2013-09 - Hidromorfologia Meia Ponte - GO - GeoAraguaia.pdf

147 Revista Eletrnica Geoaraguaia. Barra do Garas-MT. Edio Especial. p. 147 - 162. Setembro. 2013.

ESTUDO HIDROMORFOMTRICO DA REA DE CONTRIBUIO DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO MEIA PONTE A MONTANTE

DE GOINIA/GO

HYDROMORPHOMETRIC STUDY OF THE CONTRIBUTION AREA OF THE WATERSHED OF THE MEIA PONTE RIVER UPSTREAM OF

GOINIA/BRAZIL

Elvis Richard Pires Goularte Tecnlogo em Geoprocessamento - INCRA Palmas/TO

[email protected]

Francisco Fernando Noronha Marcuzzo Servio Geolgico do Brasil/Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais do Ministrio de

Minas e Energia/SGB/CPRM [email protected]

Fbio Campos Macedo

Professor no Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de Goinia [email protected]

RESUMO A importancia do estudo morfomtrico de bacias hidrogrficas o suporte s anlises hidrolgicas e s ambientais. O objetivo deste trabalho foi um estudo hidromorfolgico a partir de parmetros fsicos da rea de drenagem de uma estao fluviomtrica a montante da cidade de Goinia/GO favorecendo assim um conhecimento sistemtico para o uso da gua e o uso e ocupao do solo. A caracterizao foi feita atravs de um conjunto de algoritmos que pertencem ao mdulo de Ferramentas Archydro 9,3 do software ArcGIS 9.3. Utilizou-se nesta caracterizao o Modelo Digital de Elevao (MDE) de resoluo espacial de 90 metros por 90 metros refinadas para clulas de resoluo de 30 metros por 30 metros. A partir deste modelo foi determinado que a rea de drenagem do ponto de interesse apresenta uma forma no-circular sendo classificada de acordo com a hierarquia de Strahler, como de 5 ordem, ou seja, bem ramificada. Apesar de uma boa ramificao, a rea de drenagem em estudo foi considerada como pouco drenada por causa do valor de densidade de drenagem, 0,4864 km.(km2)-1. Finalmente, podemos concluir que a delimitao automtica de bacias a partir do modelo SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) apresenta um excelente custo benefcio, fornecendo uma economia de tempo e automatizando processos e reduzindo a subjetividade na delimitao. Palavras-chave: Delimitao de bacia hidrogrfica, SRTM, Strahler, MDE. ABSTRACT The importance of the morphometric study watershed is the support for environmental and hydrological analysis. The objective of this study was to characterize morphometric from some physical parameters of the drainage area of the station fluviometric amount Goinia/GO. The characterization was done through a set of algorithms that belong to the module Archydro Tools 9.3 software ArcGIS 9.3. We used this characterization the Digital Elevation Model (DEM) spatial resolution of 90 meters by 90 meters refined to cell resolution of 30 meters by 30 meters. From this model it was determined that the drainage area from the point of interest


has a non-circular and is classified according to Strahler hierarchy, as 5 th order, ie, well branched. Although a good branch, the drainage area under study was considered little drained because of the value of drainage density, 0.4864 km.(km2)-1. Finally, we conclude that the automatic delineation of watersheds from the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) model presents a cost-effective, providing a savings in time and automating mechanical processes and reducing the subjectivity of the delimitation. Keywords: Delimitation of watershed, SRTM, Strahler, DEM.

INTRODUO

A importncia do estudo de caracterizao hidromorfomtrica em bacias hidrogrficas

tem grande relevncia por levar em conta no apenas o aspecto qualitativo, mas tambm o

aspecto quantitativo, possibilitando assim o auxlio na obteno de anlises de cunho

hidrolgico e ambiental de uma dada regio.

O estudo hidromorfomtrico de uma bacia hidrogrfica de grande importncia, visto

que a gua vital para a sobrevivncia de todas as espcies, inclusive o homem. Alm disso, a

gua considerada um bem vulnervel e limitado, e, por tudo isso, dotado de valor

econmico (CHAVES, 2002). A grande ocupao humana na superfcie terrestre, na maioria

das vezes de forma intensa e desordenada, est afetando significativamente a qualidade e

quantidade dos recursos hdricos disponveis no mundo e em especial no Brasil, ressaltando a

importncia deste tipo de estudo.

