CARACTERIZAÇÃO HIDROMORFOLÓGICA DA BACIA DO CÓRREGO PINHALZINHO SEGUNDO UMUARAMA-PR ¹Pedro França Junior francapedro2000@yahoo.com.br ²Ordilei Aparecido Gaspar de Melo ordmelo@hotmail.com ³Marta Luzia de Souza mlsouza@uem.br 4 Nelson Lovatto Gasparetto nvlgasparetto@uem.br 1,2,3,4 Programa de Pós-graduação em Geografia PGE 1,2,3,4 Grupo de Estudos Multidisciplinar do Ambiente- GEMA Universidade Estadual de Maringá UEM Eixo 3- gestão de bacias hidrográficas e a dinâmica hidrológica Resumo Para investigar as características das diversas formas de relevo, as bacias hidrográficas se configuram como feições importantes, principalmente no que se refere aos estudos de evolução do modelado da superfície terrestre. Entretanto, a maioria dos trabalhos relacionados à bacias hidrográficas evidenciam apenas os aspectos qualitativos das formas do relevo, não considerando os aspectos quantitativos. Assim, o emprego de métodos quantitativos para estudos desta natureza, torna-se de grande relevância, pois também auxiliam na obtenção de análises de cunho ambiental de uma dada região. Este artigo integra elementos geomorfológicos da paisagem, por meio de uma análise quantitativa utilizando alguns parâmetros morfométricos. A pesquisa foi desenvolvida na bacia do córrego Pinhalzinho Segundo localizada nos municípios de Umuarama e Cruzeiro do Oeste PR, no Terceiro Planalto Paranaense, que abrange as rochas da Formação Caiuá justapostas à Formação Serra Geral. A metodologia para análise quantitativa da bacia hidrográfica foi aplicada sob a ótica hidromorfológicas das formas areal, linear e hipsométrica. A bacia do córrego Pinhalzinho Segundo possui uma área de 182km², perímetro de 65km e uma amplitude altimétrica de 182m representando um coeficiente orográfico de 47,52. O córrego estudado é de 5ª ordem, possui uma razão de bifurcação média de 3,58 e densidade de drenagem de 1,14, também compreende um percurso de 27,8km com equivalente vetorial de 18km. Verificou-se por meio desta pesquisa, a necessidade do emprego de métodos quantitativos para estudos desta natureza, pois além de possibilitar uma maior compreensão das características ambientais da região poderá contribuir para tomada de decisões de áreas da bacia que ainda não foram edificadas, assim como definir as formas de uso e ocupação mais adequadas ao meio físico. Palavras chave: bacia hidrográfica, morfometria, geomorfologia. Abstract Hydro-morphological characteristics of stream Pinhalzinho Segundo in Umuarama PR Brazil. Investigation on the characteristics of the landscape s different forms highlights hydrographic basins as very important features especially when studies on the evolution of the land shape surface are taken into account. However, most research related to hydrographic basins merely reveals the qualitative aspects of the landscape s shape and fail to take into consideration quantitative aspects. Quantitative methods for such studies are of paramount importance since they also foreground environmental analyses of a given region. Current essay integrates the landscape s geo-morphological factors through a quantitative analysis with morphometric parameters. Research was undertaken in the stream Pinhalzinho Segundo in the municipalities of Umuarama and Cruzeiro do Oeste PR Brazil, which lie on the Paraná Third Plateau, comprising Caiuá Formation rocks juxtaposed to the Serra Geral Formation. Quantitative analysis methodology of the hydrographic basin has been applied from the hydro-morphological aspects of non-real, linear and hypsometric shapes. The stream Pinhalzinho Segundo basin has an area of 182km², a perimeter of 65 km and altimetry amplitude of 182 m, with an orographic coefficient of 47.52. The fifth order stream has a mean bifurcation ratio of 3.58 and discharge density of 1.14. It also comprises a stretch of 27.8km with a vector equivalent to 18km. Results show the need for quantitative methods for such studies. In fact, they do not only make possible a deeper understanding of the region s environmental characteristics but may also contribute towards decision making in basin areas which have not already been constructed and towards the determination of usage methods and occupation more proper to the physical environment. Key words: hydrographic basin; morphometry; geomorphology.
1- INTRODUÇÃO A análise das formas de relevo e dos processos que lhes são inerentes, procura compreender a dinâmica do modelado terrestre. Considera-se essa perspectiva com uma forma útil e essencial, pois permite diagnosticar o funcionamento das formas topográficas e predizer as conseqüências que poderão acontecer caso sejam rompidas certas circunstâncias de equilíbrio do meio físico. Uma forma de caracterizar o meio físico é a utilizar a bacia hidrográfica, como unidade de estudo. A bacia hidrográfica ou bacia de drenagem funciona como um sistema aberto pela sua área de superfície, que através do escoamento superficial e drenagem alimentam todo um sistema com uma saída única chamada exutório (COELHO NETTO, 1994). A constituição geomorfológica de uma bacia hidrográfica é regulada pelos agentes endógenos e exógenos da Terra no decorrer da escala geocronológica. O primeiro diz respeito aos componentes internos relacionados ao substrato rochoso, aos solos, e a tectônica local; o segundo agente está relacionado aos fatores que condicionam superficialmente a morfologia: a cobertura vegetal, o clima, a ocupação, além, contudo da ação do tempo. Portanto, as alterações numa parte destes agentes, podem afetar outras, ou mesmo todo o sistema de drenagem, modificando o balanço das entradas e das saídas ou descargas residuais da bacia. A pesquisa foi realizada para verificar as condições hidromorfológicas de uma bacia hidrográfica, e também poderá contribuir para os gestores públicos em suas decisões auxiliando na elaboração de políticas de planejamento, infra-estrutura, e uso sustentável de recursos. A pesquisa foi desenvolvida na bacia hidrográfica do córrego Pinhalzinho Segundo no município que emgloba Umuarama e pequena parte do município de Cruzeiro do Oeste, ambas no estado do Paraná, entre as coordenadas: longitude 53 12 53 24 W e latitude 23 49 23 59 S. O presente córrego faz parte da bacia do rio Goio-erê o qual é tributário do rio Piquirí. Todos estes cursos d água fazem parte do complexo de drenagem da bacia do rio Paraná (Figura 1).
