Autores
Lohmann, M. (UEL) ; Cunico, C. (UFPB) ; Maganhotto, R.F. (UNICENTRO)
Resumo
O presente trabalho teve como objetivo elaborar a análise físico-funcional das bacias hidrográficas do rio do Pinto e do rio Mãe Catira a partir dos parâmetros morfométricos. Utilizando-se do geoprocessamento, foram calculados tais parâmetros adotando-se como referencial metodológico as propostas apresentadas por Strahler (1957) e Christofolleti (1974) que utilizam a abordagem morfométrica para a discussão relacionada aos parâmetros lineares, areal e hipsométrico de uma bacia hidrográfica. Os resultados mostraram que as bacias apresentam as características morfométricas muito semelhantes, uma vez que a localização de ambas é próxima sendo que os condicionantes ambientais que as integram são análogos, dos quais se destacam a altimetria elevada associada a clinografia expressiva, a formação pedológica e os elevados índices de pluviosidade registrados.
Palavras chaves
Bacia hidrográfica; Morfometria; Geoprocessament
Introdução
O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica é função de suas características geomorfológicas (forma, relevo, área, rede de drenagem, dentre outros) e do tipo da cobertura vegetal (LIMA, 1986). Desse modo, as características físicas e bióticas de uma bacia possuem importante papel nos processos do ciclo hidrológico, influenciando, dentre outros, a infiltração, a quantidade de água produzida como deflúvio, a evapotranspiração e os escoamentos superficial e sub-superficial. A análise e caracterização da morfometria de uma bacia hidrográfica é um dos primeiros e mais comuns procedimentos executados em análises hidrogeomorfológicas, e possui como objetivo esclarecer questões ligadas ao entendimento da dinâmica ambiental da bacia e por consequência de uma determinada região. Segundo Antonelli e Thomaz (2007), a combinação dos diversos parâmetros morfométricos permite a diferenciação de áreas homogêneas, podendo revelar indicadores físicos específicos para um determinado local, de forma a qualificar até mesmo as alterações ambientais. Neste sentido, possui relevância ainda nos estudos sobre fragilidade/vulnerabilidade ambiental em bacias hidrográficas. Em Collares (2000) pode ser verificada uma revisão sobre variáveis morfométricas e sua aplicabilidade. O mesmo autor comenta ainda que a rede de drenagem pode ser considerada como um geoindicador das alterações ocorridas no interior da bacia, refletindo as mudanças na sua composição, na forma ou na quantidade de canais, condicionadas por processos naturais ou por atividades antrópicas recentes. Sendo assim, em função da crescente necessidade de preservação, de recuperação e da utilização adequada dos recursos hídricos, é de fundamental importância o conhecimento das variadas formas de se estudá-los. Neste sentido, o recorte espacial que vem sendo bastante utilizado nas chamadas ciências ambientais é aquele que considera como unidade de análise a bacia hidrográfica. De acordo com Botelho (1999, p. 269), a bacia hidrográfica ou bacia de drenagem é a “área da superfície terrestre drenada por um rio principal e seus tributários, sendo limitada pelos divisores de água”. Fendrich et al. (1997), argumenta que é praticamente impossível planejar, projetar, construir ou manter medidas de conservação e controle nas bacias hidrográficas sem levar em consideração aspectos relacionados à erosão. Grandes avanços em todo o país já foram obtidos nesse campo de pesquisa, principalmente com trabalhos de cunho científico que se utilizaram de diferentes metodologias para alcançar os objetivos propostos. Todas essas informações devem ser utilizadas da melhor forma com vistas ao correto planejamento e manejo das bacias hidrográficas. Dessa forma, o presente trabalho justifica-se na medida em que os estudos relacionados com as drenagens fluviais sempre possuíram função relevante na Geomorfologia e a análise da rede hidrográfica pode levar à compreensão e à elucidação de numerosas questões geomorfológicas, pois os cursos de água constituem processo morfogenético dos mais ativos na esculturação da paisagem terrestre. Sendo assim, optou-se em adotar a abordagem morfométrica neste estudo já que é uma técnica a partir da qual se pode inferir informações sobre a rede de drenagem, bem como em relação a dinâmica associada aos demais elementos do meio físico. Diante do contexto apresentado, a pesquisa tem por objetivo principal elaborar a análise físico-funcional das bacias hidrográficas do rio do Pinto e do rio Mãe Catira (Figura 1), localizadas no município de Morretes, o qual está situado na região fisiográfica do litoral do estado do Paraná. Para esse artigo a bacia hidrográfica será tratado como BH.