A bacia hidrogrfica definida como uma rea de captao natural da gua que faz

convergir os escoamentos para um nico ponto de sada, seu exultrio ou foz. composta

basicamente de um conjunto de vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos

dgua que confluem at resultar um leito nico no exutrio (SILVEIRA, 2001).

Cardoso e Marcuzzo (2011), em um estudo da morfologia areal da bacia do Rio Araguaia

utilizando MDE ASTER concluram que na escala utilizada de 1:100000, foi possvel mapear

50 sub-bacias que desguam diretamente no Rio Araguaia. J Marcuzzo e Cardoso (2013), em

um estudo das ottobacias de afluentes do rio Paran utilizando MDE de imagens de radar

ASTER GDEM, constataram que a densidade das redes de drenagem de todos os oito

afluentes da sub-bacia 63 demonstrou-se extremamente bem drenadas com todos os valores

acima de 3,5 km.(km)-1.

Nesse contexto, a forma da superfcie do terreno um importante agente regulador da

distribuio do fluxo de gua e energia dentro das bacias hidrogrficas. Sua representao no

universo digital feita por meio dos Modelos Digitais de Elevao (MDE) tanto no formato

matricial (raster) quanto no formato TIN - Triangulated Irregular Network.


Modelos Digitais de Elevao so representaes matemticas da topografia do terreno

espargida espacialmente s alteraes de altitude numa rea fundamentada e definida sobre

um plano cartogrfico num conjunto de coordenadas X, Y e Z.

Os dados SRTM de 3 arcos de segundo, (tamanho do pixel), sofreram correes no

sentido de incluso de informaes em pontos/reas com ausncia de dado. Passou por um

processamento computacional para refinamento no tamanho da clula (pixel) para 1 arco de

segundo, ou seja, resoluo de 30 m x 30 m. Este refinamento foi realizado a partir de

interpolao de dados pelo mtodo de krigagem, processo embasado na anlise geoestatstica

da variabilidade dos dados, onde se definem coeficientes que melhor respondem ao modelo de

superfcie real. Alm dos dados de entrada, o processo exige as informaes geoestatstica

(coeficientes) que controlam a distribuio dos pesos para o clculo dos valores interpolados,

e assim este mtodo oferece flexibilidade para comportar as caractersticas espaciais dos

dados (VALERIANO et al., 2008).

A difuso dos equipamentos de informtica, a crescente utilizao das tecnologias de

sensoriamento remoto orbital e o desenvolvimento de sistemas de informaes geogrficas

possibilitam a extrao, tratamento, anlise e a modelagem de dados sobre a disponibilidade

de gua e sua distribuio (CHAVES, 2002).

Diversos algoritmos tm sido implementados em mdulos especficos dos sistemas de

informaes geogrficas com a finalidade de automatizar a extrao de caractersticas

morfomtricas dessas superfcies a partir dos modelos digitais de elevao. Dentre os quais se

destaca o delineamento das bacias hidrogrficas e das redes de drenagem.

As vantagens da delineao automtica em relao aos procedimentos manuais so a

eficincia e confiabilidade dos processos, a reproduo dos resultados, a possibilidade de

armazenamento e o compartilhamento dos dados digitais.

A rea de estudo, a metade a montante do rio Meia Ponte, que passa pelo estado de

Gois, um dos rios mais importantes da regio, pois, em sua bacia hidrogrfica vive cerca

de 50% da populao do estado de Gois.

O objetivo deste trabalho foi o detalhamento da caracterizao hidromorfomtrica, a

partir de parmetros fsicos da rea de drenagem, de uma estao fluviomtrica a montante da

cidade de Goinia, no estado de Gois, visando fornecer subsdios e conhecimento para outros

estudos nessa rea de drenagem. Destacando-se que a rea de estudo


MATERIAL E MTODOS

Caracterizao da rea de Estudo

O estado de Gois que possui uma rea de 340.111,783 km est localizado na regio

Centro-Oeste do Brasil (Figura 1). Possui uma situao bastante privilegiada em termos de

potencialidades econmicas pela sua proximidade aos mercados consumidores, ocupando

uma posio de destaque no contexto nacional no que diz respeito a sua agropecuria.

