GEOMORFOLOGIA LACUSTRE E DIVISORES DE ÁGUA EM ÁREAS DE PLANÍCIE: O CASO DO SISTEMA CAMPELO NO DELTA DO RIO PARAÍBA DO SUL

Autores

Alves, L.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Miro, J.M.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Bulhões, E.M.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE) ; Cunha, S.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE)

Resumo

A compartimentação de áreas em planície é o tema principal desta pesquisa. O conceito de bacia de drenagem é muito utilizado para isso. Este trabalho é um estudo de caso realizado no Sistema Campelo, localizado no delta do rio Paraíba do Sul e composto, geomorfologicamente, por uma Planície Fluviomarinha Quaternária e a montante por Tabuleiros Terciários do Grupo Barreiras. Nele foram identificadas 17 lagoas classificadas como de Meandro Abandonado, Reliquiar e de Tabuleiros. Os processos formadores desses ambientes, junto aos pressupostos teórico-metodológicos da Análise Ambiental, foram utilizados para atender ao objetivo da proposta de delimitação automática de bacias de drenagem em áreas de planície. Os resultados mostraram que é possível, desde que os procedimentos de correção manual sejam adotados. Desta forma, ao segmentar o Sistema Campelo em 16 sub-bacias, alcançou-se um melhor nível de detalhamento da área e garantiu maior confiabilidade nas análises realizadas.

Palavras chaves

Lagoas; Bacia de drenagem; Análise Ambiental

Introdução

O conceito de Bacias de Drenagem tornou-se muito utilizado no Brasil a partir da década de 1980, por ser entendido como o recorte espacial ideal para delimitar regiões naturais. Guerra e Guerra (2008) ao discutirem a ideia de bacia dizem que ela está associada à existência de nascentes, linhas de cumeada, cursos d’água principais, afluentes e subafluentes. Destacam, ainda, que elas podem articular áreas através de seus divisores de água, direcionando fluxos hierarquicamente dos pontos mais elevados para os mais baixos do relevo. Para Martin et al. (1997) as sucessivas flutuações no nível do mar no Período Quaternário foram as principais causas da formação das planícies litorâneas brasileiras, que na bacia de drenagem do rio Paraíba do Sul não foi diferente, onde na porção norte do seu delta alterou a planície costeira pré-existente. Apesar disto, Argento (1987) diz que seu material constituinte é, principalmente, proveniente dos relevos Cristalinos e Barreiras à montante. Segundo o autor, estas formações apresentam alto nível de dependência e integração entre seus componentes. Na região localiza-se a bacia do Sistema Campelo, entre os municípios de Campos dos Goytacazes e São Francisco de Itabapoana, norte do estado do Rio de Janeiro. Nela existem 17 lagoas, com limites inseridos entre os Tabuleiros Terciários do Grupo Barreiras e a Planície Fluviomarinha Quaternária. Essas lagoas foram classificadas como de Meandro Abandonado, Reliquiar e de Tabuleiro. As primeiras se formaram a partir dos processos autorreguladores de rios meandrantes; a segunda se formam entre as cristas das barreiras arenosas deixadas pelos processos de Regressão e Transgressão Marinha; e a terceira por erosão diferencial nos tabuleiros sedimentares. Quanto às suas formas geométricas, predominam as do tipo Dendrítico, como as de Macabu, Saudade, Brejo Grande; mas também se observam lagoas com geometria Alongada e Circular/Oval, como as do Campelo e Arisco, respectivamente (ALVES et alli, 2013; ALVES et alli, 2015). Os divisores de água das bacias de drenagem são definidos a partir da topografia do terreno, com limites demarcados, tradicionalmente, utilizando-se de cartas topográficas. Ressalta-se que dadas às condições estruturais do substrato geológico, as águas superficiais podem ser transferidas de uma bacia para outra, podendo haver necessidade de fazer correções em Trabalhos de Campo (COELHO NETTO e AVELAR, 1996). Nesta pesquisa, a bacia de drenagem do Sistema Campelo foi delimitada automaticamente com a ferramenta ArcHydro, incorporada ao Software ArcGIS versão 10.2. Para isso, foi empregada uma série de procedimentos, que após serem executados, obteve-se o recorte demarcado. Santana (2003) destaca que uma bacia de drenagem pode conter um número variado de sub-bacias, determinado em função das características da área, dos recursos disponíveis e dos objetivos da subdivisão, como no Sistema Campelo. Bertoni e Lombardi Neto (1993) sugerem que para realizar estudos hidrológicos devem ser usadas escalas que permitam determinar sub-bacias de aproximadamente 25 km² de área, já para o planejamento conservacionista, entre 10 e 50 km². Esta análise é um desdobramento do Trabalho de Conclusão de Curso, que nesta etapa consiste em abordar as técnicas que possibilitam delimitar os divisores de água de bacias de drenagem de lagoas, quando localizadas em relevo de planície. O que justifica este estudo é escassez de trabalhos acerca do tema. Desta forma, o objetivo central da pesquisa foi apresentar uma proposta de delimitação de bacias de drenagem em áreas de planície costeira, entendidas geomorfologicamente como regiões onde predominam os processos de deposição de materiais (água e sedimentos), proveniente de áreas continentais e marinhas, e por isso difícil de estabelecer seus divisores de águas.

