Autores

Borges, G.F. (UFRJ) ; Avelar, A.S. (UFRJ)

Resumo

As formas de relevo possuem características que influenciam mecanismos de entrada d’água no sistema da bacia hidrográfica. O modelo de digital de elevação auxilia na identificação das formas moformétricas para estudos de recarga hídrica. No ano de 2014 o estado de São Paulo sofreu com problemas de escassez hídrica na bacia do Paraíba do Sul (BPS). O objetivo do estudo é identificar as principais áreas de contribuição para recarga hídrica da BPS. O processo metodológico se deu a partir do emprego do MDE, onde foi identificado a declividade e as formas das vertentes. Para o mapeamento do uso do solo foi utilizado dados do ZEE da bacia e reavaliados as diferenciações de classes. A declividade mostrou que a bacia possui uma predominância no relevo montanhoso para fraco ondulado. Já as formas das vertentes relevaram que as formas convexas e côncavas se destacam na bacia, sendo que a côncava é a segunda classe em abrangência e possui um importante papel na alimentação do sistema.

Palavras chaves

Morfometria; Uso do Solo; Recarga Hidríca

Introdução

As encostas são superfícies curvas e inclinadas que formam os contornos do relevo (Christopherson, 2012), assumindo um papel importante na atuação dinâmica e conjunta dos agentes endógenos e exógenos na superfície do planeta na diferenciação das paisagens. As vertentes possuem mecanismos de acordo com sua curvatura, influenciando tanto movimentos de massa como transporte da água. Formas convexas são distribuidoras de água, com distribuição lateralmente e cristas mais secas. Já as vertentes côncavas são consideras coletoras de água, a jusante das quais se localizam as nascentes (Bloom, 1970). A sistematização do relevo auxilia nos diferentes condicionantes estruturais que podem ser especializados, para uma análise geossistêmica nos segmentos da paisagem (tipo de solos, vegetação, hidrologia, movimentos de massa). Os Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) são representações matriciais do terreno com valores de altimetria para cada elemento de área (Lima, 2011), sendo assim é possível descrever as formas quantitativas e as formas da superfície para o estudo do relevo por parâmetros mofométricos em bacias hidrográficas (Valeriano, 2002; Valeriano, 2003). Considerando que no sudeste do Brasil, em períodos de inverno há diminuição da precipitação que gera a entrada d’água no sistema hídrico e que no verão (dezembro a janeiro) ocorre o aumento de eventos chuvosos e recarga do ciclo da água, decidiu-se estudar estes efeitos. Nos anos de 2014 a 2016 o estado de São Paulo sofreu com o problema de escassez hídrica que afetou diretamente o abastecimento para população e as atividades econômicas da região. As mudanças do uso do solo no canal, com redução de água geram menor umidade do solo e de recarga, fazendo que São Paulo sofresse expressiva falta d’água. Entretanto o estado alimentado por uma das bacias mais importantes da região sudeste, que possui elevada vazão no alto, médio e baixo curso. O objetivo dessa pesquisa é identificar a partir das formas de relevo as principais áreas de recarga hídrica dentro da Bacia do Paraíba do Sul, diminuindo os possíveis eventos de escassez hídrica.

Material e métodos

Área de Estudo: A bacia do Paraíba do Sul tem área de 56.500 km² e abrange três estados: São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Vale ressaltar que o rio nasce no estado de São Paulo, na Serra da Bocaina e sua foz se localiza no munícipio de Atafona, Rio de Janeiro (Fig. 1). Essa bacia possui um relevante papel no fornecimento de água para abastecimento urbano, industrial e agrícola, sendo subsídios fundamentais para o desenvolvimento socioeconômico da região. Por outro lado, seus rios sofrem modificações significativas, devido à inúmeras intervenções, como as represas do Funil, Usina de Paraibuna e Usina de Santa Branca. Identificação das unidades geomorfológicas e formas de relevo: O desenvolvimento deste estudo contou com o levantamento dos dados primários, produção, classificação e análise geomorfológica. Desta maneira, a partir dos dados de SRTM, com resolução espacial 3 arcsec (~ 90 m), com correção pelo INPE para 30 m, em 2012, gerou-se áreas de declividade e formas de relevo da bacia. A classificação da declividade foi feita conforme o critério da Embrapa, em que subdivide em classes de: menor de 3 % (áreas planas), 3-8% (suave ondulado), 8-20% (ondulado), 20-45% (forte ondulado), 45-75% (montanhoso) e > 75% (relevo escarpado). Em seguida, para a distinção das formas de relevo utilizou-se o procedimento de curvatura, em que foram geradas três classes: côncavas, convexas e planas. O perfil de curvatura foi analisado pelo histograma de frequência, que se pautou para valores próximos de zero como áreas planas; valores menores que zero (áreas convexas) e valores acima de zero (áreas côncavas). Delimitação do uso do solo e áreas de contribuição hídrica: Para identificação do uso e cobertura do solo da bacia foi utilizado o estudo do Zoneamento Ecológico Econômico da bacia – ZEE, em que houve um remodelamento do método para o reconhecimento das classes. As áreas de interesse são apresentadas como vegetadas, urbanizadas e atividades agropecuárias, sendo assim se definiu estes três grandes usos. Para analisar as áreas de contribuição hídrica foi necessário identificar a relação das áreas de florestas com a área total da bacia, para identificar as principais áreas de contribuição.