Material e métodos
Para a realização deste trabalho, adotaram-se como referencial metodológico as propostas apresentadas por Strahler (1957) e Christofolleti (1974) que utilizam a abordagem morfométrica para a discussão relacionada aos parâmetros lineares, areal e hipsométrico de uma bacia hidrográfica. Inicialmente foi elaborada a hierarquização proposta por Strahler (1957). Após elaborada a hierarquização foram calculados os parâmetros morfométricos, divididos em: i) Parâmetros Lineares; ii) Parâmetros Areais; iii) Parâmetros Hipsométricos; Os parâmetros morfométricos referentes à análise linear da rede de drenagem englobam os índices e relações da rede hidrográfica, cujas medições são efetuadas ao longo das linhas de escoamento (CHRISTOFOLETTI, 1974). Alguns dos parâmetros mais comumente utilizados e também adotados neste trabalho estão especificados a seguir. • Comprimento Total da Rede de Drenagem (Lt), Comprimento Total dos Canais por Ordem de Ramificação (Li) e Comprimento Médio dos Canais por Ordem de Ramificação (Lmi) Estas variáveis dimensionais podem ser expressas em quilômetros (km) ou metros (m) e permitem uma avaliação primária de modificações (redução ou aumento) na extensão de caminhos para o escoamento linear das águas em uma bacia (COLLARES, 2000). O comprimento médio dos canais é caracterizado pela razão entre seu comprimento total e o número total dos canais desta ordem. É expressa pela equação: Lmi = Li/Ni • Relação de Bifurcação (Rb) Para Strahler (1957), a razão de bifurcação é altamente estável e mostra pequenas taxas de variação de uma região para outra, exceto em áreas com forte controle estrutural. A expressão desta relação é dada por: Rb = Nu/ Nu+1 Onde, Rb = Relação de Bifurcação; Nu = Número de segmentos de determinada ordem; Nu+1 = Número de segmentos da ordem imediatamente superior. • Relação entre o Comprimento Médio dos Canais de cada Ordem (RLm) Esta relação pode ser expressa segundo a equação: RLm = Lm/ Lmu-1 Onde: RLm = Relação entre os comprimentos médios dos canais; Lm = Comprimento médio dos canais de determinada ordem; Lmu-1 = Comprimento dos canais de ordem imediatamente inferior. • Extensão do Percurso Superficial (Eps) É expresso por: Eps = 1/2Dd Onde: Eps = Extensão do Percurso Superficial; Dd = Densidade de drenagem. Os parâmetros morfométricos referentes a análise areal das bacias hidrográficas adotados na pesquisa foram: • Índice de Compacidade (Kc) Este índice adimensional é dependente apenas da forma da bacia e resulta da razão entre o perímetro e a área da mesma. É expresso por: Kc = P/2 √π.A • Densidade de Drenagem (Dd) A densidade de drenagem correlaciona o comprimento total dos canais de escoamento com a área da bacia hidrográfica. É assim expressa: Dd = Lt/A •Densidade Hidrográfica (Dh) É a relação entre o número de rios ou cursos de água e a área da bacia. A sua expressão matemática é: Dh = N/A • Coeficiente de Manutenção (Cm) Representa a área mínima em uma bacia para manter em funcionamento um metro de canal de escoamento e varia em função da oscilação da densidade de drenagem. É calculado por Cm =1/Dd x 1000 Os parâmetros morfométricos referentes a análise hipsométrica adotados na pesquisa foram: • Amplitude Altimétrica Máxima da Bacia (Hm) Corresponde à diferença em metros entre a altitude do ponto mais alto da (maior cota) e a altitude de desembocadura (menor cota) da bacia. • Relação de Relevo (Rr) Esta variável é representativa da movimentação topográfica da área e controla boa parte da velocidade de escoamento superficial afetando, portanto, o tempo que leva a água da chuva para se concentrar nos leitos fluviais que constituem a rede de drenagem. É assim calculada: Rr= Hm/ Lb Onde, Rr = Relação de relevo; Hm = Amplitude altimétrica; Lb = Comprimento do eixo da bacia. Com os parâmetros calculados, foram feitas as análises e correlações com dados de deflúvio, precipitação, evapotranspiração, índice de escoamento e de cobertura das bacias adquiridos junto ao Atlas do Águas Paraná.
