Autores
Mantovani, J. (UEM) ; Ferreira, C.C. (UFMS) ; Braz, A.M. (UFMS)
Resumo
O uso do Sistema de Informação Geográfica (SIG), associado aos modelos hidrológicos, permite a simulação do escoamento superficial espacialmente distribuído em bacias hidrográficas. Foi utilizado o método da curva-número (CN),para simular o volume total de água escoado na bacia. Para aplicação desse método foi utilizado o modelo hidrológico HEC-GeoHMS (Hydrologic Enginnering Center), desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos (U.S. Army Corps of Enginners), com objetivo de simular o escoamento superficial para Bacia Hidrográfica do Córrego do Botafogo, localizado no município de Presidente Prudente/SP. Os resultados mostraram que a distribuição quantitativa das classes de escoamento superficial teve-se com maior representatividade a classe 64 – 105 mm/mês ocupando uma área de 249,57 ha, no qual, representa 40,1% da área total da Bacia Hidrográfica do Córrego do Botafogo. Nas áreas urbanas obteve-se os maiores valores de escoamento superficial.
Palavras chaves
SIG; Curva-número; Escoamento superficial
Introdução
O mapeamento da dinâmica ambiental tem sido considerado básico para diagnósticos e prognósticos ambientais tendo em vista à extensa e continua ação antrópica e consequentemente a queda dos padrões de qualidade de vida. A ação antrópica cada vez mais visa aumentar a produtividade, seja com atividades industriais, agricultura e mineração, muitas vezes de modo desordenado e sem planejamento ambiental adequado. Segundo Tucci (2001), o escoamento superficial como um processo do ciclo hidrológico onde a água escoa na superfície de uma Bacia Hidrográfica direcionado para atingir um sistema de drenagem. Deste modo, a estimativa do escoamento superficial em Bacias Hidrográficas se faz necessária para o planejamento com execução de projetos em gerenciamento de recursos hídricos (TUCCI, 2001). Nesse sentido, justifica- se a importância de estudos de modelagem de escoamento superficial para a Bacia Hidrográfica do Córrego do Botafogo, pois, tal Bacia vem sendo incorporada de forma não planejada ao processo de desenvolvimento local e crescimento urbano do município de Presidente Prudente, contemplando grandes loteamentos habitacionais e particulares de ocupação territorial, sem contudo, atentar-se ao planejamento do uso e cobertura da terra. O mapeamento de escoamento superficial em Bacias Hidrográficas urbanas serve como um importante instrumento, indicativo de possíveis problemas socioambientais, pois, fica evidente a importância da racionalidade quanto à ocupação de determinadas áreas naturais e a preocupação que deve ser levada em consideração quanto a utilização de áreas, principalmente próximas aos cursos d’água. Além disso, cabe ressaltar a importância de estudos relacionados a esta temática, quanto a ocorrência de fenômenos tidos como “desastres naturais” em áreas urbanas, como pode acontecer com alagamentos e enchentes, fenômenos estes que estão ligados diretamente aos índices de escoamento superficial das águas. Diante desse quadro de ocupação questiona-se sobre os impactos positivos e negativos que poderão ser gerados a esse ambiente, assim, este estudo teve como objetivo realizar uma simulação do escoamento superficial espacialmente distribuído para a Bacia Hidrográfica do Córrego do Botafogo, como área experimental de análise, criando subsídios para analisar o estado de conservação da Bacia e prováveis riscos.
