ARTIGO COM APRESENTAÇÃO BANNER - BACIAS HIDROGRÁFICAS CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO ITACAIÚNAS-PA BRUNO CHAVES CARVALHO, SILVANA NASCIMENTO E SILVA O estudo das características morfométricas de uma bacia hidrográfica é de suma importância para o desenvolvimento de planos que visem à concepção de seus processos neste meio. O objetivo do presente estudo foi analisar os critérios fisiográficos e os parâmetros morfométricos da bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas - PA, tendo como prerrogativa a investigação do seu funcionamento hidrológico. Para isso, a partir da planta topográfica digitalizada do terreno, foram calculados os parâmetros morfométricos para o estudo do comportamento hidrológico da bacia. A área de drenagem encontrada foi de 13.147,2 km² e o perímetro 1.158,09 km. A bacia hidrográfica apresenta um perfil alongado, coeficiente de compacidade de 2,82, fator de forma de 0,28 e índice de circularidade de 0,12, indicando que a precipitação pluviométrica sobre ela se concentra em diferentes pontos. A densidade de drenagem obtida foi de 0,57 km/km². A altitude média encontrada foi de aproximadamente 337 m e o relevo do terreno foi classificado como relevo plano (85,5%). A análise dos dados morfométricos mostrou que a bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas é pouco susceptível a picos de enchentes. Palavras-chave: Morfometria, Enchentes, Comportamento Hidrológico. INTRODUÇÃO Atualmente, a utilização desenfreada dos recursos naturais tem causado preocupações a sociedade, dentre estes recursos a água tem grande importância para a permanência da vida na Terra. Com isso, faz-se necessária uma atenção especial com o monitoramento das bacias hidrográficas deste bem altamente relevante (SILVA NETO, 2013). Segundo Tucci (2000), a bacia hidrográfica pode ser considerada um sistema físico onde a entrada é o volume de água precipitado e a saída é o volume de água escoado pelo
exutório, considerando-se como perdas intermediárias os volumes evaporados, transpirados e os infiltrados profundamente. No Brasil, a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), instituída pela Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997, incorpora princípios e normas para a gestão de recursos hídricos adotando a definição de bacia hidrográfica como unidade de estudo e gestão. Assim, é de grande importância para gestores e pesquisadores a compreensão da bacia hidrográfica e seu comportamento hidrológico. O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é função de suas características geomorfológicas (forma, relevo, área, geologia, rede de drenagem, solo, dentre outros) e do tipo de cobertura vegetal, pois as características físicas e bióticas de uma bacia tem papel importante nos processos do ciclo hidrológico, influenciando a infiltração, a quantidade de água produzida (deflúvio), a evapotranspiração, os escoamentos superficial, dentre outros (MATA-LIMA, 2007). A caracterização morfométrica de uma bacia hidrográfica é um dos primeiros e mais comuns procedimentos executados em análises hidrológicas ou ambientais, e tem como objetivo elucidar as várias questões relacionadas com o entendimento da dinâmica ambiental local e regional, além de ser essencial para o desenvolvimento de planos que visem à compreensão dos processos neste meio (SANTOS, 2012). O Rio Itacaiúnas-PA teve uma grande importância na formação econômica da região sudeste do Pará. Porém, com a intensa exploração junto às cabeceiras dos afluentes do rio e o crescimento urbano da cidade de Marabá, o rio corre grande risco de sofrer diversos impactos no seu comportamento hidrológico, o que demonstra a necessidade da realização desse estudo, das características morfométricas de sua bacia hidrográfica. OBJETIVOS Analisar os critérios fisiográficos e os parâmetros morfométricos da bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas - PA, tendo como prerrogativa a investigação do seu funcionamento hidrológico. METODOLOGIA Área de Estudo A bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas alcança uma área de aproximadamente 13.000 Km² de extensão abastecendo o município de Marabá, onde está localizada a sua foz (Figura 1). Figura 1. Localização da Área de Estudo
Fonte: Os autores. Ao se analisar a vegetação da região do sudeste paraense, tomando por base a caracterização fotogeográfica proposta por IBGE (1991), observa-se a dominante ocorrência de floresta de terra firme representadas por floresta ombrófila aberta e ombrófila densa. Segundo Geologia e Recursos Minerais do Estado do Pará (2008), o domínio geomoforlógico que se encontra a bacia, o domínio do carajás, é formado por uma associação de alto grau que representa o embasamento mesoarqueano de sequências metavulcano-sedimentare, neoarqueanas e complexos máfico-ultramáficos associados. As médias climatológicas evidenciadas na região de Marabá mensais e sazonais, referente à precipitação, se caracterizam por apresentarem ciclos anuais de chuva bem definidos, apresentando ciclos chuvosos com volumes que superam por muitas vezes 200 mm, ocorrendo entre os meses de dezembro a abril, e período seco com volume de chuva abaixo de 10 mm, durante os meses de junho a outubro (CHAVES, 2011). Características Morfométricas da Bacia Hidrográfica