Figura 1- Localização da área de estudo Pesquisas acerca de medidas em bacias hidrográficas vêm sendo elaborados há quase um século, historicamente os primeiros parâmetros foram definidos por Zernitz (1932) e Horton (1946) apud Christofoletti (1980). O autor elaborou, um banco de dados, descrevendo diversas metodologias de outros autores que abrangem vários aspectos morfométricos da bacia, tais como: hierarquia fluvial, análise areal, linear, hipsométrica, perfil longitudinal, entre outros. Atualmente diversos autores, elaboraram trabalhos relacionados a morfometria de bacias hidrográficas, como exemplo, Alves e Castro (2003) ordenaram um trabalho relacionando as influências geológicas e geomorfológicas aos parâmetros morfométricos da bacia do Rio do Tanque em Minas Gerais e Back (2006) que utilizou parâmetros morfométricos ao estudo ambiental da bacia do Rio Urussanga em Santa Catarina. Estes dois artigos foram de fundamental importância para a constituição deste trabalho, que seguiu os mesmos preceitos efetuados pelos autores citados. Entretanto, o trabalho de Christofoletti idem possui considerável relevância. Para o autor os estudos de compreensão de fenômenos meteorológicos e hidrológicos que afetam os processos erosivos e sedimentológicos fornecem informações sobre a análise morfométrica, que
ressalta a análise de aspectos relacionados à drenagem, relevo e rochas. Estes dados podem ajudar na compreensão de diversas questões relacionadas à dinâmica ambiental local. No estudo da caracterização hidromorfológica da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo, foram minuciosamente investigados alguns parâmetros morfométricos, tais como: diferenças altimétricas, dissecação diferencial e o aspecto físico do modelado, os segmentos dos níveis topográficos, densidade de drenagem, hierarquia fluvial, e comprimento do canal principal. Estes parâmetros aqui apresentados irão compreender as análises linear, areal e hipsométrica. 2- MATERIAL E MÉTODOS Os estudos fisiográficos são relacionados como um sistema onde abrange todos os aspectos naturais do espaço, e este está em interatividade, onde o meio condiciona diversas fisionomias presentes no meio natural. A caracterização deste ambiente para o estudo é muito importante, pois cada lugar possui suas peculiaridades. O córrego Pinhalzinho Segundo (figura 2) possui diversas características hidromorfológicas dentre elas o padrão de drenagem subparalelo, ou seja, a direção dos fluxos hídricos é determinada pelo substrato rochoso e sedimentos inconsolidados da região. Os canais oriundos de regiões de origem sedimentar detém uma classificação diferencial, alguns podem correr conforme a direção dos estratos ou de forma inversa. Quanto a direção dos fluxos, estes percorrem de forma subparalela as estratificações da Formação Caiuá, obedecendo a declividade do substrato e os sedimentos inconsolidados que são depositados sob as planícies fluviais da bacia. A constância do escoamento é considerado um canal perene, ou seja seu regime hídrico é constante no decorrer do ano, apresentando apenas modificação nas médias das vazões, decorrentes das mudanças de estação. Por possuir algumas de suas nascentes próximas da zona urbana de Umuarama, é considerado em parte um canal urbano. Tucci (1993) salienta que os canais situados em zonas urbanas detêm suas dinâmicas fluviais alteradas, ligadas principalmente a forte impermeabilização do solo, modificando assim os fluxos hídricos de vazante, com aumentos súbitos de vazão nos eventos de precipitação intensos. Figura 2- córrego Pinhalzinho Segundo Umuarama - PR
O clima da região segundo Maack (1968) é classificado como clima subtropical úmido mesotérmico, situa-se na zona pluvial tropical apresentando clima chuvoso, temperado quente e com raras geadas noturnas, com tendências de concentrações das chuvas nos meses de verão sem estação seca definida. A média das temperaturas dos meses mais quentes é superior a 22 C e a dos meses mais frios é inferior a 18 C. Quanto a precipitação pode variar ficando a média entre 1600mm anuais(iapar, 1990). Existe uma tendência de concentração das chuvas nos meses do verão, contudo a estação seca não é definida e a media anual da umidade relativa do ar fica em torno de 73%. Baseado nas informações de temperatura e pluviosidade, ou seja, esta área é considerada de transição entre o clima tropical e subtropical. O substrato rochoso da área em estudo está inserido na região centro-norte da Bacia Sedimentar do Paraná; a unidade lito-estratigráfica aflorante é representada pela Formação Caiuá (Grupo Bauru) de idade Cretáceo inferior. Constituída predominantemente, por arenitos finos de coloração entre arroxeada a amarelada, com estratificações cruzadas de grande a médio porte, tangenciais na base, e a granulometria predominante varia de fina a média, com grãos arredondados e sub-arrendodados, bem selecionados ao longo da mesma lâmina ou estrato (figura 3). Os arenitos são quartzosos e ocasionalmente subarcosianos, mineralogicamente constituídos de quartzo, feldspatos, calcedônia. Apresentam cimentação ferruginosa e, menos acentuadamente, carbonática ou silícosa (GASPARETTO, 1999). Esta formação devido a sua constituição mineralógica apresenta-se friável, ou seja, ela é de fácil desagregação, o qual facilita a formação de erosões do tipo, sulcos, ravinas e voçorocas (SOUZA, 2001). Justaposta à Formação Caiuá encontra-se a Formação Serra Geral de idade Juro-Cretácica da Era Mezozóica, e esta é constituí-se de rochas básicas decorrentes de derrames vulcânicos através de fissuras. Este derramamento recobre grande parte da bacia sedimentar do Paraná, ela é responsável pelo controle lito-estrutural da Formação Caiuá devido ao seu sistema de fraturas e direção de falhas. Segundo Celligoi (2000) a profundidade da Formação Serra Geral em média na região de Umuarama encontra-se aproximadamente a 200m abaixo da superfície. Este fato demonstra a proximidade desta litologia, e reforça o controle estrutural da região que determinou a base geomorfológica da área. Figura 3- Substrato Rochoso da bacia do Córrego Pinhalzinho Segundo
