Autores

Santos, V.S. (UFSM) ; Dias, D.F. (UFSM) ; Robaina, L.E.S. (UFSM) ; Trentin, R. (UFSM)

Resumo

O relevo está em constantes transformações decorrentes dos agentes naturais. Assim, são necessários estudos que possam auxiliar o pesquisador na interpretação de fenômenos naturais e também ações antrópicas de modo eficiente, utilizando-se de técnicas de geoprocessamento. O Modelo Digital do Terreno (MDT) surge como ferramenta importante na obtenção das informações altimétricas do relevo, possibilitando uma análise automatizada a partir de procedimentos matemáticos e técnicas de geoprocessamento que possibilite interpolações de variáveis pré-definidas. O presente trabalho traz como objetivo o uso de parâmetros geomorfométricos da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguari (BHRJ), a partir da uma árvore de decisão e com a interpolação de dados referentes a morfometria do relevo. As unidades geomorfométricas, possibilitam analisar os processos erosivos existentes nas vertentes.

Palavras chaves

Geomorfometria; MDT; SIG

Introdução

Com o avanço das geotecnologias nos últimos anos, contribuiu para que trabalhos voltados à mapeamentos geomorfológicos se intensificassem, a partir de banco de dados georreferenciados, contribuindo assim, a planejamentos ordenados e eficientes sob o relevo. O relevo pode ser considerado como a superfície em que ocorre a interação entre o homem e a natureza, apresentando-se como temática fundamental para estudos ambientais, sendo o elemento caracterizador da paisagem, pois passa por constantes transformações, sendo estas alterações de origem natural (terremotos, vulcões, erosão) ou de origem antrópica. Ross (2008), aborda o relevo como fruto da atuação de duas forças opostas – a endógena (interna) e a exógena (externa), sendo que as internas são as geradoras das grandes formas estruturais do relevo e as externas são as responsáveis pelas formas esculturais. Em estudos recentes, alguns autores propõem métodos de análises rápidas e precisas, através de técnicas de geoprocessamento e o uso de MDT (Modelo Digital do Terreno), por exemplo, a partir de variáveis topográficas pré- definidas, para entender a atuação e intensidade em que os processos erosivos veem atuando sobre a superfície terrestre. Ippoliti et al (2005), por exemplo, utilizando–se de MDT’s identificaram unidades de solos pelas geoformas e pedoforma na bacia hidrográfica, por meios de atributos topográficos. Silveira (2010), ao desenvolver de seu trabalho sobre a caraterização preliminar de solos a partir de um MDT, propôs o cruzamento de dados altimétricos como a hipsometria, declividade, plano de curvatura e perfil de curvatura, servindo de base para estudos voltados à geomorfometria. Nessa perspectiva, o MDT como ferramenta de análise da superfície terrestre, pode ser definido como a representação matemática de determinada superfície, através das coordenadas X, Y e Z (Rocha, 2000). Assim, surge a geomorfometria como uma proposta de análise digital do terreno, a partir da geomorfologia, utilizando-se de equações matemáticas para a descrição das formas do relevo. A geomorfometria pode ser entendida como uma descrição numérica da superfície terrestre, tornando-se como uma fonte de informação mais confiável para a descrição de determinados fenômenos, como por exemplo: hidrogramas de bacias hidrográficas, erosão do solo, movimento de massa, fluxo de água, entre outros (Vasconcelos et al, 2012). O uso de parâmetros geomorfométricos em pesquisas científicas, voltadas aos estudos ambientais, aderem agilidade e precisão nas metodologias, ao propor métodos de prevenção aos agentes erosivos, por exemplo, devido a evolução das técnicas computacionais e matemáticas (Sccoti, 2015). O presente trabalho traz como objetivo, utilizar-se dos parâmetros geomorfométricos da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguari (BHRJ), localizada no Oeste do Estado do Rio Grande do Sul, a partir do mapeamento automatizado de Iwahashi e Pike (2007), e baseando-se nos resultados experimentais proposto por Silveira et al (2014a) no Estado do Paraná. Trentin et al (2015) destaca a compartimentação do relevo com grande potencial de emprego em distintas aplicações como estudos de planejamento e gestão territorial, zoneamentos ambientais, cartografia geomorfológica, pedológica, de suscetibilidade geoambiental, dentre outras. Com as técnicas computacionais, é possível realizar uma análise quantificada e automatizada do relevo, contribuindo aos estudos voltados a entender a dinâmica em que os agentes modeladores do relevo atuam. Os SIG’s (Sistema de Informações Geográficas) assim, surgem como ferramenta auxiliar para análise digital do terreno, sendo um sistema automatizado capaz de coletar dados de diversas fontes, com o objetivo de gerar informações que possam atender as diferentes pesquisas que a ciência geográfica se propõe a estudar.

