Autores

Prates, T.O.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS) ; Amorim, R.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS)

Resumo

O objetivo do presente trabalho é apresentar uma aplicação do modelo HAND para mapeamento de áreas mais suscetíveis à inundação no baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé, no estado do Rio de Janeiro. Considerando a disponibilidade gratuita dos dados e a obtenção rápida e satisfatória de resultados, essa metodologia pode ser empregada em outras regiões, podendo servir como uma ferramenta de planejamento e gestão em áreas de risco a inundações.

Palavras chaves

Inundações; Suscetibilidade; Rio Muriaé

Introdução

A sociedade contemporânea está exposta ao perigo da ocorrência de eventos ambientais que são produzidos, em muitos casos, pelo uso indiscriminado dos recursos naturais, fruto do estilo de vida moderno e da crescente urbanização. Isto, somado a insuficiência de políticas para o gerenciamento de riscos, acarreta o aumento da frequência, da intensidade e do número de vítimas dos desastres ambientais. Entende-se que o termo perigo expressa uma condição com potencial de causar consequências negativas, ou seja, gerar perdas e danos em um intervalo de tempo e, o termo desastre natural aplica-se a situações de ruptura do funcionamento de um contexto socioeconômico, decorrentes de eventos naturais, que acarretam impactos negativos que superam a capacidade da comunidade afetada se recuperar com recursos próprios (BITAR et al. 2014). Nestas duas primeiras décadas do século XXI não é raro a disseminação de notícias a respeito de desastres naturais e suas consequências. A sociedade acumula grandes prejuízos econômicos e sociais após eventos como furacões, terremotos, tsunamis, inundações ou deslizamentos de terra. (MARANDOLA e HOGAN, 2006). A ocupação das margens dos rios acontece desde o surgimento dos primeiros núcleos urbanos quando o homem começa a abandonar a condição de nômade e passa a permanecer em locais fixos podendo utilizar o rio não só para abastecimento de água, mas também, como meio de transporte (GIUDICE e MENDES, 2013). A intensa urbanização, em um curto espaço de tempo, tem como consequência edificações mal planejadas geralmente localizadas em periferias deficientes de infraestrutura urbana e suscetíveis a desastres ambientais, não é por acaso que as áreas de risco e degradação ambiental também são, na maioria das vezes, áreas de pobreza e privação social (ALVES,2006). O adensamento populacional e a alteração da cobertura natural do solo pelos instrumentos urbanos alteram as condições de escoamento no que se refere ao ciclo hidrológico, contribuem para o aquecimento e para a formação de ilhas de calor. Tais variações são suficientes para concentrar as precipitações em determinadas áreas, o que intensifica o volume de água da chuva resultando em inundações – eventos com danos materiais e risco à integridade física da população (ALVES e OJIMA, 2008; TOMINAGA, SANTORO e AMARAL, 2012; GIUDICE e MENDES, 2013). O baixo curso da bacia hidrográfica do rio Muriaé, localizada no estado do Rio de Janeiro, apresenta vários registros de inundações que causaram prejuízos econômicos com deterioração de infraestruturas físicas e sociais e fortes danos a saúde da população, assim como perdas de vida. Em 2008 foi registrada uma das piores inundações da bacia do rio Muriaé e, em 2011 e 2012 também se registrou inundações de relevante intensidade (REIS, AMORIM e FERREIRA, 2015). Importante ressaltar que as inundações se diferem Estudos recentes apontam que, na maioria das vezes, as áreas mais afetadas são carentes de infraestrutura básica e habitadas por segmentos populacionais de baixa renda (ALMEIDA, 2010; ALVES e TORRES, 2006; FREITAS e CUNHA, 2012). Esses fatos intensificam os danos causados pelos desastres ambientais, diminuindo a capacidade de resposta e a qualidade de vida dessa população (CUTTER, 1996; FREITAS e CUNHA, 2012). A alteração do equilíbrio ecológico pelo processo de urbanização interfere diretamente na circulação da água de superfície, em função da remoção da cobertura vegetal, das alterações topográficas e morfológicas dos terrenos urbanos e da impermeabilização do solo (GIUDICE e MENDES, 2013). Tendo o exposto, o objetivo deste trabalho é a elaboração do mapa de suscetibilidade a inundações do baixo curso do Rio Muriaé na escala 1:25.000 a partir da elaboração do Modelo HAND - Heigth Above Nearest Drainage (Distancia Vertical a Drenagem mais próxima). A delimitação das áreas sujeitas a inundação subsidiará ações estruturais e não estruturais na mitigação deste fenômeno na área em estudo.