As classes de solos da bacia em estudo vão depender do posicionamento na vertente e sua pedogênese. Numa toposeqüência representativa da área os solos que predominam na alta vertente são os Latossolos Vermelhos Distroférricos, na média podem ocorrer os Argissolos Vermelhos, e no sopé da vertente os Neossolos Quartzarênicos. Entretanto a distribuição destes vão depender exclusivamente das condições morfo-esculturais da região (Gasparetto, 1999). Quanto a geomorfologia a região situa-se na morfo-estrutura da Bacia Sedimentar do Paraná, a qual abrange a unidade morfo-escultural do Terceiro Planalto Paranaense (Maack, 1968). Esta compartimentação é dividida em várias sub-unidades, denominadas de planaltos, que possuem características próprias de litologia e relevo. Entre estas o Planalto de Umuarama possui características peculiares, o qual foi classificado como uma região homogênea na nova classificação proposto por Santos et al (2006). O planalto de Umuarama é uma das unidades morfo-escultural no Terceiro Planalto Paranaense, apresenta dissecação média e ocupa uma área de 11.592,61km². As classes de declividades predominantes são de 6-12%, constituindo assim fraca declividade. Em relação as altitude apresenta um gradiente de 380 metros com altitudes variando entre 240 (mínima) e 620m (máxima). As formas predominantes do relevo são constituídos por topos alongados e aplainados (figura 4), ou seja, o relevo é plano, apresentado vertentes convexas, e vales em V, modeladas em rochas da Formação Caiuá do Grupo Bauru e estruturadas pela Formação Serra Geral do Grupo São Bento (ATLAS GEOMORFOLÓGICO DO PARANÁ, 2006). Figura 4 Relevo da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo Umuarama-PR Quanto à cobertura vegetal, ocorrem nas áreas remanescentes da Mata Pluvial Tropical, principalmente ligadas as drenagens, e espalhadas por pequenos fragmentos. Entretanto quanto ao uso e ocupação do solo a predominância da cobertura vegetal é a de pastagens aliadas à silvicultura, e ainda é possível observar a ocorrência de outras culturas como: cana-de-açúcar, soja, milho, mandioca e abacaxi. (IBGE-SIDRA, 2008).
A análise morfométrica da área em questão, foi realizada com base em levantamentos de informações extraídas das cartas topográficas do exército (1991), escala 1:50.000, folhas: MI 2780-1,MI 2780-2,MI 2780-3, MI 2780-4. A partir da análise das cartas puderam ser delimitados os divisores de água, obtendo assim os limites da bacia, além, contudo dos dados da rede de drenagem, área urbana, estradas e as curvas de nível. Após georreferenciamento das cartas topográficas, estas foram agrupadas e transpostas a um banco de dados elaborado no Software Spring (versão 5.0.4) disponível (http://www.dpi.inpe.br/spring/), do qual foram retirados algumas informações numéricas. Estes dados foram calculadas e transpostas a um planilha de informações do software Excel (versão, 2003) para cálculos e criação de uma rede de dados. A retirada das informações foi para a formulação dos seguintes dados: ordem dos canais na bacia segundo Strahler (1952, 1964) apud Christofoletti (1980); relação bifurcação (média); índice de sinuosidade; comprimento do canal principal; equivalente vetorial; gradiente do canal principal; declividade média do canal principal; área da bacia; perímetro; relação entre o comprimento do rio principal e a área da bacia; forma da bacia; densidade de rios; comprimento total dos canais; densidade de drenagem; coeficiente de manutenção; coeficiente de massívidade; coeficiente orográfico; gradiente da bacia; relação de relevo; índice de rugosidade. Os dados da análise morfométrica foram obtidos através de expressões extraídas de Christofoletti idem onde o autor realiza abordagens na bacia hidrográfica nas formas: linear, areal e hipsométrica, além do ordenamento dos canais. Os cálculos e as expressões sobre os parâmetros morfométricos efetuados na bacia em questão estão abaixo explicitados e distribuídas pelos quadros 1,2,3, e os dados são englobados nos índices e nas relações a propósito da rede hidrográfica, cujas medições necessárias são efetuadas ao longo das linhas de escoamento (Quadro 1). 1. Relação de bifurcação Análise linear Definida por Horton (1945) apud Christofoletti (1980), como sendo a relação entre o numero total de segmentos de certa ordem e o numero total dos de ordem imediatamente superior. Onde: Nu é o número de segmentos de determinada ordem e Nu+1 é o número de segmentos da ordem imediatamente superior. 