Para a preparação desta pesquisa foram utilizados dados e informações de sensoriamento remoto, que foram capturado pelo sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) a bordo do satélite (EOS AM-1), obtidas gratuitamente pelo site ASTER GDEM (METI e NASA, 2011). As imagens obtidas foram S 06 W 050 e S 06 W 051 do mesmo satélite. A técnica de definição morfométrica da bacia hidrográfica de estudo, foi desenvolvido no Software ArcGis 10.3, dado as suas extensões (plugins), Spatial Anayst e Hydrology (ESRI, 2015). Os procedimentos metodológicos realizados no processamento dos dados ASTER MDE foi subdividido em etapas fundamentais: Preencimento de fundo (fill sinks), Direção de fluxo (flow direction), Acúmulo de Fluxo (flow accumulation) e delimitação de bacia (Watershed). A direção de fluxo estabelece as relações hidrológicas entres diferentes pontos dentro de uma determinada bacia hidrográfica. Assim sendo, a continuidade de topologia para as direções de fluxo que são necessárias para que se configure uma drenagem funcional. As junções hidrológicas da direção de fluxo, entre dois pontos em uma determinada área, não apresentam distâncias baseadas na forma Euclidiana (RENNÓ et al., 2008). A direção de fluxo de água na rede de drenagem e encontrada pela função flow direction, tendo por princípio basilar a linha de maior declividade do terreno (OLIVEIRA et al., 2010). A matriz numérica gerada a partir da direção de maior declividade de um pixel com relação aos seus 8 pixels vizinhos, mostrará numericamente qual será a direção percorrida pela água após atingir cada pixel. Tomando por base a grade regular gerada da direção de fluxo, o fluxo de acumulação é formado pela função flow accumulation. O fluxo de acumulação define a rede hidrográfica, sendo possível juntar uma nova grade incluindo o acúmulo de água com seus respectivos valores, previsto em cada pixel (MENDES; CIRILO, 2001). A acumulação de fluxo é gerada a partir da somatória das área das células (número de células) no fluxo de direção (ou escoamento). A caracterização da bacia foi determinada pelo processamento dos mapas de direção de fluxo e acumulação de fluxo na função Watershed. A área de cada bacia deve ser gerada de acordo com a quantidade de celulas que são processadas (OLIVEIRA et al., 2010). Após a delimitação da bacia, o arquivo foi convertido para o formato vetorial na ferramenta Raster to Features da extensão Spatial Analyst. Em seguida, foi utilizada a ferramenta Stream Network para determinar a hidrografia, tanto para a direção de fluxo, quanto para a acumulação de fluxo, foram utilizados os valores de 2000 como o numero mínimo de células para a geração do fluxo de drenagem.
Morfometria da bacia hidrográfica Tendo feito a delimitação da bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas, foram obtidos diferentes parâmetros das características físicas: coeficiente de compacidade, altitude, densidade de drenagem e ordem dos cursos d água, área da bacia e perímetro. Coeficiente de compacidade (Kc) O coeficiente (Kc) obtida pela Eq. 1 se relaciona com a forma de uma circunferência. Representa a relação entre a circunferência de um círculo de área igual da bacia e o seu perímetro (Cardoso et al., 2006). Quanto maior a irregularidade da bacia maior será o coeficiente de compacidade. P Kc = 0,28 A (m²). (Eq. 1) Sendo: Kc o coeficiente de compacidade, P o perímetro (m) e A a área de drenagem As bacias hidrográficas que apresentam uma forma mais próxima das circulares propiciam um maior escoamento superficial para um determinado percurso do rio principal, portanto, quanto mais próximo a 1 for este índice, maior será potencialidade de picos de enchentes. Fator de forma O fator forma compara o formato da bacia com a de um retângulo, correlatando a razão entre a largura média e o comprimento axial da bacia (Eq.2). F = PA (Eq. 2) L2 bacia (m). Sendo: F o fator de forma, A área de drenagem (m²) e L o comprimento do eixo da Segundo Oliveira et al. (2010), uma determinada bacia que apresente o F (baixo), tem menor probabilidade a enchentes do que uma área que apresente o F (maior), isso ocorre devido a menor probabilidade de chuvas intensas cobrindo, simultaneamente, toda a sua extensão. Índice de circulariedade O índice de circulariedade (IC) juntamente com coeficiente de compacidade (Kc) inclane-se para a unidade a proporção que a bacia se aproxima da forma circular e afasta-se da forma se torna alongada (CARDOSO et al., 2006). Para o cálculo do IC utilizou-se a Eq. 3.
