectivamente; o valor mínimo de cota ocorre em outubro com 232 cm e o valor mínimo de vazão ocorre em setembro com 1303 m 3 /s. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Figura 1 - Mapa de localização da bacia hidrográfica do Tapajós. Os valores máximos em abril, ocorrem principalmente devido atuação da ZCIT (Zona de Convergência Intertropical), que provoca maior quantidade de precipitação no período que vai de março a maio e também pela contribuição das sub-bacias do Juruena e Teles Pires, que apresentam uma defasagem de aproximadamente um mês até chegar ao posto fluviométrico de Itaituba. Sena et al. (2012) consideram que a ZCIT é muito ativa no processo de precipitação da região, pela influência de sua posição vinculada às águas quentes do Atlântico Equatorial no Hemisfério Sul, que age diretamente no aumento das chuvas nos estados do Amazonas, Pará, Amapá, Maranhão e Piauí. A partir do mês de abril, os valores de cota e vazão começam a reduzir, em resposta a falta de atuação de sistemas precipitantes na bacia, alcançando os menores valores em outubro. Liebmann e Marengo (2001) e Trenberth (2011) destacam que as possíveis razões para as variações da tendência de precipitação na Amazônia são as mudanças de recirculação de água na atmosfera vinculadas a ZCIT, as fases associadas do El Niño (anomalias negativas) e as de La Niña (anomalias positivas) de precipitação, ambas influenciando na variabilidade das vazões. Unidades de relevo A bacia do médio-baixo Tapajós foi avaliada a partir de 3 regiões com relações de homogeneidade entre si: Médio Tapajós, bacia do rio Jamanxim e Baixo Tapajós. Na sub-bacia do Baixo Tapajós dominam precipitações que variam de inferiores a 2135 mm até 2299 mm; com ocorrência de rochas de diferentes resistências a erosão, porém com predomínio do grupo que apresenta elevada vulnerabilidade (Grupo 1 - Figura 2). As formas de relevo são em geral associadas a baixas declividades, com presença de feições de retrabalhamento e dissecação de forma predominante. A ocorrência de vales abertos é associada também a áreas de acumulação de sedimentos, que compõem o denominado Grupo 1. Localizadamente observam-se formas de mais alta declividade, em geral associadas a rochas mais resistentes. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Figura 2 Unidades hidrogeomorfológicas da bacia do médio-baixo Tapajós. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 A sub-bacia do rio Jamanxim é dominada por rochas com moderada (Grupo 2) e baixa vulnerabilidade a erosão (Grupo 3) (dependendo do grau de fraturamento e alteração); coincidindo com a área onde concentra-se a maior faixa de precipitação da bacia (>2299 mm). As feições de maior frequência são vales abertos, formas residuais de alta declividade, morros com topos arredondados e angulares, com predomínio de feições de retrabalhamento (Figura 3). No Médio Tapajós predominam altos índices pluviométricos, em rochas com diferentes resistências a erosão. As de alta vulnerabilidade configuram vales abertos, formas arredondadas, com processos de dissecação e acumulação de sedimentos associados. As de maior resistência favorecem a ocorrência de formas de retrabalhamento, destacando vales abertos e fechados, com morros com topos arredondados e tabulares, localmente formas residuais com topos angulares; e o predomínio altas declividades. (1) (2) (3) (4) (5) (6) Figura 3 Aspectos da paisagem representados (em imagem SRTM), segundo as áreas definidas na Figura 2: (1) e (2) Baixo Tapajós; (3) e (5) Médio Tapajós; (4) e (6) Rio Jamanxim. Segundo o discutido em Pareta e Pareta (2011) os índices da Tabela 1 indicam que as condições de infiltração são mais favorecidas no baixo Tapajós, que apresenta unidades geológicas e topográficas potenciais. A remoção e deposição de sedimentos, que seria favorecida pela maior sinuosidade do canal, é observada na bacia do rio Jamanxim que apresenta o menor índice de forma, o que potencializam as condições de escoamento. O maior coeficiente de manutenção foi observado no médio Tapajós, porém o menor índice de infiltração e a melhor resposta do índice de sinuosidade, indicam que as condições geológicas e topográficas, favorecem as ações de dissecação e de escoamento. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Tabela 1 Parâmetros morfométricos calculados. Índice de forma Índice de sinuosidade (Si) Número de infiltração Coeficiente de manutenção K Si If Cm (km) Baixo Tapajós 0,48 1,89 3,20 5,51 Rio Jamanxim 0,13 3,09 2,23 6,18 Médio Tapajós 0,44 2,12 2,07 6,22 Machado e Pacheco (2010) destacam que para adoção da bacia hidrográfica como unidade de análise é necessário que a mesma apresente homogeneidade nos processos da dinâmica superficial, já que os rios são os principais definidores de sua paisagem. A identificação das áreas de maior e menor homogeneidade no médio-baixo Tapajós possibilita avaliar o nível de variação espacial esperado pelas modificações que possam ocorrer no seu sistema. O quadro final obtido indica que a região de maior variabilidade está no Jamanxim e no Médio Tapajós, onde a composição entre a distribuição da precipitação pluviométrica e a diversidade geológica/topográfica, pode influenciar no grau de retrabalhamento produzido pela dinâmica fluvial presente. Mauro e Lollo (2004) afirmam que no caso de regiões tropicais, a chuva é um importante agente erosivo, sendo necessária também uma análise integrada das demais características naturais do meio físico. CONCLUSÃO A partir do cruzamento dos dados geomorfológicos, litológicos e de precipitação pluviométrica, notou-se a relação entre a rede de drenagem e o modelado do terreno na bacia hidrográfica do Médio- Baixo Tapajós. As mudanças no comportamento da rede de drenagem acompanham as alterações nas formas do relevo de montante para jusante, refletindo no aumento do grau de dissecação das formas de relevo em direção à área de escoamento preferencial. Nas áreas mais elevadas o terreno está sendo retrabalhado pela ação hidrológica, tal que as formas de relevo são representadas por feições onduladas e relevos tabulares, com altas declividades. Nas áreas mais baixas, próximas a foz do rio Tapajós, as feições que denotam intensa acumulação de sedimentos por parte do sistema fluvial são predominantes. A análise integrada entre o comportamento hidrológico e os processos de dissecação das formas de relevo demonstra a importância do conjunto dos parâmetros geomorfológicos e hidrológicos empregados para a compreensão da variação das paisagens dentro de uma bacia hidrográfica, auxiliando assim na visualização das áreas mais e menos susceptíveis a processos erosivos e uso e ocupação da terra que são fatores de suma importância para projetos de planejamento urbano e agrícola. REFERÊNCIAS DINIZ, N. C. (2012). Cartografia geotécnica por classificação de unidades de terreno e avaliação de suscetibilidade e aptidão. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental 2(1), pp GOERL, R. F.; KOBIYAMA, M.; SANTOS, I. (2012). Hidrogeomorfologia: princípios, conceitos, processos e aplicações. Revista Brasileira de Geomorfologia 13(2), pp IBGE. (2009). Manual técnico de geomorfologia. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística-IBGE Rio de Janeiro-RJ, 182 p. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 LIEBMANN, B.; MARENGO, J. A. (2001). Interannual Variability of the Rainy Season and Rainfall in the Brazilian Amazon Basin. Journal of Climate 14(22), pp MACHADO, A. L.; PACHECO, J. B. (2010). Serviços ecossistêmicos e o ciclo hidrológico da Bacia Hidrográfica Amazônica the biotic pump. Revista Geonorte 1(1), pp MAURO, J. R.; LOLLO, A. J. (2004). Uso da Técnica de Avaliação do Terreno para Elaboração de Carta de Susceptibilidade à Erosão na Bacia do Prosa Campo Grande, MS. Revista Brasileira de Recursos Hídricos 9(3), pp PARETA, K.; PARETA, U. (2012). Quantitative geomorphological analysis of a watershed of Ravi River Basin, H. P. India. International Journal of Remote Sensing and GIS, 1(1), pp ROSS, J. L. S. (1992). O registro cartográfico dos fatos geomórficos e a questão da taxonomia do relevo. Revista do Departamento de Geografia, 6, pp SANTOS, C. A.; SERRÃO, E. A. O.; GONCALVES, L. J. M.; WANZELER, R. T. S.; LIMA, A. M. M. (2014). Zoneamento da distribuição da precipitação pluviométrica na bacia hidrográfica do rio tapajós. Enciclopédia Biosfera, 10, pp SCHEIDEGGER, A. E. (1973). Hydrogeomorphology. Journal of Hydrology, 20, pp SENA, J. A.; DEUS, L. A. B.; FREITAS, M. A. V.; COSTA, L. (2012). Extreme Events of Droughts and Floods in Amazonia: 2005 and Water Resources Management, 26, pp TRENBERTH, K. E. (2011). Changes in precipitation with climate change. Climate Research, 47, pp VALERIANO, M. M. (2003). Curvatura vertical de vertentes em microbacias pela análise de modelos digitais de elevação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 7(3), pp VALERIANO, M. M.; CARVALHO JÚNIOR, O. A. (2003). Geoprocessamento de modelos digitais de elevação para mapeamento da curvatura horizontal em microbacias. Revista Brasileira de Geomorfologia, 4(1), pp ZANETTI, S. S.; SILVA, J. M. A.; SOUSA, E. F.; OLIVEIRA, V. P. S.; ALMEIDA, F. T. (2009). Modelagem hidrológica em microbacia hidrográfica Parte I: Aprimoramento do modelo HidroBacia. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(4), pp XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8