2. Índice de Sinuosidade (Is) È a relação entre a distância da desembocadura do rio e a nascente mais distante (equivalente vetorial), medida em linha reta (Ev), e o comprimento do canal principal (L). O índice de sinuosidade possui algumas classes: Classe Descrição Limites I Muito reto <20% II Reto 20-29% III Divagante 30-39,9% IV Sinuoso 40-49,95% V Muito sinuoso >50% 3. Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem Para se calcular o comprimento médio dos segmentos fluviais, Lm, divide-se a soma dos comprimentos dos canais de cada ordem Lu pelo número de segmentos encontrados na respectiva ordem Nu. 4. Comprimento do canal principal É a distância que se estende ao longo do curso de água desce a nascente principal até desembocadura (Foz). 5. Equivalente vetorial do Canal Principal O equivalente vetorial representa o comprimento de cada segmento fluvial de determinada ordem, em linha reta, que se estende do nascimento ao término do referido canal. 6. Extensão do percurso superficial R b = Fórmulas N u N u + 1 Is 100 (L - Ev) = -------------- L L m = A distância L u N u B Ev = distância em Km Nascente--------Foz
U Representa a distância média percorrida pelas enxurradas entre o interflúvio e o canal permanente, correspondendo a uma das variáveis independentes mais importantes que afeta tanto o desenvolvimento hidrológico como o fisiográfico das bacias de drenagem. Durante a evolução do sistema de drenagem, a extensão do percurso superficial está ajustada ao tamanho apropriado relacionado com as bacias de primeira ordem, sendo aproximadamente igual à metade do recíproco do valor da densidade de drenagem. Eps= representa a extensão do percurso superficial e Dd= é o valor da densidade de drenagem. 7. Gradiente dos canais Vem a ser a relação entre a diferença máxima de altitude entre o ponto de origem e o término com o comprimento do respectivo segmento fluvial. A sua finalidade é indicar a declividade dos cursos de água, podendo ser medido para o rio principal e para todos os segmentos de qualquer ordem. Quadro1. Análise Linear adaptado de Christofoletti, (1980) E ps = 1 2Dd Alt. Max. - Alt. Min = Gradiente do Canal Análise areal: abrange vários parâmetros nos quais intervem medições planimétricas, além de medições lineares (Quadro 02). Análise Areal 1. Área da bacia (A) É toda área determinada normalmente em Km², drenada pelo conjunto do sistema fluvial, projetada em plano horizontal. Determinando o perímetro da bacia, a área pode ser calculada com o auxilio do planímetro, de papel milimetrado, pela pesagem de papel uniforme devidamente recortado ou através de técnicas mais sofisticadas, com o auxílio do computador. Fórmulas 2. Comprimento da Bacia Várias são as definições a propósito do comprimento da bacia, acarretando diversidade no valor do dado a se obtido. Entre elas podemos mencionar. Distância medida em linha reta entre a foz e determinado ponto do perímetro, que assinala equidistância no comprimento do perímetro entre a foz e ele. O ponto mencionado representa, então, a metade da distância correspondente ao comprimento total do perímetro; Maior distância medida, em linha reta, entre a foz e determinado ponto situado ao longo do perímetro; Distância medida, em linha reta, entre a foz e o mais alto ponto situado ao longo do perímetro; Distância medida em linha reta acompanhado paralelamente o rio principal. Esse procedimento acarreta diversas decisões subjetivas quando o rio é irregular ou tortuoso, ou quando a bacia de drenagem possui forma incomum. 3. Relação entre o comprimento do rio principal e a área da bacia Está fórmula demonstra notável consistência entre os dados, apesar da diversidade de condições ambientais envolvidas, permitindo que o comprimento geométrico do curso de água principal possa ser calculado conforme a seguinte expressão, proposta inicialmente por Hack (1957) apud Christofoletti (1980). Onde L= comprimento do canal principal, em km, e A= área da bacia em Km². 4. Forma da bacia Após a delimitação da bacia, independentemente da escala, traça-se uma figura geométrica (circulo, retângulo, triangulo, etc.) que possa cobrir da melhor forma possível a referida bacia hidrográfica. A seguir relaciona-se a área englobada simultaneamente pelas duas com a área total que pode pertencer a bacia e ou a figura geométrica obtendose um índice de forma. Através da formula: Na qual If é o índice de forma; K é a área da bacia; L é a área da figura geométrica. Para esse método, quanto menor for o índice, mais próxima da figura geométrica respectiva estará a forma da bacia. 5. Densidade de rios Definido por Horton (1945) apud Christofoletti (1980) é a relação existente entre o número de rios ou cursos de água e a área da bacia hidrográfica. Sua finalidade é comparar a freqüência ou a quantidade de cursos de água existentes em uma área de tamanho padrão como, quilometro quadrado (Km²). Onde: Dr= é a densidade de rios; N= é o número de rios ou cursos de água e A é a área da bacia considerada. 6. Densidade de drenagem A densidade de drenagem correlaciona o comprimento total dos canais de escoamento com a área da bacia hidrográfica. A densidade de drenagem foi inicialmente definida por Horton (1945) apud Christofoletti idem, podendo ser calculada pela equação a frente. Na qual Dd = densidade de drenagem; Lt= é o comprimento total dos canais e A= a área da bacia. 7. Coeficiente de manutenção Proposto por S. A. Schumm, em 1956, esse índice tem a finalidade de fornecer a área mínima necessária para a manutenção de um metro de canal de escoamento. O referido autor considera-o como um dos valores numéricos mais importantes para a caracterização do sistema de drenagem, podendo ser calculado através da seguinte expressão, a fim de que seja significante na escala métrica. Na qual Cm= coeficiente de manutenção e Dd= é o valor da densidade de drenagem, expresso em metros. Foz L= 1,5 A 0.6 (em unidade métricas) I f = 1- (área K L) (área K U L) Dr = N A Dd = Lt A C m = 1 Dd * 1000