Material e métodos

Área de Estudo A bacia hidrográfica do rio Muriaé possui drenagem total de 8.200 km2 e caracteriza-se pela ocupação desordenada, lançamento de efluentes, não tratados, provenientes dos esgotos domésticos, resultando em risco para a saúde pública da população da bacia. Além disso, a parte da bacia pertencente ao estado de Minas Gerais contribui com grandes deflúvios superficiais que escoam em direção ao estado do Rio de Janeiro durante os períodos de enchentes, agravando os impactos nos municípios fluminenses. Outra característica relevante é a degradação da cobertura vegetal, implicando em carreamento relevante de sedimentos para as calhas dos cursos d’água (AGEVAP, 2010). A Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé é dividida em três compartimentos: Alto curso (situado no Estado de Minas Gerais), médio curso (municípios da Região Noroeste Fluminense) e o baixo curso, que se situa no Estado do Rio de Janeiro e abrange seis municípios: três situados na Região Norte Fluminense (Campos dos Goytacazes, Cardoso Moreira e São Fidélis) e três situados na Região Noroeste Fluminense (Cambuci, Italva e Itaperuna). (AMORIM, REIS e FERREIRA, 2017) Este trabalho tem como objeto de estudo somente o baixo curso da bacia do rio Muriaé, inserido no Comitê de Bacia Hidrográfica do Baixo Paraíba do Sul (FIGURA 1). O baixo curso da bacia do Rio Muriaé apresenta cerca de 1.342,46 km² de área, sendo que 469,86 km² situadas na Região Noroeste Fluminense (35% da área de estudo) e 872,60 km² (65% da área de estudo) pertencentes à Região Norte Fluminense. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Para atender aos objetivos propostos, este trabalho foi dividido em duas partes: (a) inventário da base cartográfica e modelo digital de elevação; e (b) elaboração do modelo HAND, determinando assim as áreas com suscetibilidade a inundações. Este trabalho adotou a escala 1:25.000, e para tal, utilizou-se a Base Cartográfica Vetorial Contínua do Estado do Rio de Janeiro, na escala 1:25.000 (BC25_RJ), disponibilizada em 2017. De posse desta base de dados, selecionou-se os vetores “pontos cotados”, “curvas de nível”, “rede de drenagem” e o “limite estadual” e construiu-se o Modelo Digital de Elevação (MDE) utilizando o algoritmo Topo To Raster (modelo hidrologicamente correto) do software ArcGIS 10.5.1. O arquivo gerado foi processado a partir das ferramentas do módulo ArcHydro a fim de subsidiar a elaboração do Modelo HAND. O primeiro passo foi plotar a rede de drenagem no MDE utilizando o método AGREE. Tal procedimento inclui: (1) gerando um novo arquivo com o MDE, na qual os valores de altitude das células de drenagem receberam um decremento arbitrário na elevação. O novo MDE foi exportado para o software TerraHidro, em formato com 8 bits. Na sequência, foram calculados parâmetros para análise hidrológica. Tais parâmetros são exigidos para o emprego do Algoritmo HAND. Os parâmetros calculados foram: Fill (Preenchimento de Depressões); Flow Direction (Direção de Fluxo); Flow Accumulation (área Acumulada); e Stream Definition (Definição da Rede de Drenagem Raster). De posse das imagens rasters geradas para cada parâmetro, gerou-se o modelo HAND, que posteriormente foi classificado com objetivo de representar por gradação de cores os intervalos indicam o potencial de inundação de cada ponto deste modelo raster nas proximidades dos canais fluviais. O raster do modelo HAND, após a classificação foi exportado para o formato tif, para que o mesmo fosse compatível com o software Arc GIS 10.5.1. Já no Arc GIS, a imagem raster foi reclassificada, agrupando os pixels de forma a identificar as áreas com Alta, Média e Baixa suscetibilidade a inundações. Após o comando Reclass (reclassificação) da ferramenta Spatial Analyst Tools (Análise Espacial), a imagem raster foi convertida para o formato vetorial.