Material e métodos

A abordagem sistêmica empregada nesta pesquisa foi desenvolvida de acordo com os trabalhos produzidos por Bertalanffy (1968), Bertrand (1968), Christofoletti (1999) e Cunha e Freitas (2004). Adotou-se esta linha teórica por considerá-la adequada para realizar estudos que visem à integração de bacias localizadas em diferentes compartimentos geológicos, como a bacia do Sistema Campelo. Para isso, priorizou-se analisar os aspectos geomorfológicos observados em sua paisagem. A pesquisa pautou-se no método da Análise Ambiental, entendendo que ele busca compreender o ambiente em sua totalidade, o que possibilita observar as inter-relações dos elementos dispostos na paisagem a partir da articulação de escalas, revelando detalhes do objeto a ser representado. Esta metodologia permite correlacionar fenômenos espaciais, dentre os quais, destacam-se os de localização, extensão, proximidade, continuidade e frequência, o que possibilita serem estudados logicamente. Desta forma, é possível identificar e classificar os fenômenos espaciais baseando-se em suas particularidades, semelhanças, diferenças e afinidades. Isto permite analisá-los de forma complexa, utilizando-se de seus atributos físicos, relações funcionais, espaciais e temporais (MIRO, 2009). O método utiliza um conjunto de técnicas e procedimentos, que associado ao uso das geotecnologias, permite analisar o ambiente de modo integrado (XAVIER DA SILVA, 1992). Nesta pesquisa, ele corresponde a um conjunto de expressões lógicas que integram dados ambientais em escalas de análise distintas, partindo-se de dados georreferenciados para elevá-los a um nível de síntese ou representação de fenômenos presentes no espaço geográfico (ALVES, 2016). Para o desenvolvimento do trabalho foram analisados livros, periódicos, teses, monografias, anais de congressos, informações coletadas em Trabalhos de Campo, imagem de radar (SRTM), cartas topográficas e o Banco de Dados do projeto O novo mapa da Ecorregião de São Tomé: Lagoa. O Software ArcGIS versão 10.2 foi utilizado para elaborar os produtos cartográficos no formato de mapas temáticos. Todos os dados cartográficos foram ajustados para a projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), Datum Vertical WGS 84 e Fuso 24K. Estas configurações foram estabelecidas para que todos os mapas tivessem o mesmo padrão cartográfico. Para definir automaticamente a bacia de drenagem do Sistema Campelo e as sub-bacias que a integram, foi utilizada como referência, além do Software ArcGIS, a imagem do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) da área estudada, disponibilizada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE, 2011). Em seguida, com a imagem devidamente configurada (Sistema de Coordenadas Planas, Datum e Fuso) deu-se início ao processo de delimitação através do menu Terrian Preprocessing da ferramenta ArcHydro, acompanhado dos comandos: Fill Sinks, Flow Direction, Flow Accumulation, Stream Definition, Stream Segmentation, Catchment Grid Delineation, Catchment Polygon Processing, Drainage Line Processing, Adjoint Catchment Processing, Drainage Point Processing, Batch Point Generation e Batch Watershed Delineation. Após executar estes procedimentos, obteve-se a delimitação da bacia, seguida de suas sub-bacias. De modo preliminar, obteve-se a primeira compartimentação das bacias. Na sequência, foi necessário realizar correções manuais nos limites sul e leste, pois eles localizam-se em áreas de planície, o que dificultou a delimitação automática. Estas correções se deram com base nas curvas de nível geradas com dois metros de equidistância, dados altimétricos coletados em campo e cartas topográficas disponibilizadas pelo Instituto de Geografia e Estatísticas (IBGE, 1980). Com a bacia segmentada em 16 sub-bacias, foi possível observar suas primeiras características físicas (divisores de água e direção da drenagem) e geométricas (forma, perímetro e área), considerados como parâmetros básicos e importantes para realizar qualquer análise geomorfológica.