Material e métodos
2.1 Materiais Para a realização deste artigo foram utilizados: a carta topográfica do município de Presidente Prudente, folha SF-22-Y-B-III-1, na escala de 1:50.000 (DSG), dados de altimetria na escala de 1:10.000 (EMPLASA, 2010), imagem QuickBird banda pancromática de resolução espacial 0.63m, datada do ano de 2007, dados pedológicos na escala de 1:10.000 (CARVALHO, 1997) e dados de precipitação obtidos através da estação meteorológica da Unesp, Presidente Prudente. 2.2 Métodos Os procedimentos teóricos aplicados para a realização da modelagem do escoamento superficial espacialmente distribuído para área de estudo fundamentaram-se no modelo hidrológico Curve Number (Soil Conservation Service, 1972), apoiado nas informações de uso e cobertura da terra, tipos de solo e relevo, simulados para um dado comportamento pluviométrico implementados através de um Sistema de Informação Geográfica (SIG). O SIG utilizado para o tratamento e análise foi o software ArcGIS 10® (ESRI, 2012), com a extensão HEC-GeoHMS 5.0 (Geospatial Hydrologic Modeling Extension). O HEC-GeoHMS é um conjunto de ferramentas desenvolvido especialmente para o processamento de dados geoespaciais, criando dados de entrada para o Sistema de Modelagem Hidrológica (HEC, 2009). 2.2.1 Procedimento Operacional Para a realização da modelagem do escoamento superficial foram organizados três etapas: 1) consiste no mapeamento de uso e cobertura da terra, feito a partir de classificação visual através de parâmetros como: tonalidade/cor, tamanho, forma, sombra, textura, padrão e localização; 2) consiste no mapa de grupos hidrológicos de solos, obtido através da reclassificação dos solos presentes na Bacia de acordo com os critérios gerais propostos para os grupos hidrológicos definido pelo Sistema Brasileiro de Classificação de Solos - SiBCS (EMBRAPA, 2006), baseado na classificação de solos tropicais brasileiros proposta por Sartori et al. (2011); 3) consiste na correlação entre o mapa de uso e cobertura da terra e o mapa dos grupos hidrológicos de solos, por meio da extensão HEC-GeoHMS, através da criação de uma “LookUp Table” com os valores de CN para bacias urbanas da literatura (TUCCI, 2001). Após obter a grade de CN, o próximo passo se consiste em derivar grade de saturação do solo (S), por meio da Equação 2. Essa grade de saturação, é utilizada para estimar o escoamento superficial (Q) na Bacia, por meio da Equação 1. Segundo Ruhoff (2007) o método Curve Number é amplamente utilizado para estimar o escoamento superficial, e, consequentemente o fluxo de rios, a recarga de água, o volume de infiltração, a umidade do solo e o transporte de sedimentos. No método Curve Number (CN) a estimativa de escoamento superficial (Q, mm) é realizada da seguinte maneira (Equação 1): Q = (P-0,2 x S)²/P+0,8xS (equação 1) Onde: P - precipitação (mm). S - S)capacidade máxima de armazenamento de água da camada superior do solo (mm). Para esse trabalho foi considerada a precipitação média de 191,06 mm, referente ao mês de janeiro (1968-2000). A Equação (1) somente é válida para quando , temos que . O parâmetro , é relacionado ao CN da seguinte maneira (Equação 2): S= (2.500/CN) - 254 (equação 2) O CN é um índice para escoamento adimensional baseado no grupo hidrológico de solos (GHS), uso e cobertura da terra, condições hidrológicas e antecedentes de umidade. O método CN permite mostrar o efeito das mudanças no uso na cobertura terra sobre o escoamento superficial. Os valores de CN variam entre 1 e 100. Valores altos de CN indicam alto escoamento (MELESSE; SHIH, 2002).
Resultado e discussão
A Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo localiza-se no Estado de São Paulo
inserida na região sudeste do município de Presidente Prudente e possui uma
área de aproximadamente de 622,3 hectares, com altitude que varia entre 368
a 463 metros, compreendendo os bairros Mário Amato, Ana Jacinta e Jardim
Prudentino (Figura 1). Hidrograficamente o Córrego Botafogo é afluente do
Córrego do Cedro, no qual, integra-se a Bacia Hidrográfica do Rio Santo
Anastácio.