Resultado e discussão
As bacias hidrográficas estudadas apresentam características físico-funcionais muito semelhantes, principalmente em função da proximidade geográfica, estando submetidas as mesmas condições físicas. Nas Tabelas 01, 02 e 03 são apresentados os resultados encontrados para cada uma das BHs em análise. As BHs do rio do Pinto e do rio Mãe Catira podem ser classificadas como recortes geográficos pequenos, principalmente quando comparadas as demais BHs de drenagens que compõem o litoral paranaense, uma vez que as áreas das mesmas são respectivamente 87.65 km2 e 71.41 km2. Quanto ao perímetro os valores encontrados são: 60,84km e 44,15km para as BHs do rio do Pinto do rio Mãe Catira respectivamente.A forma da BH é determinada por índices que relacionam com formas geométricas conhecidas, como o coeficiente de compacidade (Kc). Se o resultado encontrado for menor que 1 será achatadas nos lados, maior que 1 alongada e igual a 1, forma circular. Com base nesta constatação, comparando-se as BHs em questão, pode-se inferir que a BH do rio do Pinto (Kc 1.83) possui forma mais alongada, enquanto que a do rio Mãe Catira (Kc 1.47), mesmo apresentando valor superior a 1, possui formato mais circular. A análise da forma superficial da BH é relevante, pois é possível inferir questões a cerca do tempo necessário para que toda a área contribua para a saída de água e sedimentos após uma precipitação. De acordo com Villela e Mattos (1975), quanto maior o tempo de concentração de água da chuva, menor a vazão máxima de enchente, se mantidas constantes as outras características.Portanto, considerando-se os valores encontrados para os índices de compacidade (1,83 e 1,47 para as bacias do rio do Pinto e Mãe Catira respectivamente) ou forma da BH, pode-se afirmar que a BH do rio do Pinto apresenta maior tempo de concentração de água da chuva, consequentemente possui menor concentração do deflúvio e menor risco de enchentes nas condições normais de precipitação. Enquanto que a situação contrária é constatada na BH do rio Mãe Catira.O sistema de drenagem das duas bacias estudadas possuem ramificação de quinta ordem de hierarquia, com padrão de drenagem dendrítico, indicando que o sistema de drenagem é bastante ramificado. A densidade de drenagem é um fator importante na indicação do grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, pois esses valores ajudam substancialmente o planejamento do manejo da BH. Para o rio do Pinto o valor encontrado é de 3.19 km/km2, enquanto que para o rio Mãe Catira é de 3.83 km/km2. Os valores indicam que as BHs são bem drenadas. Valores baixos de densidade de drenagem estão geralmente associados a regiões de rochas permeáveis e de regime pluviométrico caracterizado por chuvas de baixa intensidade ou pouca concentração da precipitação.Inversamente à densidade de drenagem tem-se o coeficiente de manutenção que, segundo Schumm (1956) apud Chistofoletti (1974), é um dos valores numéricos mais importantes para a caracterização de um sistema de drenagem, pois tem uma ligação com os canais de primeira ordem, que são os fornecedores da água que mantém o canal principal. Para as bacias foram obtidos os valores de 313,85 e 260,89 m²/m respectivamente. Relacionando com a densidade de drenagem é possível afirmar que o rio possui uma boa capacidade de manutenção de um metro de canal fluvial. É importante salientar que a formação geológica da área de estudo é composta por substratos rochosos mais resistentes aos processos intempéricos, que por sua vez, possibilitam a formação de canais pluviais. Isso se intensifica também em razão dos grandes índices pluviométricos registrados na Serra do Mar. Além das bacias serem bem drenadas, apresentam uma alta capacidade de gerar novos cursos d’água. Essa afirmação é possível a partir da análise dos resultados do cálculo da densidade hidrográfica, sendo de 4,27 e 4,92 canais/km² paras as BHs dos rios do Pinto e Mãe Catira respectivamente. A região litorânea apresenta os índices pluviométricos mais expressivos registrados no estado do Paraná, superando 2.000 mm de chuva. Considerando-se a sazonalidade das chuvas, percebe-se claramente a abundância de pluviosidade no período de verão, o que desencadeia processos modificadores das formas de relevo, como os movimentos de massa e erosão, contribuindo consideravelmente para o assoreamento dos canais hídricos. Outro fator que deve ser considerado quando se analisa a densidade de drenagem e até mesmo a densidade hidrográfica (capacidade de geração de novos canais hídricos) é a declividade. Isso se explica pela influência que a inclinação do relevo associada a precipitação e ao deflúvio exerce, sobretudo, no aumento da velocidade do escoamento superficial, reduzindo a possibilidade da infiltração de água no solo. Nas BHs estudadas, a declividade é acentuada, porém a mesma é atenuada em função da cobertura vegetal bastante densa, a qual acaba exercendo função hidrológica de interceptação e redistribuição da água da chuva. Para reiterar tal