A regio de estudo compreende a rea de drenagem da estao fluviomtrica denominada

Montante de Goinia (cdigo da Agncia Nacional de guas: 60640000), localizada na sub-

bacia do Alto Meia Ponte (BRASIL, 2013).

Nesse local realizam-se as medies de descarga lquida (vazo) do rio Meia Ponte. A

estao pertencente Rede Hidrometeorolgica da Agncia Nacional de guas (ANA) e

operada pela Superintendncia de Goinia (SUREG-GO) da Companhia de Pesquisas e

Recursos Minerais / Servio Geolgico do Brasil (CPRM/SGB).

A rea de drenagem da estao est na poro central do estado de Gois (Figura 1), entre

as coordenadas geogrficas 1600S e 1640S de latitude e 4900W e 5950W de

longitude. A estao Montante de Goinia est localizada nas coordenadas geogrficas

163649S de latitude e 491647W de longitude (BRASIL, 2013).


Figura 1. Localizao da rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia,

contribuinte da sub-bacia do Alto Meia Ponte.

O clima da regio tropical com inverno quente e seco entre maio a setembro e vero

quente chuvoso, de outubro a abril (COSTA et al., 2012; CARDOSO, 2011; CARDOSO et

al., 2011; MARCUZZO et al., 2012). No perodo chuvoso ocorrem 95% da precipitao

pluvial com destaque para os meses de dezembro e janeiro (GOIS, 2006).


A geologia representada por rochas muito antigas at rochas consideradas muito jovens.

Em relao a geomorfologia, para o estado de Gois, aplicou uma classificao do tipo

gentica, organizada em vrios nveis, sendo observadas as categorias de Sistemas

Denudacionais e as de Sistemas Agradacionais, onde cada um destes sistemas pode envolver

tanto processos de agradao como de denudao, contudo o critrio de classificao foi

determinado pela predominncia das geoformas: erosivas (denudacionais) ou deposicionais

(agradacionais). A quase totalidade da rea de estudo (97%) insere-se em Sistemas

Denudacionais, enquanto uma pequena parte em Sistemas Agradacionais (2%) ou so

recobertos por massas d`gua (1%) (GOIS, 2006).

Descries geolgicas mais detalhadas da rea de estudo podem ser verificadas de

maneira descritiva em GOIS (2006).

De acordo com a Lei 9.433/1997, que Institui a Poltica Nacional de Recursos Hdricos e

criou o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hdricos, estabelece que a bacia

hidrogrfica deva ser a unidade territorial para a implementao das polticas de gesto dos

recursos hdricos. Complementarmente, a lei determina que essa gesto deva contar com a

participao dos setores usurios e do setor pblico (regional, estadual e nacional) e estar

integrada com a gesto do uso do solo. Dessa forma tambm pode ser percebida a importncia

das bacias hidrogrficas, reas de drenagens e sua correta caracterizao.

Clculo da rea de Drenagem

Delimitou-se a rea de drenagem utilizando-se o Sistema de Informao Geogrfica

(SIG) do programa computacional ArcGIS 9.3, valendo-se da funo Watershed da

ferramenta Spatial Analyst Tools/Hydroloy, com um limiar de valor 1 a partir da estao

fluviomtrica Montante de Goinia (Figura 2).

A delimitao automtica da rea de drenagem foi obtida utilizando apenas o modelo

interpolado para clulas de 30 metros, SRTM-1, pois o mesmo apresenta-se melhor

visualmente.

A delimitao da rea de drenagem ocorreu a partir da estao fluviomtrica Montante

Goinia, monitorada pela a Companhia de Pesquisa e Recursos Minerais / Servio Geolgico

do Brasil (CPRM/SGB), e, localizada na sub-bacia do Alto Meia Ponte com as coordenadas

geogrficas 491647W e 163649S.

Atravs da funo Watershed da ferramenta Spatial Analyst Tools/Hydroloy, com um

limiar de valor 1, delineou-se a rea de drenagem a partir do ponto, Montante Goinia,


Todas as equaes utilizadas para os clculos das anlises hidromormtricas so descritas

e detalhadas em Christofoletti (1970) e Christofoletti (1980).