Quadro 2. Análise Areal adaptado de Christofoletti, (1980) Análise Hipsométrica A hipsometria analisa as inter-relações existentes em determinada unidade horizontal de espaço no tocante a sua distribuição em relação às faixas altitudinais, indicando a proporção ocupada por determinada área da superfície terrestre em relação, as variações altimétricas a partir de determinada isoípsa base (Quadro 3). Análise Hipsométrica 1. Coeficiente de Massividade (Cm) e o Coeficiente Orográfico (Co) É o coeficiente da divisão da altura média (Am) do relevo da área pela superfície (A); e o coeficiente orográfico é a multiplicação a altura média da bacia pelo coeficiente de massividade. 2. Amplitude altimétrica (Hm) Corresponde a diferença altimétrica entre a altitude da desembocadura e a altitude do ponto mais alto situado em qualquer lugar da divisória topográfica. Este conceito, também denominado de relevo máximo da bacia. O ponto mais elevado da bacia deve ser considerado a média das cotas mais elevadas, pois o seu ponto alto não compreende toda a porção mais elevada da bacia. Na qual P1 é o ponto mais alto e P2 é ponto mais baixo da bacia hidrográfica. 3. Relação de relevo (Rr) Considera o relacionamento existente entre a amplitude altimétrica máxima da bacia e a maior extensão da referida bacia, medida paralelamente a principal linha de drenagem. A relação de relevo (Rr) pode ser calculada dividindo: amplitude topográfica máxima (Hm) e raiz quadrada da área da bacia (A). 4. Índice de rugosidade O índice de rugosidade combina as qualidades de declividade e comprimento das vertentes com a densidade de drenagem, expressando-se como numero adimensional que resulta do produto entre a amplitude altimétrica (H) e a densidade de drenagem (Dd). Quadro 3. Análise Hipsométrica adaptado de Christofoletti, (1980) 3- RESULTADOS E DISCUSSÕES Fórmulas Cm= Am/ A Co= Am*Cm Hm= P1 P2 Rr = Hm A 0.5 Ir = H * Dd Como a maior parte dos resultados foram obtidos por meio de equações numéricas, esses foram descritos e transpostos em documentos cartográficos (tabelas e cartas) para o melhor entendimento e facilidade de observação. Para a análise dos dados obtidos foi realizado primeiramente a hierarquização dos canais da bacia. A bacia de drenagem pode desenvolver-se em diferentes tamanhos, que variam de grandes proporções como a bacia do rio Amazonas, até bacias de porte com poucos metros quadrados. A sua dimensão dependerá de diversos fatores, como por exemplo, sua ordem de grandeza. Bacias de diferentes tamanhos articulam-se a partir de divisores de drenagens principais e drenam em direção a um canal, tronca ou coletora principal, constituindo um sistema de drenagem hierarquicamente organizado. A ordenação proposta por Strahler (1952) apud Christofoletti idem elimina o conceito de que o rio principal deve ter o mesmo número de ordem em toda a extensão e a necessidade de se refazer a numeração a cada confluência. Nesta classificação o córrego Pinhalzinho Segundo compreende uma canal de 5ª ordem (Figura 5). A tabela 1 mostra a quantidade de canais de 1ª, 2ª, 3ª, 4ª, e 5ª ordens e os seus respectivos comprimentos (km).
Figura 5 Hierarquia Fluvial e Ordem dos Canais do córrego Pinhalzinho Segundo-PR Tabela 1- Ordem dos Canais córrego Pinhalzinho Segundo-PR Ordem dos canais Ordem 1 Ordem 2 Ordem 3 Ordem 4 Ordem 5 Total Quantidade 119 28 5 2 1 155 Km 127,5 41,8 15,1 11,9 11 207,3 Na análise linear da rede hidrográfica foram levantados os seguintes parâmetros: a relação de bifurcação, o índice de sinuosidade, a relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem, comprimento do canal principal, relação de equivalente vetorial, extensão do percurso superficial, gradiente dos canais. Relação de Bifurcação Segundo Christofolleti (1980), no sistema de ordenação de Strahler (1952), verifica-se que o resultado obtido na relação de bifurcação nunca pode ser inferior a 2, sendo que valores padrão, variam entre 3 a 5. Na bacia em estudo a relação variou de 2 a 5,6 tendo uma média de 3,58 sendo considerado um canal normal (Tabela 2). Tabela 2 - Relação de Bifurcação bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR ORDEM 1 ORDEM 2 ORDEM 3 ORDEM 4 ORDEM 5 4,25 5,6 2,5 2 0