Resultado e discussão

Martin et al. (1997) ao analisarem os aspectos geológicos do delta do rio Paraíba do Sul, dizem que sua construção é marcada por depósitos sedimentares de origem terrestre, datados da Era Cenozóica, no Período Terciário (entre 65 e 2 milhões de anos A.P.) e Fluviomarinhos datados do Período Quaternário (10.000 A.P. até os dias atuais). Eles modelaram o relevo costeiro o dividindo em sete Estádios de evolução. Na Figura 1 observa-se o 5º Estádio, no qual é possível notar a lagoa do Campelo e suas conexões com o sistema hidrológico à montante. Figura 1 - Estádio 5: Formação relativa ao período 5.100 – 4.200 anos A.P. Fonte: Adaptado de Martin et alli, 1997. Após ser delimitada, a bacia do Sistema Campelo apresentou área total de 75.649 ha e perímetro de 189,56 km. No que diz respeito aos aspectos geológicos, eles encontram-se distribuídos por cinco unidades: Sedimentos Fluviais (7,28%); Sedimentos Litorâneos (11,13%); Formação Barreiras (66,92%); Unidade São Fidélis (4,23%) e Unidade Bela Joana (2,74%). Na bacia, 7,70% da área é ocupada por lagoas, localizadas sobre os sedimentos litorâneos, fluviais e, principalmente, nos depósitos de Formação Barreiras, como se vê na Figura 2. Figura 2 – Geologia da bacia de drenagem do Sistema Campelo Fonte: Adaptado de Alves, 2016. Para Alves (2016), o relevo do Sistema Campelo é condicionado por sua estrutura geológica. A dinâmica nele existente faz mover matéria e energia na bacia e como se observa na Figura 2 é composto fisicamente por tabuleiros, planície, lagoas e canais, responsáveis por direcionarem as águas do continente para o mar. Coelho Netto (2008), ao estudar a hidrologia regional, diz que ela se caracteriza por apresentar um Balanço Hídrico negativo o ano inteiro. Ressalta-se, que os corpos hídricos contidos nesta área são objetos geográficos com relevância ambiental e econômica, principalmente, na produção de alimentos, abastecimento de água e geração de trabalho e renda para a população que reside na bacia. Guerra e Guerra (2008) ao definirem o conceito de lagoas, dizem que elas são depressões que apresentam variadas formas geométricas, profundidade pequena e que podem contém água doce ou salgada. Além disso, são consideradas como lagos de menor profundidade em relação ao seu perímetro. Algumas são temporárias, existindo somente no período chuvoso e outras perenes, quando são objetos permanentes nas paisagens. A flutuação da lâmina d’água (espelho d’água) e da coluna d’água (profundidade) das lagoas é função do balanço hídrico da região, ou seja, da sua interação com a Atmosfera (precipitação e evapotranspiração); com as águas superficiais (quando alimentadas e/ou drenadas por rios) e águas subsuperficiais (lençol freático e/ou aquíferos). Além disto, Esteves (1998) ressalta que estes fatores controlam a composição de suas águas, que podem ser mais ou menos ricas em sais, ácidos dissolvidos, minerais diversos e material orgânico. A Figura 3 apresenta um modelo que visa o melhor entendimento sobre o objeto geográfico “lagoa”. Ele contribui para dirimir as dúvidas acerca do conceito, visto que pode haver confusão entre o que é espelho d’água e o que é lagoa. Figura 3 – Modelo simplificado de um perfil lagunar Fonte: Elaborado pelos autores. A Figura 3 especifica os atributos espaciais que compõem um sistema lagunar: Alinhamento de Orla, Espelho d’água e Planície de Inundação. Em condições naturais, a lâmina d’água e a profundidade das lagoas se alteram de acordo com as condições hidrogeomorfológicas regionais reinantes, podendo apresentar variações de área e comprimento. Já os limites das lagoas (margens) são menos flexíveis no tempo e no espaço. Eles são determinados através do Alinhamento de Orla, estabelecidos por estudos da paisagem que consideram os pulsos de variação do Nível Máximo da água, marcado em monitoramentos no campo e informações oriundas de mapas diversos. Sobre as dificuldades de situar os limites nas paisagens, Bertrand (1968) diz que as massas vegetais podem resolver o problema, pois elas se comportam como síntese do meio. Por isso, para o estabelecimento dos limites das áreas de lagoas em planícies, devem-se analisar as características da vegetação, seu comportamento nos solos e as alterações antrópicas localizadas no entorno dos corpos hídricos. O Espelho D’água e a Profundidade são atributos bastante variáveis nas lagoas. Sua extensão está relacionada ao balanço hídrico regional e as conexões que o sistema lacustre apresenta com as águas subsuperficiais e com outros corpos hídricos (canais naturais, artificiais e o mar). Dessa forma, as informações sobre estas variáveis devem ser ponderadas observando esses elementos, pois a variação do espelho d’água das lagoas nem sempre é diretamente correlacionada a apenas um deles, como o que foi relatado no trabalho de Alves (2016), que ao estudar a variação dos espelhos d’água das lagoas do Sistema Campelo, verificou que entre os anos de 2006 e 2015 eles apresentaram correlações não significativas com os índices pluviométricos. A água subterrânea, também é um fator relevante na análise hidrológica de lagoas, onde a profundidade e o nível do lençol freático podem ser alterados pela situação climática. Leinz e Amaral (1987) dizem que o tempo de recarga do lençol freático é função do tipo de relevo, da porosidade do solo e da precipitação atmosférica. Estes fatores determinam o movimento da água no solo (infiltração e percolação) e a variação da Linha Freática no relevo. Desta forma, o afloramento de águas subterrâneas é percebido de diferentes formas, por exemplo, quando não chove por muito tempo e o espelho d’água das lagoas não diminui, ou quando chove torrencialmente e ele não aumenta rapidamente. As Planícies de Inundação de lagoas são justapostas aos corpos lênticos, iniciando-se a partir da linha de Alinhamento de Orla. Localizadas acima do nível das lagoas, elas apresentam pequena variação altimétrica em relação ao relevo adjacente. Para Guerra e Guerra (2008), elas são superfícies geralmente planas ou suavemente onduladas, o que lhes conferem certa monotonia morfológica e fertilidade do solo. Geologicamente são constituídas de material recente, onde predominam os processos de deposição, quando comparados aos de agradação do relevo. Porém, para melhor compreender os processos referentes às lagoas é necessário observá-las em escalas que as individualizem em bacias de drenagem. Assim, o Sistema Campelo foi dividido em 16 sub-bacias, referente às suas 17 lagoas. O intuito de segmentá-lo em sub-bacias foi elevar as informações a um nível superior de análise, visto que, ao observá-las numa escala com maiores detalhes, garante-se a confiabilidade dos elementos examinados. Destaca-se que no decorrer dos procedimentos, as técnicas de demarcação automática não foram suficientes para estabelecer corretamente os limites sul e leste da bacia, ambos localizados em área de planície costeira, sendo necessário Trabalho de Campo complementar. Além disso, no procedimento de compartimentação, não foi possível delimitar os divisores de água entre as sub-bacias das lagoas do Campelo e do Arisco, isso se deu devido a sua localização no substrato geológico de origem fluvial. Figura 4 – Bacia e sub-bacias de drenagem do Sistema Campelo Fonte: Elaborado pelos autores. Na Figura 4, nota-se que nas sub-bacias as linhas divisórias correspondem às formas apresentadas pelos corpos hídricos, ou seja, há forte correlação entre as áreas das lagoas com suas bacias. Assim, vê-se que as maiores lagoas exibem as maiores áreas de contribuição. Para mais, observa-se que o fluxo preferencial de matéria (água) é direcionado para a sub-bacia das lagoas do Campelo/Arisco, ocasionados pela diferença altimétrica entre os tabuleiros e a planície. Onde o ponto mais elevado do relevo alcança 160 metros de altitude, enquanto que a foz da bacia está a 2 metros, determinando a direção dos fluxos hídricos nas sub-bacias.

