COMPARTIMENTAÇÃO GEOMORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO JACAQUÁ, ALEGRETE, RS.

Autores

Serres Luiz, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA) ; Trentin, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA)

Resumo

Foi trabalho foi realizado na bacia hidrográfica do arroio Jacaquá, no oeste do estado do Rio Grande do Sul, em Alegrete. Foi elaborado uma análise digital do relevo, um estudo geomorfométrico. Metodologia utilizada foi a adaptação da proposta de Silveira & Silveira (2013), que é realizada através do cruzamento de informações e atributos topográficos e hierarquizados através de uma árvore de decisão baseada em valores pré-definidos, com base em conhecimento da área que é o mapeamento geomorfométrico automatizado. A classificação foi realizada no cruzamento de informações por meio do uso de um SIG, onde foram empregadas diferentes variáveis como: altimetria, declividade, perfil de curvatura e plano de curvatura. A base cartográfica utilizada para o Modelo Digital de Elevação foram os dados de Radar SRTM. A partir da definição do MDE, foram processadas as demais variáveis para a compartimentação geomorfométrica. As técnicas de geoprocessamento determinaram as formas de relevo, elaborando-se a compartimentação geomorfométricas com 12 unidades de relevo.

Palavras chaves

Bacia hidrográfica; Relevo; Geomorfometria

Introdução

Os estudos de formas e variações de relevo, são importantes para o entendimento da distribuição da vegetação, além disso é o elemento essencial da geomorfologia. Tais estudos vêm acontecendo pela busca de um melhor entendimento das variações terrestres, bem como suas modificações. Para Guadagnin (2014) o estudo das formas de relevo busca uma compreensão dos processos e fenômenos integrados nestas formas. Com o uso dos Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) e de Modelos Digitais de Elevação (MDEs) pode-se estudar e compreender as formações de relevo e suas distribuições em suas respectivas áreas, visto que estes modelos e ferramentas proporcionam maior dinâmica nas análises espaciais. Os estudos sobre os elementos que contribuem para o modelado do relevo utilizando MDE, são cada vez mais frequentes, na qual pode-se destacar os trabalhos de Wilson & Gallant (2000), Chagas (2006), Silveira et al. (2012), Silveira et al. (2013) e Guadagnin (2014), que apresentam diferentes resultados na análise digital do relevo. Para classificação do relevo Dikau (1989); Moore et al. (1991) usaram diferentes variáveis, como a declividade, plano e perfil de curvatura. Já Silveira et al. (2012) e Silveira et al. (2013) utilizaram métodos que auxiliam na exibição do relevo de um MDE, que tem como fator principal dividir em unidades de mapeamento de solos. A bacia hidrográfica é uma unidade da superfície terrestre cujas áreas funcionam como receptoras das águas da chuva, formando um curso principal que normalmente está localizado na porção de menor altitude, e seus afluentes na de maior altitude. Para Tucci (1997), a bacia hidrográfica “compõe-se de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de água que confluem até resultar em um leito único no seu exutório”. Neste trabalho a bacia hidrográfica é dividida em unidades geográficas para melhor observação da sua distribuição territorial. Para isso, baseou-se na análise de parâmetros de altimetria, declividade representando áreas planas e áreas com inclinações suficiente para o desenvolvimento de processos de dinâmica superficial, o perfil de curvatura, representando as concavidades, convexidades e o plano de curvatura representando as convergências e divergências. A área de estudo é a bacia hidrográfica do arroio Jacaquá, localizada no oeste do Rio Grande do Sul, no município de Alegrete (Figura 1), em que foi realizado uma análise digital do relevo, elaborando assim um estudo geomorfométrico.

Material e métodos

Para a classificação do relevo da bacia hidrográfica do arroio Jacaquá – RS foi adaptado a proposta de Silveira & Silveira (2013), com mapeamento geomorfométrico automatizado. A classificação foi realizada a partir do cruzamento de informações por meio do uso de um SIG, onde foram empregadas diferentes variáveis como: altimetria, declividade, perfil de curvatura e plano de curvatura. A base cartográfica utilizada para o Modelo Digital de Elevação foi a imagem de RADAR SRTM, com resolução espacial de 3 arcsen (aproximadamente 90 metros), disponível em <<earthexplorer.usgs.gov>> tendo o processamento digital elaborado com o auxílio do Software ArcGIS versão 10.1 (ESRI, 2013). Os dados altimétricos de uma bacia auxiliam no conhecimento dos locais sucessíveis a processo erosivos, sendo assim destacadas as áreas de maior e menor altitude e, desta forma, definiu-se a altitude de 135 metros como limite utilizado para a setorização das porções mais elevada para às porções menos elevadas. A partir do MDE, foram processadas as demais variáveis utilizadas para a compartimentação geomorfométricas. O mapa de declividade foi o primeiro produto derivado deste modelo, utilizando-se o processamento digital do ArcGIS 10.1, com o uso da ferramenta slope, que se baseia no polinômio de Horn (1981), para geração do produto. Definidas as declividades da bacia, utilizou-se o limite de 5% de declividade que, conforme IPT (1981) representa o limite de início dos processos erosivos sobre a vertente. Desta forma, pode-se estabelecer áreas mais planas com tendência à acumulação de sedimentos e, áreas inclinadas, com tendência a erosão. As vertentes podem possuir inclinação horizontal ou até mesmo ser determinada pela curvatura no plano ou perfil. A curvatura pode ser convergente ou divergente de acordo com o terreno que se encontra, e também se relacionar ao perfil de curvatura, podendo ser côncavo ou convexo. O estudo das curvaturas das vertentes em SIG baseia se pelo valor numérico do raster processado a partir do MDE com o auxílio da ferramenta curvature do ArcGIS 10.1. No perfil de curvatura, os valores positivos representam curvaturas em côncavas e os valores negativos representam curvaturas convexas. O plano de curvatura é semelhante porém os valores positivos representam curvaturas divergentes e os valores negativos representam curvaturas convergentes. Após a definição dos quatro modelos (altimetria, declividade, plano de curvatura e perfil de curvatura) para a elaboração da compartimentação geomorfométrica. Possuindo valores pré-definidos e combinados através do ArcGIS 10.1, com a ferramenta Combine, resultando em doze (12) unidades geomorfométricas.