perímetro (m). IC = 12,57 A p 2 (Eq. 3) Sendo que: IC é o índice de circularidade, A a área de drenagem (m²) e P o Declividade e Altimetria Para determinação de declividade e altimetria foram utilizados os preceitos metodológicos de Olaya (2012), no qual as informações são geradas com dados do tipo continuo, para que assim possa apresentar valores reais. As classes de declividade foram separadas segundo o sugerido pela Embrapa (1979), conforme o exposto pela Quadro 1. Quadro 1. Classificação da declividade. Declividade (%) Discriminação 0-3 Relevo Plano 3-8 Relevo suavemente ondulado 8-20 Relevo ondulado 20-45 Relevo fortemente ondulado 45-75 Relevo montanhoso > 75 Relevo fortemente montanhoso Fonte: EMBRAPA, 1979. Ordem A determinação da ordem dos cursos de escoamento foram classificados segundo os critérios de metodologia de Horton (1945) e Strahler (1957). A classificação utilizada foi a apresentada por Strahler, no qual os canais sem afluentes são classificados como de primeira ordem. O canal de segunda ordem é aqueles que se originam do encontro de outros dois de primeira ordem e os canais de terceira ordem originam-se da confluência de dois canais de segunda ordem, podendo receber afluentes de segunda e primeira ordens, e assim sucessivamente (SILVEIRA, 2001). O encontro de um canal de ordem superior com outro de ordem inferior não altera a ordem deste (OLIVEIRA et al., 2010). Densidade de drenagem A densidade de drenagem (Dd) mostra o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem da bacia hidrográfica, proporcionando uma indicador da eficiência da rede de drenagem. Sendo expressa pela relação entre o somatório dos comprimentos de todos os canais da rede e a área total da bacia Eq. 4. Dd = L t A (Eq. 4)
Sendo: Dd a densidade de drenagem (km/km 2 ), Lt comprimento total de todos os canais (km) e A a área de drenagem (km 2 ). RESULTADOS Os resultados obtidos pela caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas são demostrados no Quadro 2. Quadro 2: Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas. Características Físicas Resultados Área de Drenagem (Km 2 ) 13147,2 Perímetro (Km) 1158,09 Coeficiente de Compacidade (Kc) 2,8280 Fator de Forma (F) 0,2844 Índice de Circularidade (IC) 0,1232 Declividade Máxima (%) 21,33 Declividade Média (%) 5,5 Declividade Mínima (%) 0,9 Altitude Máxima (m) 412,5 Altitude Média (m) 360,2634 Altitude Mínima (m) 60 Ordem da bacia 6 Densidade de drenagem (km/km 2 ) 0,5779 Fonte: Os autores. Ao analisar os resultados obtidos percebe-se que a área de drenagem da bacia hidrográfica foi de 13.147,2 Km² e o seu perímetro foi de 1.158,09 Km. Observa-se que a bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas mostra uma baixa susceptibilidade a alagamentos em condições normais de chuvas, no qual pode-se afirmar, devido ao Coeficiente de Compacidade apresentar - Kc = 2,82, o que mostra um afastamento da unidade. Além disso, apresenta o fator forma F = 0,28 mostrando assim um baixo valor. Portanto, pode-se considerar que a bacia em estudo não possui forma circular e, sim, tendência a forma alongada. Esse fato também pode ser comprovado pelo índice de circularidade, apresentando valor de 0,12. Em bacias circulares, existe maior ocorrência de chuvas intensas acontecendo em todo área de drenagem, e com isso, maior chance de acúmulo de volume de água no tributário principal. De acordo com MÜLLER (1953) e SCHUMM (1956), as bacias que apresentarem índices de circularidade igual a 0,51 representam um nível moderado de escoamento, o que
não contribui para o acúmulo de água, e posterior ocorrência de cheias rápidas. Já valores maiores que 0,51 indicam que a bacia tende a ser mais circular, favorecendo os processos de inundação. Valores menores que 0,51 sugerem que a bacia tende a ser mais alongada favorecendo o processo de escoamento superficial. O índice de densidade de drenagem encontrada para o Rio Itacaiúnas foi de 0,57 km/km². Conforme Villela e Mattos (1975), a densidade de drenagem de uma determinada bacia pode variar entre 0,5 km/km², caracterizando uma bacia de baixa densidade de drenagem, e 3,5 km/km², onde mostra uma rica densidade de drenagem. Portanto, ao observar os resultados obtidos e correlacionando com Villela e Matos, a densidade da área de estudo é caracterizada como baixa. Com relação aos resultados obtidos para a declividade do terreno, foi possível observar