Anais: Geomorfologia fluvial
Modelagem Hidrológica das interações de uso urbano e cobertura vegetal na bacia do Rio Cachoeira, Maciço da Tijuca - RJ
AUTORES
Araujo, I.S. (UFRJ) ; Barbosa, L.S. (UFRJ) ; Lima, P.H.M. (UFF) ; Avelar, A.S. (UFRJ) ; Rotunno Filho, O.C. (UFRJ)
RESUMO
A bacia do Rio Cachoeira se insere no domínio montanhoso do Maciço da Tijuca (RJ),
sendo representativa da relação florestal / urbana. A geomorfologia e a
urbanização das encostas facilitam os deslizamentos gerando desastres de grandes
proporções (Coelho Netto, 1999). A modelagem da bacia se destaca neste contexto,
pois auxilia o entendimento funcional, sendo útil na prevenção de desastres. O
trabalho objetiva modelar a bacia em ArcHydro e validar as respostas hidrológicas.
PALAVRAS CHAVES
Modelagem Hidrológica; Precipitação; Vazão
ABSTRACT
The Cachoeira river basin is located in a mountainous domain of Tijuca Massif (Rio
de Janeiro, RJ) and it is a catchment where the forest-urban relationship occur.
The geomorphology and urban features can generate large numbers of landslides
disasters (Coelho Netto, 1999). The modeling of this basin can help to understand
its hydrological behavior and it can be applied to prevent disaster. This paper
aims to model the basin using ArcHydro Software and the hydrological responses
validations.
KEYWORDS
Hydrological Modeling; Precipitation; Flow
INTRODUÇÃO
O comportamento hidrológico das Bacias inseridas nos domínios montanhosos do Rio
de Janeiro está relacionado com a dinâmica dos fluxos regulados pela vegetação
florestal e pelas suas modificações para expansões urbanas. A transição do
comportamento hidrológico entre as áreas florestadas e urbanizadas nas bacias
não é simples, depende do entendimento de diversos parâmetros, dentre eles, do
mosaico floresta-cidade.
Com a expansão urbana a atuação da ação antrópica pode induzir modificações
significativas na dinâmica espaço-temporal dos processos hidrológicos nas
encostas, aumentando a possibilidade da ação erosiva, que pode acarretar
deslizamentos e contribuir para o aumento de descargas líquidas, sólidas e
solúveis nos canais fluviais. O desencadeamento destes processos altera as
relações biota-solo-água, tendendo a dificultar a fixação de nutrientes que
contribuem para a recomposição florestal e a reestruturação do topo do solo,
como visto nos estudos de Guariguata (1990), Oliveira et al. (1996), Rocha Leão
et al. (1996), Fernandes et al (2006) e Negreiros et al (2008).
Os processos de transformação da paisagem montanhosa urbano-florestada podem
ocorrer em diferentes direções e magnitudes (Fernandes, 1998), sendo o Maciço da
Tijuca uma área de contínua modificação da paisagem, devido aos fatores
supracitados. A taxa de retração florestal no maciço tem sido superior à taxa de
reposição, com maior crescimento das áreas de gramínea e o adensamento urbano
(GEOHECO-SMAC, 2000 e Baca, 2002).
A Bacia do Rio Cachoeira, representando o mosaico floresta - ocupação urbana e
pretende-se modelar as respostas hidrológicas desta em Arc Hydro 1.4, com base
no entendimento dos processos chuva, infiltração, escoamento na encosta e vazão
associados com os parâmetros morfométricos e de uso do solo e cobertura vegetal.
MATERIAL E MÉTODOS
Os registros pluviométricos de 15 em 15 minutos foram obtidos para as estações
Alto da Boa Vista, Rocinha e Itanhangá (Alerta Rio). Foram obtidos ainda os
dados da Estação Capela Mayrink (INEA), disponibilizados em chuvas diárias.
As alturas linimétricas foram mensuradas em 3 pontos da bacia (Figura 1): Capela
Mayrink, 2 réguas linimétricas instaladas para esta pesquisa na comunidade Mata
Machado (no Rio Cachoeira e no Rio da Gávea Pequena), e 1 régua no exutório da
bacia (Itanhangá). As leituras foram feitas às 7h e às 17h. Ao lado de cada
régua foram instalados DataLoggeres HOBO para medição automática do nível do
rio. Foram realizadas mensurações de vazão para determinação da curva-chave nos
3 pontos, com uso de micromolinete Global Water, FP201.