Material e métodos

O levantamento e processamento cartográfico para o desenvolvimento do presente trabalho, deu-se em ambiente de SIG (Sistema de Informação Geográfica), sob a interface do software ArcGis versão 10.1. Na elaboração do mapeamento geomorfométrico na BHRJ, utilizou-se a proposta de Iwahashi e Pike (2007) e Silveira & Silveira (2013), estabelecendo-se uma árvore de decisão para a definição das unidades geomorfométricas. Para isso, é necessário a interpolação de quatro parâmetros topográficos: altimetria, declividade, plano de curvatura e perfil de curvatura. Utilizou-se para a interpolação dos parâmetros topográficos, o interpolador ANUDEM, disponível como ferramenta do software ArcMap versão 10.1, que cria um modelo digital do terreno hidrologicamente consistente. Para a definição do valor altimétrico maior/menor que a média, a partir das curvas de nível, escala 1:50.000, deu-se através do histograma de frequência gerado pelo SIG (Figura 03), assim como a caracterização das declividades (< 5%, 5 a 15% e > 5%) e formas das encostas (plano de curvatura e perfil de curvatura). A altitude apresenta uma média de 231,79 metros, sendo adotado para o trabalho, o valor arredondado de 232 metros. Considerou-se que os valores acima da média representam o alto curso da BHRJ e valores inferiores à média como o baixo curso da bacia hidrográfica. O plano de curvatura definiu-se a partir da delimitação dos valores em duas classes, sendo: 1ª classe  Convergente (-0,99236536 a 0); 2ª classe  Divergente (0 a 1,283188696). O perfil de curvatura, utilizando o mesmo método de delimitação do plano de curvatura, deu – se em duas classes, sendo: 1ª classe  Convexo (-1,344539404 a 0); 2ª classe  ( 0 a 1,27937633). O parâmetro altimetria caracteriza-se por ser uma superfície suavizada evidenciando fragmentos homogêneos relativamente maiores que a declividade e a curvatura. Para Souza e Júnior e Demattê (2008), a declividade refere-se à inclinação da superfície do terreno em relação à inclinação horizontal, com essas informações é possível prever quais áreas estão mais propicias a erosão ou a sedimentação. O plano de curvatura representa a medida de convergência e divergência topográfica e por isso influencia na concentração de água na paisagem (SIRTOLI et al., 2008). Caracteriza o terreno em caráter divergente/convergente. O perfil de curvatura representa a forma da vertente no sentido descendente e indica a proporção de mudança do potencial do gradiente, influenciando no fluxo da água e velocidade de processos de transporte de sedimentos (SIRTOLI et al., 2008). Caracteriza o terreno em caráter côncavo/convexo. Na elaboração deste trabalho, optou-se pela classificação das formas de vertentes em dois modos: quanto ao plano de curvatura divergente/convergente; quanto ao perfil de curvatura côncava/convexa. Quanto à plano de curvatura retilínea não se considerou no trabalho, devido à pequena representatividade na BHRJ. As formas de curvaturas interpoladas para o presente trabalho, deu- se através do emprego do polinômio de Zevenbergen e Thorne (1987). Para a caracterização das unidades geomorfométricas da BHRJ, optou-se por agrupamentos de unidades, levando se em consideração o plano de curvatura das unidades e também pela representatividade (área) na BHRJ. As unidades agrupadas na altitude menor que a média: Unidades I e II (Unidade I), Unidades V e VI (Unidade IV) e Unidades IX e X (Unidade VII). As unidades agrupadas nas altitudes superiores à média: Unidades XIII e XIV (Unidade X), Unidades XVII e XVIII (Unidade XIII) e Unidades XXI e XXII (Unidade XVI). No agrupando das unidades geomorfométricas, definiu-se as 18 (dezoito) unidades.