Resultado e discussão

O CICLO NATURAL DAS ÁGUAS E AS INUNDAÇÕES EM BACIAS HIDROGRÁFICAS Considerando a dinâmica do ciclo hidrológico, pode-se afirmar que não basta chover para repor a água doce de uma bacia hidrográfica. É necessário a existência de cobertura vegetal e preservação do solo para a manutenção da água doce que alimenta os cursos d’água durante os períodos de estiagem e amortecer os transbordamentos de água pela calha dos rios durante os períodos chuvosos. Quando a água das chuvas não se transforma em infiltração hídrica subterrânea há maximização das inundações nos períodos chuvosos, e, durante os períodos de estiagem, os rios ficam com menor volume de água pois, a recarga natural é afetada. Este processo é consequência do desmatamento descontrolado e da ocupação desordenada da bacia hidrográfica, com práticas agrícolas e atividades de pecuária que degradam o solo. Soma-se a isso o crescente e insustentável desenvolvimento urbano que promove a poluição dos rios, a impermeabilização do solo e atividades extrativistas que degradam o meio ambiente, dentre outros impactos ambientais negativos (MPF, 2016). No baixo curso do Rio Muriaé, tais processos ocorreram como comprova o Mapa de Uso e Ocupação das Terras (Figura 2). A impermeabilização do solo na área de abrangência das bacias hidrográficas altera o comportamento hidrodinâmico dos rios e aumenta o escoamento superficial da água durante os períodos chuvosos. Somando-se aos problemas relacionados às redes de drenagem urbanas, que deveriam afastar as águas de escoamento superficial, tem-se a ampliação das inundações – fenômenos naturais do ciclo hidrológico – que se transformaram em um grave problema urbano (GIUDICE e MENDES, 2013). Na área em estudo, esta impermeabilização ocorre por dois processos: compactação do solo por conta do pisoteio do gado e por conta do processo de urbanização. A inundação é a submersão da planície aluvial pelo transbordamento das águas do canal principal de um rio, caracteriza-se pela elevação temporária do nível de água relativo ao leito regular do canal da bacia de drenagem. Os excessos de água podem alcançar a planície aluvial atual (leito menor, várzea) e os terraços fluviais antigos (leito maior), topograficamente mais altos em relação à cota da planície aluvial atual, bem como outros terrenos mais elevados de encostas adjacentes (BITAR et al,2014). Na área em estudo entre os anos de 2005 e 2017, a Defesa Civil notificou 07 episódios (Figura 3). Perdas significativas de infraestrutura urbana e social podem ocorrer devido a ocupação desordenada do território e pelo estabelecimento de comunidades e edificações em áreas suscetíveis a inundações, seja por predisposição natural ou por intervenções antrópicas. Na área em estudo, em todos os episódios que ocorreram desde 2005 causaram perdas e danos. Mas destacamos os episódios de 2008 e 2012 que tiveram maior magnitude, pois os impactos sociais e econômicos foram de grande proporção (AMORIM, REIS E FERREIRA, 2017). MAPA DE SUSCETIBILIDADE A INUNDAÇÕES A Figura 4 mostra o mapa de suscetibilidade a inundações do baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé. Esta área de suscetibilidade corresponde aproximadamente 466 km², cerca de 35% da área em estudo. O modelo HAND hierarquiza as áreas de suscetibilidade de acordo com níveis: alto, médio, baixo e áreas não suscetíveis. As áreas com alta suscetibilidade têm área de cerca de 288 km², o que corresponde a 21,42% da área total do baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé e que corresponde a 61,71% das áreas suscetíveis a inundações. As áreas com alta suscetibilidade a inundações, correspondem a área de 287,55 km², cerca de 62% das áreas inundáveis. A suscetibilidade média abarca a área de 92 km², chegando a 19,55% das áreas inundáveis e as áreas com baixa suscetibilidade correspondem a 18,74% das áreas suscetíveis com área de 87,34 km². O município de Cardoso Moreira ocupa a maior área no Baixo Curso do Rio Muriaé, com 473,53 km², o que corresponde a 35,28% da área em estudo. As áreas suscetíveis a inundações abarcam cerca de 80% da área urbana do município e grandes extensões da área rural. As áreas com alta suscetibilidade têm área de 98,46 km², cerca de 21%, as áreas com suscetibilidade média atingem a área de 30,75 km² (6,49%), as áreas com baixa suscetibilidade atingem a área de 28,56 km² (6,03) e as áreas não suscetíveis 315,79 km² (66,69%). Cabe ressaltar que o trecho urbano suscetível a inundações de Cardoso Moreira está totalmente situado em áreas com alta suscetibilidade, e em todos os episódios que atingem o Baixo Curso do Rio Muriaé, a população urbana deste município é afetada (Figura 3). O município de Campos dos Goytacazes corresponde a 30,21% (405,58 km²) da área total do Baixo Curso da Bahia Hidrográfica do Rio Muriaé, que apresenta a seguinte compartimentação: áreas não suscetíveis a inundação com 51,03% (206,962 km²), áreas com alta suscetibilidade a inundação chegando a 31,41% (127,38 km²), áreas com suscetibilidade média com 8,85% (35,99 km²) e baixa suscetibilidade com 8,71% (35,34 km²). A área rural predomina neste trecho do município, tendo apenas a localidade de Três Vendas situada às margens do Rio Muriaé na área de alta suscetibilidade. No episódio de 2012, esta foi uma das áreas mais afetadas por conta do rompimento da BR-356, o que fez com que toda a localidade fosse ocupada pela água (Figura 3). Italva é o município que tem a terceira área mais representativa do baixo curso da área em estudo. Corresponde a 284,92 km², cerca de 21% da área total do baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé. Assim como Cardoso Moreira, Italva também tem a maior parte da sua área urbana situada em áreas com alta suscetibilidade a inundações. Ressalta-se que áreas rurais também são bastante afetadas (Figura 3). Por ter relevo predominantemente colinoso e com serras com escarpas isoladas, predominam no município de Italva as áreas não suscetíveis a inundação, que correspondem a 73,22% da área em estudo (208,62 km²). As áreas com alta suscetibilidade abarcam cerca de 15,43% (43,98 km²) seguidas as áreas com média suscetibilidade com 5,81% (16,57 km²) e com baixa suscetibilidade 5,53% (15,79 km²). As áreas dos municípios de Cambuci (79,70 km²), São Fidélis (96,83 km²) e Itaperuna (1,9 km²) situadas no Baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé abarcam apenas a área rural. Nestas áreas predominam as pastagens, com baixo adensamento populacional, o que reduz a vulnerabilidade social destas áreas.