Índice de Sinuosidade Este índice é muito importante no que tange a análise dos canais, pois ele determina se o canal pode ser reto ou sinuoso. Por exemplo o canal sinuoso pode ser considerado um canal meandrante situado em região de planície, e um canal reto pode ser controlado por falhas. O córrego em questão, possui 35,25% de sinuosidade ficando na classe III, sendo considerado divagante, ou seja possui áreas de meândramento no decorrer do seu percurso (Tabela 3). Tabela 3 Índice de sinuosidade, Córrego Pinhalzinho Segundo PR Classe Descrição Limites (%) I Muito reto <20 II Reto 20-29 III Divagante 30-39,9 IV Sinuoso 40-49,95 V Muito sinuoso >50 Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem Tabela 4 Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem córrego Pinhalzinho Segundo -PR (LM- comprimento médio dos segmentos fluviais, Lu- comprimento dos canais de cada ordem, Nu- número de segmentos de cada ordem) Quantidade % Km LM=LU/NU ORDEM 1 119 76,8 127,5 1,07 ORDEM 2 28 18,1 41,8 1,5 ORDEM 3 5 3,2 15,1 3,0 ORDEM 4 2 1,3 11,9 6,0 ORDEM 5 1 0,6 11 11,0 TOTAL 155 100 207,3 1,34 Comprimento do Canal Principal Neste parâmetro morfométrico, foi considerado o canal principal o que percorria a maior distância, foi considerando a nascente principal a que detinha maior extensão. O córrego Pinhalzinho Segundo possui suas principais nascentes dentro do perímetro urbano de Umuarama. Em visitas a inloco foram observadas poucas áreas preservadas, no regime natural de suas nascentes. Foram constatados problemas relacionados à erosão marginal, fontes poluidoras, industrial, domiciliar, resíduos sólidos nas margens dos cursos d água e a ausência de vegetação ciliar em alguns trechos dos canais. Seu canal principal possui aproximadamente 27,8km e 5km deste percurso estão na área urbana. Equivalente Vetorial do Canal Principal O equivalente vetorial tem um valor interpretativo, pois advêm de seu confronto com os índices do comprimento médio e da declividade média. Segundo Christofoletti (1980), nos canais retilinizados e com alta declividade, a grandeza do equivalente vetorial aproxima-se do comprimento, detendo por isso menor percurso. Na área de estudo constata-se que há uma diferença significativa deste canal, pois o mesmo apresenta 27,8km de percurso e um equivalente de 18km detendo-se assim 9,8km de diferença, demonstrando assim o distanciamento da nascente do canal até sua foz obedecendo ao controle litoestrutural local.
Extensão do percurso superficial Esta relação está condicionada pela extensão que o fluxo terá que percorrer desde o interflúvio da bacia até o talvegue. Sendo a densidade de drenagem 1,139km, faz-se a divisão de 1km² pelo dobro da Densidade de drenagem. O resultado encontrado foi de 438m, onde a cada distância desta na vertente, terá um canal para recebimento das águas superficiais. Gradiente do Canal O gradiente do canal é representado pela diferença altimétrica da nascente em relação à foz. A principal nascente está próxima do nível 440m e sua foz a 320m no nível do mar, seu gradiente é de 120m distribuídos em 27,8km de extensão do canal principal. A finalidade deste parâmetro morfométrico é indicar a declividade dos cursos de água, podendo ser medido todos os canais fluviais, mas que neste caso, apenas foi dirigido ao canal principal. É possível ter neste parâmetro a divisão entre o total do canal percorrido pelo gradiente, resultando a declividade por km percorrido. O resultado é 4,6m/km de declive demonstrando uma característica de canal de relevo relativamente suave. Na análise areal da rede hidrográfica foram levantados os seguintes parâmetros: área da bacia, comprimento, relação entre o comprimento do rio principal e área da bacia, forma, densidade de rios, densidade de drenagem, coeficiente de manutenção. Alguns destes podem ser observados na figura 3. Área da Bacia A área da bacia é toda região drenada pelo mesmo conjunto do sistema fluvial, é delimitada pelos divisores de drenagem, ou interflúvios. Todos os canais delimitados dentro deste perímetro percolam em direção de uma mesma foz dentro do canal principal (Figura 6). No caso em estudo o córrego Pinhalzinho Segundo possui uma bacia de 182km² planares e um perímetro de 65km.
Figura 6 - Mapa da análise areal da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Comprimento da bacia Verificando-se os dados obtidos na figura 6, considerou-se alguns detalhes importantes com relação às distâncias verificadas na área da bacia: do ponto A-B verifica-se a maior distância encontrada em linha reta na bacia até a desembocadura; A-C é o eixo vetorial, determinando o ponto longitudinal; A-D é distância da foz da bacia a nascente; A-E é a distância do ponto mais baixo (320m) até o ponto de maior altitude da bacia (506m); D-F é o ponto de maior largura da bacia (tabela 5). Tabela 5 - comprimento da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR em diversos segmentos PONTOS DISTÂNCIA NO MAPA (cm) DISTÂNCIA REAL (m) A-B 49,5 24.750 A-C 46,5 23.250 A-D 41,5 20.750 A-E 37,5 18.750 D-F 38 19.000
Relação entre o comprimento do rio principal e a área da bacia A área da bacia 182 km² e o percurso do canal principal 27,8km, formulou-se o resultado de 1,224m. Considerando os dados e a resposta considera-se que o resultado, cada 1 km de canal permanente drena 1,224 km² de área. Forma da Bacia A forma da bacia pode determinar diversas abordagens, tanto para determinar o processo de alargamento ou alongamento da bacia. Este processo é simples, pois pode-se determinar este sistema através de figuras geométricas simples como ponto de referência. Neste parâmetro morfométrico relaciona-se a forma da bacia a uma figura geométrica compatível, esta pode ser um circulo um quadrado, um triângulo. Figura 7- Índice de Forma da bacia córrego Pinhalzinho Segundo - PR Percebe-se que a figura que mais se encaixa com a forma da bacia é a triangular (figura 7-3), obtendose uma diferença na fórmula de 0,28 enquanto nas outras formas, as diferenças são de 0,35 (figura 7-1) e 0,34 (figura 7-2) ou seja a figura geométrica que