Resultado e discussão

A BHRJ apresenta uma área de 5.149,73 km², distribuindo-se por onze municípios da região oeste do Estado gaúcho. O rio Jaguari, um dos afluentes principais do Rio Ibicuí, tem o seu canal principal, conforme a classificação de Strahler (1952), de 6ª ordem e a distribuição dos canais fluviais apresenta um padrão, predominantemente, retangular devido ao controle de falhas e fraturas. A área de estudo, apresenta amplitude altimétrica de 464 metros, tendo como menor cota altimétrica de 71 metros (próximo ao encontro entre o rio Jaguari e o rio Ibicuí) e maior cota altimétrica de 535 metros (situadas ao Norte da BHRJ), obtendo como média altimétrica, a cota de 232 metros. Conforme a proposta estabelecida na árvore de decisão, a partir da interpolação dos parâmetros topográficos, definiu-se as 18 unidades geomorfométricas, caracterizadas na Tabela 01. As unidades de I a IX representam as que ocorrem em altitudes inferiores a 234 metros, compondo as porções do baixo curso da bacia hidrográfica. As Unidades X à Unidade XVIII, apresentam altitudes superiores à média, caracterizando as áreas do alto curso da BHRJ. A Unidade I possui uma área de 469,48 km², representando 9,11% da BHRJ. A unidade caracteriza-se por ocorrer em encostas que apresentam fluxo hídrico convergente, com declives inferiores a 5%. Sua distribuição espacial se dá no baixo curso da BHRJ, caracterizando a forma da encosta quanto ao perfil tanto convexa quanto côncavo, o que marca a concentração de fluxo d’água em uma velocidade baixa, associando-se junto ao leito do rio Jaguari próximo à foz. A Unidade II caracteriza-se por declives inferiores a 5%, sendo o plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. Nessas condições quanto à forma, há dispersão de fluxo na encosta e deposição de materiais em meia encosta. A Unidade II apresenta área de 92,31 km², representando 1,79% da área total da BHRJ. A Unidade III apresenta-se com declives inferiores a 5%, caracterizando quanto ao plano de curvatura divergente e ao perfil de curvatura convexo. A unidade caracteriza-se pela dispersão no fluxo no topo de divisores d’água, acarretando em uma maior capacidade de carregamento de matérias. A unidade apresenta área de 179,53 km², representando 3,48% da totalidade. A Unidade IV apresenta-se em declives entre 5-15%, sendo o plano de curvatura convergente e o perfil de curvatura tanto convexo quanto côncavo. A unidade caracteriza-se pela concentração de fluxo na encosta, influenciando na atuação dos processos erosivos na encosta. A unidade possui área de 321,91 km², representando 6,25% da área total. A Unidade V apresenta- se em declives que variam entre 5-15%, tendo o plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. Essa unidade distribui-se próximos aos divisores da água, influenciando na intensidade do escoamento na vertente. A unidade apresenta área de 115,41 km², representando 2,24% da BHRJ. A Unidade VI com declives que variam entre 5-15%, com plano de curvatura divergente e perfil de curvatura convexo, apresenta área de 198,98 km² representando 3,86% da área total. A unidade está associada próximo ao topo da vertente, acarretando em um escoamento de fluxo moderado, em um perfil da encosta acidentado, com uma grande capacidade de transporte de matérias decorrentes dos processos erosivos. A Unidade VII apresenta-se em declives superiores a 15%, com plano de curvatura convergente e perfil de curvatura tanto convexo quanto côncavo. A unidade distribui-se região próxima à região de quebra do relevo (declividades superiores a 15%), o que acarreta na concentração do fluxo vindo da região de transição, ou seja, da área mais alta para a mais baixa. A unidade apresenta área de 110,01 km², representando 2,13% da área total. A Unidade VIII apresenta-se com declives superiores a 15%, com o plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. A unidade distribui-se em porções do relevo encaixado, marcando o divisor de água, estando os canais fluviais com fluxo acentuado, influenciando no transporte de materiais das encostas para dentro dos leitos. A unidade apresenta área de 55,87 km² representando 1,16% da área total. A Unidade IX com plano de curvatura divergente e perfil de curvatura convexo, apresenta-se em declives superiores a 15%. A unidade caracteriza-se pelo acumulo do fluxo e na intensidade do transporte de materiais para o canal fluvial. A unidade área de 77,78 km², representando 1,51% da BHRJ. A representação gráfica (Figura 01) das unidades geomorfométricas I a VII, podem ser analisadas: A Unidade X apresenta-se distribuída pela porção de médio à alto curso da BHRJ, com declives inferiores a 5%. Com o plano de curvatura convergente e o perfil de curvatura tanto convexo quanto côncavo, apresentando área de 618,98 km², representando 12,01% da área total. A Unidade XI apresenta declive inferior a 5% com plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. A unidade distribui-se associado aos canais fluviais, onde que o fluxo de água é disperso para os canais, ocorrendo transporte e deposição de sedimentos. A unidade tem área de 171,75 km², representando 3,33% da BHRJ. A Unidade XII com plano de curvatura divergente e perfil de curvatura convexo, apresenta-se em declive inferior a 5%. A unidade distribui-se expressivamente no alto curso da BRHJ, sobre o divisor d’ água, fazendo com que haja dispersão do fluxo e aumento no escoamento superficial na encosta. A unidade apresenta área de 369,17 km², representando 7,16% da área total. A Unidade XIII apresenta com uma área de 918,92 km², representando 17,84% da área total, com plano de curvatura convergente e perfil de curvatura tanto convexo quanto côncavo, e declives variando de 5 a 15%. A unidade distribui- se no média ao alto curso da bacia hidrográfica, em regiões de topo de colinas próximo a cabeceira de drenagem. A Unidade XIV com declives entre 5-15% e plano de curvatura divergente e perfil de curvatura côncavo, apresenta área de 287,36 km², representando 5,58% da área total da BHRJ. Distribuindo-se no médio e alto curso da bacia hidrográfica, a unidade situa-se próximo a meia vertente, fazendo com que haja deposição de sedimentos na encosta, influenciada pela forma e declividade. A Unidade XV distribui-se em declives entre 5-15%, com plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura convexo. A unidade caracteriza- se próximo à topos de colinas, fazendo com que haja grande dispersão de fluxo e atuação dos processos erosivos. A unidade apresenta área de 690,06 km² representando 13,39% da área total. As unidades geomorfométricas X a XV, podem ser analisadas conforme a Figura 02: As Unidade XVI, XVII e XVIII destacam a geomorfologia de transição na BHRJ, sendo da região Planalto Meridional para a Depressão Periférica no Estado gaúcho. A Unidade XVI caracteriza-se pelo plano de curvatura convergente e o perfil de curvatura tanto convexo quanto côncavo, com declives superiores a 15%. Com isso, há concentração do fluxo e escamento rápido pela encosta, fazendo com que haja maior propensão de atuação dos processos erosivos, tendo uma maior capacidade de transporte de materiais pela vertente. A unidade possui área de 193,73 km² representando 3,76% da área total. A Unidade XVII apresenta declives superiores a 15%, com o plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. A unidade caracteriza-se em meia encosta, , com fluxo disperso em direção as regiões as mais baixas. A unidade apresenta área de 89,61 km² representando 1,74% da BHRJ. A Unidade XVIII com declives superiores a 15%, com plano de curvatura divergente e o perfil de curvatura côncavo. A unidade caracteriza-se por estar no topo de colinas e morrotes, , influenciando em um escoamento intenso e atuação dos processos erosivos sobre o relevo. A unidade apresenta área de 188,87 km² representando 3,66% da área total da BHRJ. A representação das unidades geomorfométricas XV e XVI, podem ser analisadas conforme a Figura 03:

Fonte:Os autores, 2017.


Fonte: Os autores, 2017.


Fonte: Os autores, 2017.


Fonte: Os autores, 2017.

Considerações Finais

Com a caracterização das unidades geomorfométricas, a partir de técnicas de geoprocessamento, interpolando os parâmetros topográficos (altitude, declividade e curvatura de vertentes), possibilita definir as áreas susceptíveis aos processos erosivos atuantes no relevo. Na visualização dos mapas temáticos, é possível identificar através dos quadros demonstrativos das unidades, a correlação dos parâmetros fixos interpolados em SIG, que acabam marcando as feições geomorfológicas na área de estudo. Na BHRJ, foram identificadas 24 unidades geomorfométricas, que foram reagrupadas em 18 unidades mais representativas, utilizando como parâmetro para o processo, o plano de curvatura. A compartimentação geomorfométrica possibilita realizar uma caracterização quantitativa e precisa do relevo, através dos parâmetros topográficos, fazendo entender a atuação dos processos determinantes para a alteração na forma da paisagem. A proposta de compartimentação geomorfométrica na BHRJ obteve resultados satisfatórios, sendo que em locais de diferentes características geomorfológicas, os declives foram facilmente reconhecidos. Salvo que, em outros trabalhos a serem desenvolvidos nessa temática, é necessário obter os parâmetros e analisa-los, para que não haja erro na correlação espacial.

Agradecimentos

À Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo suporte técnico e financeiro para a realização da presente pesquisa.

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