Figura 2. Localizao da rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia.

RESULTADOS E DISCUSSO

Permetro da rea de Drenagem

O permetro foi calculado com a aplicao da ferramenta Xtools Pro e funo Calculate

Area, perimeter, sendo necessrio o objeto estar em formato de polgono.

Somente recursos, tendo comprimento e reas podem ser medidas com esta ferramenta.

Portanto, camadas contendo objetos de pontos no podem ser mensurveis com a ferramenta.


O clculo do permetro fundamental para que se realizem os demais clculos morfomtricos

da rea de drenagem.

Para a rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia o valor do

encontrado do permetro foi de 237.285 metros.

Comprimento da rea de Drenagem

a maior distncia medida, em linha reta, entre a foz e determinado ponto situado ao

longo do permetro (Figura 3).

Essa medida foi extrada atravs da ferramenta Xtools Pro onde primeiramente houve a

converso da rea de drenagem na forma de polgono para pontos. Em seguida com a funo

Point Distance da ferramenta Analyst Tools foram calculados as distncias entre os pontos

que formam o permetro da bacia e Foz, que a estao fluviomtrica Montante de Goinia.

O comprimento da rea de drenagem encontrada foi de 64,42 km.

Figura 3. Comprimento da rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia.


Hierarquia de Strahler

A ordem ou hierarquia dos cursos dgua (Figura 4) pode ser determinada seguindo os

critrios introduzidos por Horton (1945) e Strahler (1957).

Utilizou-se nesse trabalho a classificao apresentada por Strahler, em que os canais sem

tributrios so designados de primeira ordem.

Figura 4. Ordem dos cursos d'gua conforme a classificao de Strahler (1957).

Os canais de segunda ordem so os que se originam da confluncia de dois canais de

primeira ordem, podendo ter afluentes tambm de primeira ordem.


Os canais de terceira ordem originam-se da confluncia de dois canais de segunda ordem,

podendo receber afluentes de segunda e primeira ordens, e assim sucessivamente (SILVEIRA,

2001).

A juno de um canal de cada ordem a um canal de ordem superior no altera a ordem

deste. Nesse trabalho o comprimento total dos canais foi de 844,876 km (Figura 4).

Hipsometria da rea de Drenagem

Aps a delimitao automtica da rea de drenagem executou-se o corte da rea

mosaicada (SRTM1) com o limite da rea da sub-bacia formada pela rea de contribuio da

estao fluviomtrica Montante de Goinia.

Em seguida foi feito uma classificao das altitudes em cinco classes altimtricas sendo

possvel observar atravs da Figura 5 que o intervalo de altitude mais baixo, 700 m a 786 m,

representado pela a cor azul claro.

A Figura 5 ilustra a distribuio das altitudes na rea de drenagem da estao

fluviomtrica Montante de Goinia, constatando-se uma altitude mdia de 921,5 m. Na Tabela

1, verifica-se a porcentagem de rea de drenagem nas faixas altimtricas definidas.

A maior poro de rea, 499,62 metros, contem o intervalo de 897 m e 963 m,

correspondendo a 28,76% do total da rea.

Tabela 1. Distribuio da altitude de acordo com a rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia.

Altitude (m) rea (km) % 700 786 167,3494 9,63 786 839 289,7893 16,68 839 897 404,6590 23,18 897 963 499,6200 28,76 963 1143 377,6320 21,74


Figura 5. Distribuio da altitude de acordo com rea de drenagem da estao fluviomtrica

Montante de Goinia.

Declividade e Uso do Solo

A declividade (Figura 6) influencia a relao entre a precipitao e o deflvio de uma

bacia hidrogrfica, sobretudo devido ao aumento da velocidade de escoamento superficial,

reduzindo a possibilidade da infiltrao de gua no solo.

A metodologia detalhada e o detalhamento das classes de relevo so descritas em

EMBRAPA (2006).


Figura 6. Distribuio da declividade na rea de drenagem da estao Montante de Goinia.

Na rea em estudo, essa declividade (Figura 6) parece no ser compensada pela

vegetao remanescente (Figura 7), que de apenas 3,05% (Tabela 3) tornando-se desse

modo passvel de eroso. Outro fator que se observa na Figura 6 que a declividade favorece

o uso e a ocupao do solo tornando-se uma rea favorvel agricultura e s pastagens.