Localização da área de estudo


Mapa de Uso e Ocupação das Terras do baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé


Síntese das ocorrências de inundações registradas no Sistema Integrado de Informações sobre Desastres no baixo curso do Rio Muriaé entre 2005 e 2017.


Mapa de Suscetibilidade e Inundações do baixo curso da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé

Considerações Finais

O mapeamento de suscetibilidade a inundações utilizando o modelo HAND se mostrou eficiente para a área de estudo. Isso foi comprovado após a correlação entre o modelo elaborado para este trabalho na escala 1:25.000 e o mapa de suscetibilidade a inundações elaborado pela Companhia Brasileira de Recursos Minerais (CPRM), que aplicou esta mesma metodologia para alguns municípios da Bacia Hidrográfica do Rio Muriaé (Campos dos Goytacazes, Cardoso Moreira e Itaperuna) na escala 1:50.000. Verificou-se que o Modelo HAND construído neste trabalho abrangeu 100% das áreas indicadas como suscetíveis a inundações propostas pelo mapeamento da CPRM, abarcando ainda uma área de abrangência maior, pois o MDE utilizado no modelo tinha maior precisão altimétrica e maior adensamento da rede de drenagem. Este resultado mostra a eficiência do algoritmo HAND na elaboração de mapas de suscetibilidade a inundações.

Agradecimentos

A Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo pelo financiamento a esta pesquisa - Processo nº. 2016/0007-3

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