Resultado e discussão

No presente trabalho foram levantados dados de altitude, declividade, perfil e plano de curvatura. Os diferentes atributos utilizados para a identificação das doze (12) unidades geomorfométrias, diferenciam-se inicialmente quanto a média da altitude na área de estudo. Tendo em vista que o estudo da declividade na caracterização do relevo é um dos mais utilizados, pois estabelece processos morfogenéticos, onde atuam no movimento ou escoamento superficial da água, temos a segunda diferenciação, que apresentam áreas de deposição (área com declividade <5%) e áreas de erosão (declividades >5%). Quanto às curvaturas em plano e perfil, a curvatura no perfil é a taxa de variação da declividade na direção do aspecto enquanto a curvatura no plano é a taxa de variação da declividade na direção ortogonal a do aspecto (MENDIONDO et. al, 1998). O perfil de curvatura é importante para caracterizar mudanças na velocidade do fluxo da água e processos relacionados ao transporte de sedimentos, enquanto que o plano de curvatura demonstra a propensão da água a convergir ou divergir no terreno (GALLANT e WILSON, 2000). A partir dos dados levantados, foram definidas 12 unidades geomorfometricas na Bacia Hidrográfica do Arroio Jacaquá em Alegrete/RS, que estão apresentadas no gráfico 1 e na Figura 2. A unidade 1, localiza-se predominantemente na porção de montante da bacia hidrográfica associando-se às cabeceiras de drenagem. Como características geomorfométricas, apresentam altitudes acima da média da bacia (135metros), as declividades são superiores à 5% e o plano curvatura é convergente. Esta unidade ocupa 38,81 km², o que representa 11,66% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 2, localiza-se predominantemente no alto curso da bacia e com menor intensificação no médio curso, apresentam altitudes acima da média da bacia, tendo declividade superiores à 5%, plano curvatura divergente e perfil de curvatura côncavo. Esta unidade ocupa 15,17 km², o que representa 4,56% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 3, localiza-se predominantemente nas porções do alto curso, médio e baixo curso da bacia. Caracteriza-se pela altitude maior que 135 m, declividade maior que 5%, plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura convexo. Esta unidade ocupa 35,34 km², o que representa 10,62% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 4, localiza-se predominantemente no alto e médio curso, ocorre nos topos de vertentes tendo declividade inferior a 5% e plano de curvatura convergente, e caracteriza-se pela altitude superior a 135 m. Esta unidade ocupa 35,41km², o que representa 10,64% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 5, localiza-se predominantemente no alto e médio curso e com pouca expressão no baixo curso, declividade superior a 5%, plano de curvatura divergente e perfil de curvatura côncavo. Esta unidade ocupa 9,98km², o que representa 3% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 6, localiza-se predominantemente alto e médio curso da bacia, com declividade inferior a 5% possível a ocorrência de processos erosivos, e o plano curvatura é divergente e perfil de curvatura convexo. Esta unidade ocupa 28,77km², o que representa 8,65% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 7, localiza-se predominantemente no médio e baixo curso. As altitudes inferiores à média (135 m), o plano de curvatura é convergente e a declividade superior a 5%. Esta unidade ocupa 27,30km², o que representa 8,21% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 8, localiza-se predominantemente no médio e baixo curso, e com menor expressão encontra-se no alto curso próximo as drenagens, as altitudes inferiores à média, plano de curvatura é divergente, perfil de curvatura côncavo e declividade superior a 5%. Esta unidade ocupa 16,40km², o que represente 4,93% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 9, localiza-se predominantemente no médio e baixo curso, tendo sua declividade superior a 5% e seu plano de curvatura é divergente e perfil de curvatura convexo, altitude inferior à média. Esta unidade ocupa 17,67km², o que representa 5,31% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 10, localiza-se predominantemente no baixo curso, tendo expressão também no médio curso. Estende-se pelo curso principal do Arroio, tendo declividade inferior a 5% e tendo plano de curvatura convergente. Esta unidade ocupa 67,71km², o que representa 20,35% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 11, localiza-se predominantemente no baixo curso, porém ainda existe ocorrência no médio curso. Tendo plano de curvatura divergente, perfil de curvatura côncavo e sua declividade inferior a 5%, altitude inferior a média. Esta unidade ocupa 15,49km², o que representa 4,66% da área total da bacia hidrográfica. A unidade 12, localiza-se predominantemente no baixo curso, estendendo em parte até o médio curso. Tem plano de curvatura divergente, perfil de curvatura convexo, altitude inferior a média e sua declividade inferior a 5%, pois encontra se em planície de inundação onde acaba sendo receptor das águas que escorrem de outras unidades identificadas. Esta unidade ocupa 24,64 km², o que representa 7,41% da área total da bacia hidrográfica.