que a grande maioria das características do relevo da bacia são consideradas planas, com a ocorrência de 85,5%, como mostra o Quadro 3. Quadro 3: Caracterização de declividade e porcentagem de ocorrência Declividade (%) Discriminação Ocorrência (%) 0-3 Relevo Plano 85,55 3-8 Relevo suavemente ondulado 8,81 8-20 Relevo ondulado 5,58 20-45 Relevo fortemente ondulado 0,04 45-75 Relevo montanhoso 0 > 75 Relevo fortemente montanhoso 0 Fonte: Adaptado de Embrapa (1969) Segundo Cardoso et al. (2006), declividade tem influência diretamente na relação entre a precipitação e o deflúvio de uma bacia hidrográfica, principalmente porque influencia na velocidade do escoamento superficial e consequentemente a probabilidade de infiltração da água no solo. E relação à altimetria, observa-se que as altitudes que permeiam a bacia hidrográfica apresentam maior índice na faixa de 165 a 247,5 metros, correspondendo a 49,04% do total (Quadro 4). Quadro 4: Caracterização de declividade e porcentagem de ocorrência Cota Cota Área Parcial Porcentagem Mínima Máxima (Km²) Área 60 82,5 113,73 0,87 de
82,5 165 4784,89 36,44 165 247,5 6438,88 49,04 247,5 330 929,65 7,08 330 412,5 332,02 2,53 412,5 495 209,90 1,60 495 577,5 202,26 1,54 577,5 661 117,54 0,90 Fonte: Os autores Segundo DUARTE et al. (2007), a variação da elevação e a elevação média de uma bacia são fatores importantes com relação à temperatura e à precipitação. Grandes variações de altitude numa bacia acarretam diferenças significativas na temperatura média, a qual, por sua vez, causa variações na evapotranspiração e precipitação anual. Segundo Rodrigues, Calheiros e Melo (2013), as cotas altimetricas mais baixas e próximas as zonas de saturação e nessas altitudes onde se encontra o modelo de acumulação, esta sedo e mercada também pela grande acumulação de sedimentos. As cotas mais baixas são as que predominam ao longo da bacia da bacia estudada, portanto a grande probabilidade de acumulo de sedimentos em várias partes da bacia hidrográfica. As fortes amplitudes em bacias com similaridade de forma alongada apresentam forte vulnerabilidade e com isso grande fragilidade do meio natural, principalmente em ambientes serranos (RIOS, 2011). Algo que não se evidencia na bacia de estudo. CONCLUSÕES A análise dos dados morfométricos mostrou que a bacia hidrográfica do Rio Itacaiúnas apresenta uma forma alongada, tem densidade de drenagem de 0,57 km/km², as declividades do curso d água e mais predominam, são de baixa elevação, o que indica que esta bacia é pouco propícia a picos de enchentes em condições normais de ocorrência de precipitação. A bacia por sua vez é de sexta ordem, indicando que existe um alto sistema de drenagem, grande área de acumulo de precipitação e consequentemente um grande deflúvio.
E possível concluir também, que o índice de circularidade (0,12) encontrado, pode estar relacionado diretamente com a diminuição do volume de escoamento e posteriormente da vazão do Rio Itacaiúnas. REFERÊNCIAS BRASIL. Lei 9.433, de 8 de janeiro 1997. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Diário Oficial da União, Poder Executivo, Brasília, 9 de Jan. 1997. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9433.htm>. Acesso em: 09 jun. 2016. CARDOSO, C. A. et al. Caracterização morfométrica da Bacia Hidrográfica do Rio Debossan, Nova Friburgo, RJ. Revista Árvore, v.30, n.2, p.241-248, 2006. Disponível em:< http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=s0100-67622006000200011>. Acesso em: 09 jun. 2016. DUARTE, C.C. et al. Análise fisiográfica da bacia hidrográfica do rio Tapacurá-PE. Revista de Geografia, v.24, n.2, p.50-64, 2007. Disponível em:< http://www.revista.ufpe.br/revistageografia/index.php/revista/article/viewarticle/114 >. Acesso em: 09 jun. 2016. EMBRAPA - EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Súmula da 10. Reunião Técnica de Levantamento de Solos. Rio de Janeiro, 1979. 83p. ersdac.jspacesystems.or.jp/ [Consulta: 2012, Octubre 18] desarrollado por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón y la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos. Geologia e Recursos Minerais do Estado do Pará : Sistema de Informações Geográficas SIG : texto explicativo dos mapas Geológico e Tectônico e de Recursos Minerais do Estado do Pará. Organizadores, Marcelo Lacerda Vasquez, Lúcia Travassos da Rosa-Costa. Escala 1:1.000.000. Belém: CPRM, 2008.