Resultado e discussão

Análises das unidades geomorfológicas e formas de relevo: A combinação do relevo da BPS a partir dos parâmetros moformétricos como: declividade, plano de curvatura e perfil de curvatura das vertentes foram relacionadas às coberturas e usos do solo. A partir disso foi possível identificar que a BPS há o predomínio de todas as classes de declividade ao longo da sua bacia. As áreas escarpadas são as classes de menor abrangência, pois observam-se o destaque para os relevos forte ondulado e ondulado, Fig. 2. As áreas planas se destacam preferencialmente na direção dos fluxos dos rios enfatizando no alto e baixo curso, sua presença mais marcante. A determinação espacial das formas do relevo ajudam a identificar a distribuição das curvaturas ao longo da bacia, mostram o predomínio das encostas convexas, (Fig. 3) e estas se caracterizam como formas divergentes, em que há maior dispersão do escoamento superficial e menor acúmulo. Essas formas de relevo possuem baixa capacidade de transporte de água e sedimentos. Sendo assim, podem ser consideradas com pouca ou baixa vulnerabilidade dos solos aos processos erosivos. A forma côncava é a segunda classe de grande destaque na bacia. As formas côncavas indicam áreas convergente ao fluxo ou em fundos de vale, onde as águas fluem em direção ao eixo de drenagem. Podemos considerar que a concentração d’água e as cargas de pressão durante o evento pluviométrico, podem tornar essas áreas mais suscetíveis, pelo aumento do volume de água. Quando há a crescente na incisão e/ou recuo desses canais erosivos tendem a favorecer a ocorrência de deslizamentos, particularmente junto às encostas mais íngremes, e sua intensificação nas cabeceiras de drenagem vem acarretando um aumento das taxas de assoreamento nos canais fluviais coletores e aumento das enchentes nas planícies de inundação (Coellho Netto, 2003). Áreas de contribuição de recarga hídrica: A distribuição do uso e cobertura do solo na BPS resultou em três classes: vegetação florestal, núcleos urbanos e estabelecimentos agropastoris, com significativa presença das áreas agropecuárias. Isso está relacionado ao processo histórico de uso e ocupação da bacia, que apesar do crescimento urbano concentra maior espacialidade rural. A BPS vem sofrendo com perda significativa de sua parte florestal, atualmente possui uma área de 49% isso pode ser observada na Fig. 4. Apesar da configuração florestal ter decrescido ao longo dos anos, ainda é dominante em área se comparada com os outros usos. A floresta possui papel relevante quando se refere à recarga hídrica, pois aumenta as taxas de infiltração, devido a maior estruturação do solo, referente principalmente à porosidade. Vale destacar que a infiltração elevada sob florestas tem magnitude normalmente superior a de outros componentes, como recarga, escoamento superficial e variação da umidade do solo (Best A. & Zhang, 2003). Sendo assim, a cobertura florestal é um dos principais contribuintes de alimentação do sistema e do aumento da recarga, associado as chuvas. As áreas agrícolas podem desempenhar um papel importante na recarga hídrica, através de técnicas que introduzam ao sistema maior infiltração e diminuição do escoamento. A razão da cobertura vegetal e área da bacia mostram que há uma alta recarga no sistema em torno de 80%, possuindo alta vazão no sistema hídrico.

Considerações Finais

Nesta pesquisa determinaram-se as características do relevo para a bacia do Paraíba do RS através da integração e análise de atributos morfométricos como: declividade, perfil de curvatura e plano de curvatura de vertentes. A utilização de técnicas de geoprocessamento, integradas ao SIG e com MDE oriundos das imagens de radar SRTM para classificar o relevo, mostraram-se satisfatórias quando analisadas no trabalho. Dessa forma observou que a BPS possui uma grande área de contribuição de recarga hídrica, isso está remetida a mais da metade de sua área com predominância de cobertura vegetal, além da preponderância de áreas côncavas que auxiliam na convergência de fluxo. Podemos observar que há a necessidade de desenvolvimento e/ou adaptação de técnicas de contenção do escoamento superficial das águas de chuva para recarga do lençol freático, recuperação da vegetação e estabilização dos mananciais para melhor utilização nas áreas agrícolas, a fim de identificação e análise de zonas preferenciais de recarga, com vistas à conservação da quantidade da água e a sustentação e/ou incremento da infiltração nessas zonas. Portanto, a bacia por possuir potenciais hidrelétricos acaba por perder muita água por evaporação nos grandes lagos, que acabam por interferir no processo de recarga hídrica da bacia.

Agradecimentos

Agradecimento à Capes pelo apoio no desenvolvimento desta pesquisa, além da concessão da bolsa de estudo ao autor.

Referências

Best A. & Zhang, L. M. T. W., A, & Vertessy R. 2003. A critical review of paired catchment studies with reference to seasonal flow and climatic variability., CSIRO Land and Water Technical: 56 Australia: MDBC Publication
Bloom, A. L. 1970. Superfície da Terra. São Paulo.

Christopherson, R. W. 2012. Geossistemas: Uma Introdução a Geografia Física (F, Trans.) (7ª ed.). Porto Alegre.
Coellho Netto, A. L. 2003. Evolução de Cabeceiras de Drenagem no Médio Vale do Rio Paraíba do Sul (SP/RJ): Bases para um Modelo de Formação e Crescimento da Rede de Canais sob Controle Estrutural. , Revista Brasileira de Geomorfologia: 118-167.

Lima, L. S. 2011. Implementação de um modelo hidrológico distribuído na plataforma de modelagem dinâmica EGO. 2011. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte.
Valeriano, M. M. 2002. Curvatura vertical de vertentes em microbacias bacias pela análise de modelos digit pela análise de modelos digitais de ele ais de elevação, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Vol. 7: 539-546. Campina Grande.

Valeriano, M. M. C. J., O. A. 2003. Geoprocessamento de Modelos Digitais de Elevação para Mapeamento da Curvatura Horizontal em Microbacias, Revista Brasileira de Geomorfologia, Vol. 1: 17-29.