mais se aproximar de 0 é que mais se encaixa ao formato da bacia. Este parâmetro pode determinar mudanças do canal, pois conforme a forma da bacia seus fluxos que provocam enchentes podem ser representativos. Por exemplo, as bacias em forma triangular tendem a ter enchentes mais freqüentes e intensas, pois suas formas de drenagem pode conter ramificações em forma de braços direcionados ao canal principal no eixo central. Densidade de Rios No parâmetro morfométrico de densidade de rios, relaciona-se o número de rios pela área da bacia. Assim pode-se estabelecer a quantidade de cursos d água por km². Sua importância é fundamental, pois através deste parâmetro ocorre a representatividade do comportamento hidrográfico dentro de seus aspectos fundamentais: a capacidade de gerar novos cursos d água. Quanto a bacia estudada o resultado foi 0,85 canais por quilômetro da bacia, ou seja, existe aproximadamente quase um canal por km² da bacia considerado assim uma área bem drenada. Tabela 6- Densidade de rios bacia do córrego Pinhalzinho Segundo-PR Área da Bacia Número de canais Total 182 km² 155 0,85
Densidade de Drenagem A densidade de drenagem correlaciona o comprimento total do canais de escoamento com a área da bacia hidrográfica. Sua importância está ligada na análise de bacias, por que representa a relação inversa com o comprimento dos rios. À medida que aumenta o valor numérico da densidade há diminuição quase proporcional do tamanho dos componentes fluviais das bacias de drenagem. A densidade de drenagem pode variar de 0,5km/km² (bacias mal drenadas devido a elevada permeabilidade ou precipitação escassa) a 3,5km/km² (bacias excepcionalmente bem drenadas ocorrendo em áreas com elevada precipitação ou muito impermeáveis). Neste caso temos a cada 1,14km de canal por km² (tabela 7). Tabela 7- Densidade de drenagem bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Comprimento total dos canais Área da bacia Total 207,3km 182km² 1,14 Coeficiente de Manutenção Esta proposta morfométrica detém a finalidade de fornecer a área mínima necessária para a manutenção de um metro de canal de escoamento. O resultado demonstra que para um quilometro quadrado existe 877,96m de canal (tabela 8). Tabela 8- Coeficiente de manutenção bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Densidade de drenagem Coeficiente de manutenção 1,139 877,96 A análise hipsométrica compreende os seguintes parâmetros: coeficiente de massividade e orográfico, amplitude altimetrica, relação de relevo, índice de rugosidade. O Coeficiente de Massividade e o Coeficiente Orográfico; O coeficiente de massividade é o quociente da divisão da altura média do relevo da área pela sua superfície. E o coeficiente orográfico é a combinação do valor da altura média da bacia e o valor do coeficiente de massividade. Este parâmetro facilita a compreensão das deformidades geomorfológicas da bacia (tabela 9). Tabela 9- Coeficiente de massividade e orográfico da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Bacia Área Integral Altitudes Amplitude Altura Coeficiente de Coeficiente Km² Hipsométrica Máxima Mínima altimétrica Média massividade Orográfico Pinhalzinho Segundo da bacia (m) 182 50 506 320 186 93 0,51 47,52 Amplitude Altimétrica Máxima da Bacia É a diferença entre o ponto máximo e o ponto mais baixo da bacia, tendo uma bacia hidrográfica diversos pontos culminantes deve-se escolher o ponto máximo, mesmo se o ponto for próximo da foz da área em estudo. Neste caso o ponto culminante é 506m no divisor de águas e a cota mínima situa-se
na foz do canal com 320 metros com relação ao nível do mar. A amplitude altimétrica é de 186 m (tabela 9). Relação de Relevo É o relacionamento existente entre a amplitude altimétrica máxima de uma bacia e a maior extenção da referida bacia, medida paralelamente a principal linha de drenagem. Os dados obtidos estão representados na tabela 10. Tabela 10- Relação de relevo da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Amplitude topográfica máxima Raiz quadrada da área da bacia Relação de Relevo Índice de Rugosidade 186m Raiz de 182 km² = 13,49 13,49 O índice de rugosidade combina as qualidades de declividade e comprimento das vertentes com a densidade de drenagem, expressando-se como número adimensional que resulta do produto entre a amplitude altimétrica (H) e a densidade de drenagem (Dd). A tabela 11 mostra os resultados obtidos na bacia em estudo. Tabela 11- Índice de Rugosidade, bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Amplitude altimétrica (H) Densidade de drenagem (Dd) Índice de Rugosidade (Ir) 182m 1,139 207,298 Os resultados obtidos dentro das analises: linear, areal e hipsométricas, foram sumarizados na tabela 12, que envolve também os dados obtidos em tabelas e figuras, já explicitadas anteriormente. Tabela 12- Análises hidromorfológicas da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo - PR Nº. Dados obtidos da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo 1. Ordem dos canais na bacia 5 2. Relação bifurcação (média) 3,58 3. Índice de sinuosidade (Divagante) 35 % 4. Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem Tabela 4 5. Comprimento do canal principal 27,8 km 6. Equivalente Vetorial 18 km 7. Gradiente do canal principal 120m 8. Declividade média do canal principal 4,6m/km 9. Área da Bacia 182km² 10. Perímetro 65km 11. Comprimento da Bacia Tabela 5, Figura 3 12. Relação entre o comprimento do Rio Principal e a área da bacia 1,22km² 13. Forma da Bacia Triangular: 0,28 14. Densidade de Rios 0,85km 15. Comprimento total dos canais 207,3km 16. Densidade de Drenagem 1,14km 17. Coeficiente de Manutenção 878m 18. Coeficiente de Massividade 0,51km 19. Coeficiente Orográfico 47,5m 20. Amplitude Altimétrica Máxima da Bacia 182m 21. Relação de relevo 13,5m 22. Índice de Rugosidade 207,3m