afirmação, basta verificar ainda o índice de cobertura da bacia, que tem valores de 0,97 e 0,98 para as BHs do rio do Pinto e Mãe Catira respectivamente. A altitude, quantificada neste trabalho como a amplitude altimétrica, teve variação nas duas BHs. Na BH do rio do Pinto a amplitude foi de 1356m e na BH Mãe Catira foi de 1420m. Dessa forma, infere-se que a altitude média da BH está em torno de 950m. As altitudes elevadas tendem a receber maior quantidade de precipitação, além da perda de água ser menor. Nessas regiões, a precipitação normalmente excede a evapotranspiração, ocasionando, dessa forma, um suprimento de água que mantém o abastecimento regular dos aqüíferos responsáveis pelas nascentes dos cursos d´água (CASTRO e LOPES, 2001).A precipitação média anual para as BHs em estudo, de acordo com o Atlas da SUDERHSA (2000), é de 2.250 mm/ano. Elaborando-se o cálculo da evapotranspiração para as bacias em estudo, obteve-se 1336.13 e 1335.85mm/H (Tabela 3) para as bacias do rio do Pinto e Mãe Catira. Sendo assim, contata-se que aproximadamente 60% da precipitação participam do processo de evapotranspiração, sendo que os 40% restantes, aproximadamente 915 mm, tornam-se escoamento superficial e podem vir a caracterizar processos erosivos, principalmente nos setores das bacias próximos as nascentes, onde se encontram as declividades mais acentuadas. Comparações diretas entre a evapotrasnpiração e a descarga das duas BHs com o uso do solo também podem ser elaboradas já que as duas apresentam o mesmo índice de precipitação (SUDERHSA 2000). A razão descarga/precipitação permite comparar as duas BH já que as mesmas possuem características muito semelhantes, tanto do ponto de vista morfológico, quanto de uso do solo e outras variáveis do meio físico. Sendo assim, pode-se inferir que uma BH mais desmatada apresenta maior relação descarga/precipitação, indicando que o desmatamento resulta em aumento na percentagem da precipitação que deixa a BH em forma de descarga. A relação evapotranspiração/precipitação apresenta relação contrária, pois esta é complementar a relação descarga/precipitação, ou seja, a precipitação é a soma da descarga e da evapotranspiração ao final de um ano hidrológico. As BHs em análise apresentam as características morfométricas muito semelhantes, uma vez que a localização de ambas é próxima e como já foi apresentado os condicionantes ambientais que as integram são análogos, dos quais se destacam a altimetria elevada associada a clinografia expressiva, a formação pedológica e os elevados índices de pluviosidade registrados. Em função das características físicas da área de estudo, pode-se afirmar que um dos elementos mais importantes da constituição da paisagem local é a vegetação, pois se apresenta bastante preservada, principalmente nas encostas da Serra do Mar, assim, a densidade da cobertura vegetal se traduz em fator de proteção contra possíveis processos morfogenéticos, tornando-se imperativo a preservação da mesma.
Figura 1 – Localização das Bacias Hidrografias dos Rios do Pinto e Mãe Catira no Complexo Hídrico da Baía de Antonina e de Paranaguá – PR
Tabela 1 - Morfometria da bacia do rio do Pinto Tabela 2 - Morfometria da bacia do rio Mãe Catira.
Tabela 3 - Morfometria da bacia do rio do Pinto e Mãe Catira
Considerações Finais
A análise morfométrica da rede de drenagem em BHs tem grande importância no estudo da Geomorfologia, pois conduz à análises dos processos morfogenéticos ligados a hidrologia, e que alteram a paisagem em diferentes escalas. Analisar os parâmetros sugeridos pela metodologia de análise morfométrica da rede de drenagem, possibilita inferir questões a cerca das características geológicas, geomorfológicas e pedológicas da BH do rio do Pinto e do rio Mãe Catira, podendo servir também como base para o planejamento do uso e ocupação do solo. Isso se justifica, uma vez que, é necessário adequar a utilização do meio as características físicas já existentes. É importante salientar que a integração entre Sistemas de Informações Geográficas na análise morfométrica permite maior agilidade e precisão na determinação dos parâmetros necessários.
Agradecimentos
Referências
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CASTRO, P.; LOPES, J. D. S. Recuperação e conservação de nascentes. Viçosa, MG: CPT, 2001.
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FENDRICH, R. et al Drenagem e Controle da Erosão Urbana. 4º Edição. Curitiba: Champanhat, 1997. 486 p
GUERRA, A. J. T.; SILVA, A. S da; BOTELHO, R. G. M. Erosão e conservação dos solos: conceitos, temas e aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1999.
LIMA, W.P. Princípios de hidrologia florestal para o manejo de bacias hidrográficas . São Paulo: Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 1986. 242p.
SCHUMM, S. A. Evolution of drainage, systems and slopes in badlands of Perth Amboy. New Jersey: Geol. Soc. America Bulletin, 1956, v.67, p.597-646.
VILLELA, S. M. & MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975.