Figura 1: Mapa de localização da Bacia Hidrográfica do Arroio Jacaquá


Gráfico 1: Porcentagens das unidades geomorfométricas da bacia do Arroio Jacaquá, Alegrete/RS.


Figura 2: Mapa das unidades geomorfométricas da bacia hidrográfica do Arroio Jacaquá.

Considerações Finais

A compartimentação geomorfométrica possibilita o entendimento sobre a classificação do relevo de uma bacia hidrográfica em unidades. Esta classificação é realizada a partir de parâmetros morfométricos do relevo, altitude, declividade, plano e perfil de curvatura, permitindo então a divisão da bacia em unidades. Na bacia hidrográfica do arroio Jacaquá-RS, foram definidas 12 unidades. Sendo que as unidades 10, 11 e 12 estão relacionadas a região da acumulação de água, ou seja, região mais baixa da bacia, onde destaca se as áreas mais planas, já as unidades 1, 2 e 3 são as unidades de maior altitude, inclinação e curvaturas que possibilitam escoamentos superficiais com possibilidade de desenvolvimento de processos erosivos. Frente a isso, o presente trabalho permitiu a caracterização do relevo da área de estudo em locais de maior ou menor declividade, identificando onde há maior acúmulo de água, também podendo assim entender a distribuição do relevo e das paisagens bem como os fatores ambientais e uso do solo.

Agradecimentos

Agradeço em primeiro lugar a minha Família pelo apoio de sempre, também ao meu Orientador deste trabalho Professor Dr. Romario Trentin que nunca mediu esforços para me ajudar. Agradeço ao colega Igor Knierin pela ajuda na correção de alguns detalhes neste trabalho.

Referências

CHAGAS, C. S. Mapeamento digital de solos por correlação ambiental e redes neurais em uma bacia hidrográfica no domínio de mar de morros. Viçosa, 2006.223p. (Doutorado -Universidade Federal de Viçosa– UFV).

DIKAU, R. The application of a digital relief model to landform analysis in geomorphology. In: RAPER, J. (Ed.). Three-dimensional applications in geographic information systems.New York: Taylor and Francis, p.51-77, 1989.

GALLANT, J. C.; WILSON, J. P. Primary topographic attributes. In: WILSON, J. P.; GALLANT, J. C. (Eds.). Terrain Analysis: Principles and applications. New York: John Wiley, p.51-85, 2000.

GUADAGNIN, Paula Mirela Almeida. TRENTIN, Romario. Compartimentação geomorfométrica da bacia hidrográfica do arroio Caverá – RS. Geo UERJ. Rio de Janeiro - Ano 16, nº. 25, v. 1, 1º semestre de 2014, pp.183-199

HORN, B. K. P. Hill shading and the reflectance map. Proceedings of the IEEE, n. 69, v. 01, p. 14-47, 1981.

MENDIONDO, E. M.; COLLISCHONN, W.; BULHÕES MENDES, C. A. Modelos numéricos do terreno e suas aplicações a bacias hidrográficas 2: Obtenção de atributos. In: XVII Congreso Nacional del Agua / II Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur. Anais…1998.

MOORE, I.D., GRAYSON, R.B., LADSON, A. R. Digital terrain modeling: A review of Hydrological, geomorphological an biological applications. Hydrological Processes, v. 5, p. 3-30, 1991.

SILVEIRA, C.T.; SILVEIRA, R.M.P. Classificação geomorfométrica de unidades morfológicas do relevo no estado do Paraná obtida de atributos topográficos e árvore de decisão. Anais do XV Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada. Vitória/ES. 2013.

SILVEIRA, C. T. OKA-FIORI, C.; SANTOS, L. J. C; SIRTOLI, A. E.; SILVA. Pedometria apoiada em atributos topográficos com operações de tabulação cruzada por álgebra de mapas. Revista Brasileira de Geomorfologia, v.13, n.2, p.125-137, 2012.

WILSON, J. P.; GALLANT, J. C. Digital terrain analysis, chapter 1. In: WILSON, J. P.; GALLANT, J. C. (Eds.). Terrain analysis: principles and applications. New York: John Wiley & Sons, p.1-27, 2000.