4- CONSIDERAÇÕES FINAIS A bacia hidrográfica sendo considerada por inúmeros autores um sistema aberto detém suas características intrínsecas. A origem destes elementos do meio físico estão contidas dentro deste sistema: solos, clima, substrato rochoso, vegetação e relevo, que condicionam no tempo geológico medidas próprias peculiares a paisagem. Pode-se considerar a morfologia regional como uma conseqüência das adaptações do sistema de drenagem às condições litológicas e estruturais do substrato rochoso. Ao considerar a bacia hidrográfica como um elemento da paisagem, como um sistema dinâmico e em modificação constante, sua morfologia é condicionada por este sistema, onde suas modificações podem estar relacionadas à alterações naturais ou antropizadas. Tratando-se da bacia do córrego Pinhalzinho Segundo, uma bacia que drena uma formação rochosa friável (Formação Caiuá) que pode estar em processo de modificação devido às alterações morfológicas e estruturais, que atualmente interagem com este sistema. Os grandes fluxos hídricos ocasionados pela impermeabilização da área urbana de Umuarama, mudanças no uso do solo, e a fragilidade das rochas e solos, trazem toneladas de sedimentos em eventos de precipitação intensa, que ocasionalmente vão depositar-se nas margens do canal. Os acúmulos de sedimentos causam assoreamento, e conseqüentemente enchentes e alterações físico/químicas do curso d água. Também ocorrem os processos de voçorocamento de forma remontante, formando ravinas e sulcos erosivos. Conseqüentemente estes fenômenos físicos do meio alteram o nível de base local provocando a desestruturação das vertentes e podem ocasionar também problemas lito-estruturais na bacia que conseqüentemente podem trazer prejuízos financeiros à população. Desta forma o emprego de métodos quantitativos para estudos da natureza morfológica possibilita uma maior compreensão das características ambientais da região. Além deste estudo contribuir para as pesquisas científicas, servirá para tomada de decisões e planejamento de áreas da bacia que ainda não foram edificadas, assim como poderá contribuir para definição das formas de uso e ocupação mais adequadas ao meio físico local. Trabalho efetuado com o apoio financeiro da Fundação Araucária convênio 319/2007 e CNPQ processo n 473253/2007.
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, J.M. de P; CASTRO, P. de T. A. Influência de feições geológicas na morfologia da bacia do Tanque (MG) baseada no estudo de parâmetros morfométricos e análise de padrões de lineamentos. Revista Brasileira de Geociências, Vol. 33, pag. 117-124. ISSN- 0376-7536. UFPR. Curitiba-PR, 2003 ATLAS GEOMORFOLÓGICO DO ESTADO DO PARANÁ- Escala base 1: 500.000/ Minerais do Paraná; Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2006. 63p.; Il. BACK, A. J. Análise Morfométrica da bacia do Rio Urussanga SC. Revista Brasileira de Geomorfologia. Ano 7, N 2. Belo Horizonte - MG. 2006 CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia. 2 ed., São Paulo, SP: Edgard Blucher, 1980. CELLIGOI, A. Hidrogeologia da Formação Caiuá no estado do Paraná. São Paulo- SP, 2000, 160p. Tese de Dotourado. Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Recursos Minerais e hidrogeologia. USP- Universidade de São Paulo. COELHO NETTO, A.L. (1994). Hidrologia de encostas na interface com a Geomorfologia. capítulo 3. In: Guerra, A.J.T. & Cunha, S.B. (org.) Geomorfologia: uma atualização de e bases conceitos. Ed. Bertrand Brasil, Rio de Janeiro, p. 93-148. GASPARETTO, N. L. As formações superficiais do noroeste do Paraná e sua relação com o arenito Caiuá. São Paulo, 1999.185p. Tese de doutorado em Geoquímica e Geotectônica. Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. IAPAR. Conservação do solos em sistemas de produção em microbacias hidrográficas do arenito caiuá, no Paraná. Clima, solo, estrutura agrária e perfil de produção agropecuária. Boletim técnico, Londrina/IAPAR, 1990, n.33,56p. IBGE-SIDRA. Disponível em: http://www.sidra.ibge.gov.br. Acesso em: dezembro de 2008. MAACK, R. Geografia física do estado do Paraná. 1ed. Curitiba, Paraná. Banco de desenvolvimento do Paraná, Universidade Federal do Paraná e Instituto de Biologia e Pesquisas tecnológicas, 1968. 350p. SANTOS, L.C.J; OKA-FIORI, C; CANALI, N.E; PIO-FIORI, A; SILVEIRA, C.T. da; SILVA, J.L.F da; ROSS, J.L.S. Mapeamento Geomorfológico do Estado do Paraná. Revista Brasileira de Geomorfologia. Ano 7, N 2, pag. 03-12. Belo Horizonte- MG, 2006. SOUZA, M. L. de. Proposta de um sistema de classificação de feições erosivas voltados a estudos de procedimentos de analises de decisões quanto a medidas corretivas, mitigadoras e preventivas: aplicação no município de Umuarama (PR). Rio Claro: 2001 284f. Tese de doutorado UNESP- Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências exatas. TUCCI, C.E.M. Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre-RS, 1993. EDUSP, Editora da UFRGS, ABRH, 952p.