Em geral o município de Presidente Prudente apresenta um clima tropical, com
duas estações definidas, um período de verão/outono, mais quente
(temperaturas médias das máximas entre os 27 °C e 29°C) e muito chuvoso
(entre 150 e 200 mm mensais) e invernos amenos (com temperaturas médias das
mínimas entre os 16°C e 18°C) e menos úmidos (chuvas mensais entre os 20 e
50 mm) (AMORIM; MONTEIRO, 2011). Portanto, a sazonalidade climática da
cidade pode ser resumida a um período quente e chuvoso entre outubro e março
e, outro mais ameno e seco, entre abril e setembro, quando as temperaturas
caem com a entrada das massas polares (BARRIOS; SANT’ANNA NETO, 1996). A
Formação florestal original de ocorrência na Bacia Hidrográfica do Córrego
do Botafogo é classificada como Floresta Tropical Semedecidual, contida na
classificação fisionômico-ecológico da formação ecológica do Sudeste
Paulista (FRANCISCO, 1989).
Quanto a Geologia, a Bacia está inserida sob a Província geomorfológica do
planalto ocidental paulista, constituído por Cuestas Basálticas, formado
essencialmente por rochas do Grupo Bauru (CARVALHO, 1997). Os tipos de solos
identificados na Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo são:
Argissolo-Vermelho Eutrófico Abrupto de textura franco argilo arenoso,
Argissolo Vermelho-Amarelo Eutófrico arênico abruptico e Gleissolo Háplico
Distrófico (DIBIESO, 2007).
3.1 Uso e cobertura da terra
A área de estudo é essencialmente ocupada por Prados em boas condições com
304,74 ha, que corresponde a 48,97% da área total da Bacia, caracterizada
como a maior classe mapeada, por seguinte de Zonas residenciais (lotes de
<500m² em área) (70,37 ha), Bosques e zonas florestais com boa cobertura
(61,42 ha), Espaços Abertos, relvados, parques (39,88 ha), Pastagem em
terrenos em más condições (39,35 ha), Arruamentos e estradas asfaltadas
(38,87 ha), Zonas cultivadas com conservação do solo, Zonas cultivadas sem
conservação do solo (32,13 ha), Bosques e zonas florestais de cobertura ruim
(8,68 ha), Parque de estacionamentos, telhados, infraestrutura (8,2 ha),
Arruamentos e estradas de terra (4,13 ha) e Água (1,58 ha).
A distribuição espacial das classes de uso e cobertura da terra da Bacia
Hidrográfica do Córrego Botafogo se deu com Prados em boas condições
distribuído em toda a Bacia, Zonas residenciais (lotes de <500m² em área)
concentrada na porção oeste da Bacia, Bosques e zonas florestais com boa
cobertura situados próximos aos cursos d’água, Espaços Abertos, relvados,
parques concentrada na porção oeste da Bacia, Pastagem em terrenos em más
condições concentrada na porção sudoeste da Bacia, Arruamentos e estradas
asfaltadas distribuído em toda a Bacia, Zonas cultivadas com conservação do
solo distribuído em toda a Bacia, Zonas cultivadas sem conservação do solo
distribuído em toda a Bacia, Bosques e zonas florestais de cobertura ruim
situados próximos aos cursos d’água, Parque de estacionamentos, telhados,
infraestrutura distribuído em toda a Bacia, Arruamentos e estradas de terra
concentrada na porção oeste da Bacia e Água situadas próximos aos cursos
d’água (Figura 2).
3.2 Mapa de escoamento superficial
Na distribuição quantitativa das classes de escoamento superficial da Bacia
Hidrográfica do Córrego Botafogo teve-se com maior representatividade a
classe 64 – 105 mm/mês ocupando uma área de 249,57 ha, no qual, representa
40,1% da área total da Bacia, por seguinte das classes de 63 mm/mês, 138 –
149 mm/mês, 106 – 126 mm/mês, 162 – 191 mm/mês, 130 – 137 mm/mês, 150 – 155
mm/mês e 156 – 161 mm/mês (Figura 3).