Imagem que ilustra a formação da planície costeira e a conexão da lagoa do Campelo com o sistema hidrológico à montante.


Mapa geológico que visa ilustrar a bacia de drenagem do Sistema Campelo.


A Figura 3 especifica os atributos espaciais que compõem um sistema lagunar: Alinhamento de Orla, Espelho d’água e Planície de Inundação.


Mapa que ilustra as sub-bacias

Considerações Finais

Processos de compartimentação utilizando a Teoria dos Sistemas não devem ser considerados como um fim em si, mas somente como um meio de aproximação com a realidade geográfica. Ao analisar os processos de formação geológica da região do delta do rio Paraíba do Sul, proposta por Martin e colaboradores, foi possível obter um melhor entendimento sobre as conexões hídricas observadas na paisagem atual. Desta forma, ao observar a geomorfologia das lagoas da região foi possível concluir que há ligações entre a lagoa do Campelo, principal corpo hídrico do recorte espacial, e o complexo sistema hídrico à montante. A delimitação de bacias de drenagem em áreas de planície, usando Sistemas Geográficos de Informação (SIG), mostrou que essas ferramentas computacionais e automáticas, junto ao Método da Análise Ambiental, foram eficientes para estabelecer os divisores de água em relevo pouco acidentado. Contudo, foi necessário utilizar cartas topográficas, curvas de nível e dados coletados em Trabalhos de Campo para corrigir manualmente os limites das sub-bacias plotados automaticamente pelo sistema. Acrescenta-se que ao segmentar a bacia do Sistema Campelo em 16 sub-bacias, alcançou-se um melhor nível de detalhamento da área, devido a maior escala de observação, o que garantiu confiabilidade nas análises realizadas.

Agradecimentos

Referências

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