HORTON, R. Erosional development of streams and their drainage basins: hidrophysical approach to quatitative morphology. New York: Geological Society of American Bulletin, 1945. v.56. p. 807-813. MATA-LIMA, Herlander et al. Comportamento hidrológico de bacias hidrográficas: integração de métodos e aplicação a um estudo de caso. Rem: Rev. Esc. Minas [online]. 2007, vol.60, n.3, pp.525-536. ISSN 1807-0353. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1590/s0370-44672007000300014>. Acesso em: 8 jun. 2016. MENDES, C.A. B.; CIRILO, J. A. Geoprocessamento em recursos hídricos: Princípios, integração e aplicação. Porto Alegre: ABRH, 2001. 536p. METI e NASA. ASTER GDEM [Datosen línea]. Disponible: http://gdem. MÜLLER, V.C. A quantitative geomorphology study of drainage basin characteristic in the Clinch Mountain Area. New York: Virginia and Tennesse. Dept. of Geology. n. 3, 2011. OLAYA, V. Sistemas de Información Geográfica. 2. ed. España: Bubok, 2012. 435 p. OLIVEIRA, P. T. S. de et al. Caracterização morfométrica de bacias hidrográficas através de dados SRTM. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande - Pb, v. 14, n. 8, p.819-825, 12 mar. 2010. UAEA/UFCG. Disponível em: <http://www.agriambi.com.br>. Acesso em: 08 jun. 2016. RENNÓ, C. D. et al. A new terrain descriptor using SRTM-DEM: Mapping terra-firme rain forest environments in Amazonia. Remote Sensing of Environment, v.112, p.3469-3481, 2008. RIOS, MÁrcio Lima. Vulnerabilidade à erosão nos compartimentos morfopedológicos da microbacia do Córrego Do Coxo / Jacobina-Ba. 2011. 159 f. Monografia (Especialização) - Curso de Geografia, Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte - MG, 2011 RODRIGUES, Bruno Timóteo; CALHEIROS, Sivana Quintella Cavalcanti; MELO, Nivaneide Alves de. Potencial de movimento de massa no município de Maceió- Alagoas. Geo Uerj, Maceió, v. 01, n. 24, p.207-227, 2013. 1º Semestre. ISSN: 1415-
7543E. Disponível em: <http://www.e-publicacoes.uerj.br/index.php/geouerj>. Acesso em: 13 abr. 2016. SANTOS, D. B. et al. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do rio São José, Cascavel, PR. Revista Brasileira de Tecnologia Aplicada nas Ciências Agrárias. V.5, n.2, p. 7-18, Guarapuava-PR, 2012. Disponível em:< http://200.201.88.199/portalpos/media/file/energia_agricultura/caracterizacao_morfometri ca_da_bacia_hidrografica.pdf>. Acesso em: 09 jun. 2016. SCHUMM, S.A Sinuosity of alluvial rivers on the great plains. Bulletin of Geological Society of America. v. 74, n. 9, 1963. SILVA NETO, A. F., et al. Geotecnologias para a caracterização morfométrica de bacia hidrográfica. Anais... In: XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013, INPE. Disponível em: <http://www.dsr.inpe.br/sbsr2013/files/p0267.pdf>. Acesso em: 09 jun. 2016. SILVEIRA, A.L.L. Ciclo hidrológico e bacia hidrográfica. In: TUCCI, C.E.M. (Org.). Hidrologia: ciência e aplicação. São Paulo: EDUSP, 2001. p 35-51. SRI Environmental Systems Research Institute. Inc. ArcGIS Professional GIS for the desktop, version 10.3. Software. 2015. STRAHLER, A.N. Quantitative analysis of watershed geomorphology. New Halen: Transactions: American Geophysical Union, 1957. v.38. p. 913-920. TUCCI, C. E. M. Hidrologia: Ciência e Aplicação, 2ª edição, ABRH, 2000. VILLELA, S.M.; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975. 245p.