O mapa de escoamento superficial variou de 63 mm/mês até 191 mm/mês,
dividido em oito classes. As duas classes com menores índices de escoamento
mensal (65mm/mês e 64 – 105 mm/mês) são as que representam maiores áreas na
Bacia, indicando certa estabilidade quando ao escoamento superficial. Porém,
há de ressaltar que estas áreas representando os menos índices de escoamento
ocorrem exclusivamente em algumas áreas distantes das áreas urbanizadas,
ocupadas por vegetações e agricultura com técnicas para conservação do solo.
As classes situadas entre 106 a 137 mm/mês, consideradas como de médio
potencial de escoamento superficial nesta Bacia Hidrográfica são encontradas
ao longo de toda a delimitação da Bacia, mas aparecem de maneira acentuada
na porção leste da Bacia e acompanhando também os entornos do córrego
Botafogo. Ocorrem em sua maior parte em áreas de pastagem e agricultura com
técnicas de conservação do solo.
A classe de escoamento superficial de 138-149 mm/mês está distribuída
concentrada no baixo curso da Bacia Hidrográfica, nas proximidades da foz do
Córrego Botafogo, área de relevo mais plano e de pastagens com ausência de
manejo de conservação, influenciando diretamente no escoamento das águas.
As três últimas classes, de maior preocupação quanto ao escoamento
superficial na Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo aparecem com índices
de escoamento variando entre 150 a 191 mm/mês. Como já imaginado, os maiores
índices de escoamento estão ligados diretamente às áreas impermeabilizadas
da Bacia Hidrográfica, ou seja, principalmente as áreas urbanizadas
associadas à topografia irregular do terreno.
Nas áreas de maior concentração urbana, na porção leste da Bacia, se
apresentam os maiores índices de escoamento superficial. Além disso, as vias
são importantes caminhos para a água, principalmente as vias pavimentadas,
sendo este o principal uso contribuinte para o maior potencial de escoamento
superficial. No entanto, é importante explicar algumas áreas de agricultura
sem práticas conservacionistas do solo, e áreas de solo exposto afetam
diretamente o índice de escoamento superficial, aumentando seus valores.
Nesta Bacia Hidrográfica, estas áreas aparecem em locais difusos, não
havendo uma concentração desta ocorrência (Figura 4).
Localização da área de estudo
Mapa de uso e cobertura da terra da Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo
Mapa de Escoamento Superficial para Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo
Distribuição quantitativa das classes de escoamento superficial
Considerações Finais
A utilização do modelo hidrológico para simulação do escoamento superficial espacialmente distribuído para Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo permitiu analisar a relação entre as diversas variáveis utilizadas, sobretudo o comportamento do escoamento sobre os usos e coberturas da terra existente na Bacia. Os resultados mostraram que de maneira geral, a Bacia estudada não apresentou indícios de possíveis desastres naturais decorrentes de chuvas intensas, pois, a área de estudo é majoritariamente ocupada por terrenos Prados em boas condições, correspondendo 48,97% de área total da Bacia. As áreas de maior escoamento, estão concentradas principalmente em áreas construídas ou superfícies líquidas. Áreas com alto escoamento superficial são potenciais para ocorrência de alagamentos, principalmente em regiões onde o planejamento urbano é falho. Os resultados mostraram também que os locais onde ocorreram altos valores de escoamento superficial, estavam diretamente relacionados a áreas terrenos abertos. A utilização um modelo hidrológico, associado a um SIG, foi adequada para o estudo do escoamento superficial na Bacia Hidrográfica do Córrego Botafogo, permitindo avaliar a distribuição espacial do escoamento superficial em diferentes regiões da Bacia, bem como verificar as áreas com maior risco de ocorrência de desastres naturais. Por fim, a aplicação da metodologia demonstrou-se importante para futuras elaborações de estudos ambientais e planejamento para a Bacia estudada.
Agradecimentos
Referências
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