Por outro lado com o aumento da retirada da vegetao nativa esse ambiente torna-se

tambm propcio a inundaes em regies mais baixas, eroses e desertificaes.

Contrariando assim os resultados de coeficiente de compacidade, fator de forma e ndice de

circularidade, onde os resultados indicam que a rea em condies normais de precipitao,

no susceptveis a cheias. Em relao vegetao remanescente, o que se pode aferir na

Figura 7 que esta vegetao est presente em regies com maior declividade confirmando-se


que a explorao do solo est mais presente em regies menos acidentadas e prximo aos

corpos dgua.

As classes de relevo foram determinadas segundo a descrio de EMBRAPA (2006).

Observa-se na Tabela 2, as informaes quantitativas associadas declividade do terreno da

rea de drenagem em estudo e na Tabela 3 a distribuio do uso e ocupao do solo.

Figura 7. Distribuio do uso do solo na rea de drenagem da estao Montante de Goinia.

Na Tabela 2, a maior parte do relevo corresponde a ondulado, com 42,21% e na Tabela 3, a

rea ocupada corresponde a 96,75%.


Tabela 2. Classes de declividade da rea de drenagem da estao fluviomtrica Montante de Goinia.

Declividade (%) Relevo rea (km) % 0 3 Plano 203,3 11,7 3 8 Suave ondulado 662,7 38,1 8 20 Ondulado 734,0 42,2 20 45 Forte ondulado 135,0 7,8 45 75 Montanhoso 1,2 0,1

Tabela 3. Distribuio do uso e ocupao do solo da rea de drenagem da estao fluviomtrica

Montante de Goinia.

Uso do solo rea (km) % rea ocupada 1.682,5 96,8 Corpo dgua 3,5 0,2 Vegetao remanescente 53,0 3,1

Limite da rea de drenagem 1.739 100

Tabela 4. Caractersticas morfomtricas da rea de drenagem Montante de Goinia.

Caractersticas Morfomtricas Valores rea de drenagem (km) 1.739 Comprimento da bacia (m) 64.420 Comprimento das drenagens (km) 844,876 Permetro (m) 237.285 Coeficiente de compacidade (-) 1,5932 Fator forma (-) 0,4190 ndice de circularidade (-) 0,3882 Declividade mxima (%) 76,84 Declividade mdia (%) 7,02 Declividade mnima (%) 0,00 Altitude mxima (m) 1143 Altitude mdia (m) 921,50 Altitude mnima (m) 700 Hierarquia de Strahler (-) 5 Ordem Dens. de drenagem (km.(km)-1) 0,4858

CONCLUSES

Considerando os resultados obtidos, pode-se afirmar que a utilizao de programa

computacional de SIG para gerao automtica de bacias hidrogrficas a partir dos modelos SRTM

apresentou um resultado satisfatrio, pois, ao mesmo tempo em que proporciona uma economia de

tempo automatiza os processos mecnicos, reduz o nmero de pessoas envolvidas no trabalho e

diminui a subjetividade da delimitao.


A caracterizao morfomtrica da rea de drenagem da estao Montante de Goinia indica

uma rea de forma no circular, conforme pode ser observado pelos valores calculados dos

parmetros ndice de circularidade, coeficiente de compacidade e fator de forma. Essa situao

denota um forte controle morfomtrico da drenagem.

A densidade de drenagem de 0,4864 km.(km2)-1, podendo-se afirmar que a bacia em estudo

apresenta uma profunda dissecao fluvial e perenidade. A rea de drenagem estudada de quinta

ordem, apontando que o sistema de drenagem da bacia bem ramificado. As caractersticas da

declividade da bacia indicam que 42,21% da rea possuem relevo ondulado com uma rea de 734

km e altitude mdia de 921,5 m.

Agradecimentos

Os autores agradecem CPRM/SGB (Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais / Servio

Geolgico do Brasil empresa pblica de pesquisa do Ministrio de Minas e Energia) e o Instituto

Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de Gois (IFG) pelo fomento que viabilizou o

desenvolvimento deste trabalho.

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Recebido para publicao em 25/06/2013 Aceito para publicao em 22/08/2013

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