Os demais dados necessários para elaboração da modelagem, como interceptação,
escoamento superficial, evapotranspiração, infiltração e uso do solo e cobertura
vegetal foram extraídos de trabalhos realizados anteriormente pelo GEOHECO (Dias
– 2011, Figueró - 2005; Oswaldo Cruz – 2004, Chirol-2003; Rocha Leão-1996;
Miranda-1992, etc.). Estes trabalhos abordam diferentes comportamentos
hidrológicos em condições de uso e cobertura distintos.
A modelagem usou como base o MDT e foi realizada no programa Arc Hydro 1.4, que
é um modelo determinístico com dados que representam características
hidrológicas em SIG, gerando um resultado topologicamente ajustado. Seu
desenvolvimento teve como objetivo apoiar uma representação de base cartográfica
de recursos hídricos de superfície permitindo simultaneamente a integração
desses recursos com hidrológicos e modelos de simulação hidráulica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A bacia do Cachoeira (área de 16,48 km2) mostra um comportamento hidrológico
diretamente vinculado com o relevo montanhoso com vegetação florestal. A elevada
declividade das encostas, associada com a presença de solos rasos e afloramentos
rochosos, permite que o escoamento após a chuva atinja rapidamente os canais
fluviais. A elevada infiltração nestas encostas em decorrência da cobertura
florestal também auxilia nesta rápida resposta. O mapa de uso do solo e
cobertura vegetal de 2004 (figura 01), elaborado Dias (2011), indica que 14,17
km2 (86%) estão sob o domínio de floresta em bom estado de conservação, que pode
ser um fator significativo para as respostas rápidas na hidrologia da bacia.
A figura 02 apresenta três hidrógrafas típicas para a bacia do Cachoeira, onde
se observa ascensão e recesso quase simultâneos da vazão do rio Cachoeira em
três pontos distintos, expressos pela variação da altura linimétrica no alto
curso, estação Capela Mayrink, médio curso estação Mata Machado localizada no
Alto da Boa Vista e baixo curso, na estação Itanhangá.
O evento de chuva que gerou a hidrógrafa acima foi mensurada na estação Alto com
um total de 24,8mm e duração de 1h e 15 min. (entre 5:45h e 7h da manhã),
enquanto altura máxima mensurada no canal fluvial foi de 1,13m às 7:30h. Na
estação Itanhangá o valor precipitado foi bem menor se comparado ao da estação
Alto (6,6mm entre 6:30h e 7:30h), entretanto a altura limimétrica mensurada foi
maior (1,37m às 7:45h), o que pode ser justificar uma vez que este ponto é o
exutório da bacia.
Figura 1
Localização dos instrumentos de mensuração e uso do
solo e cobertura vegetal da bacia
Figura 2
Hidrógrafas – evento de chuva de 08 e 09 de abril
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este comportamento se deve a chegada rápida de fluxos canalizados ou de encostas
adjacentes ao canal principal, decorrentes de escoamento superficial e de
escoamento subsuperficial raso. Cabe ressaltar que, este fluxo subsuperfial raso
sofre influência muito significativa da cobertura de floresta, da declividade
elevada das encostas e dos solos rasos. A diferença de resposta entre o pico da
chuva e o pico das hidrógrafa situa-se entre 1h e 1h e 15 min., dependendo
também da posição da estação pluviométrica na bacia (Alto da Boa Vista ou
Itanhangá) e da intensidade das chuvas observadas.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem aos leitores de campo Eli Vieira, Georlan Santos e Jorge
Alves pelas anotações dos dados hidrológicos. Agradecemos ao técnico Wilson
Pereira do INEA pelo auxílio na instalação das réguas linimétricas, ao Mauro
Junior e Licia Domeneck, também do INEA por autorizar a instalação das réguas e
por disponibilizar os dados pretéritos necessários para a execução deste trabalho.
Agradecemos também ao suporte financeiro e concessão de bolsas de mestrado e
iniciação científica através da FAPERJ, CNPQ, CT-Hidro, MCT e PRONEX.
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