CAMPUS DE BOTUCATU
MORFOMETRIA DA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO RIBEIRÃO
FAXINAL BOTUCATU – SP E ALTERAÇÕES EM SUAS ÁREAS DE
BIOMASSA NO PERÍODO DE 1972 a 2000
ANDRÉ FERREIRA DOS SANTOS
BOTUCATU - SP Dezembro – 2004
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
MORFOMETRIA DA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO RIBEIRÃO
FAXINAL BOTUCATU – SP E ALTERAÇÕES EM SUAS ÁREAS DE
BIOMASSA NO PERÍODO DE 1972 a 2000
ANDRÉ FERREIRA DOS SANTOS
Engenheiro Florestal
Orientador: Prof. Dr. Lincoln Gehring Cardoso
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia – Área de Concentração Energia na Agricultura.
BOTUCATU – SP Dezembro – 2004
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO
UNESP - FCA - LAGEADO - BOTUCATU (SP)
Santos, André Ferreira dos, 1974-
S237m Morfometria da microbacia hidrográfica do Ribeirão Faxinal Botucatu – SP e alterações em suas áreas de biomassa no período de 1972 a 2000 / André Ferreira dos Santos. –- Botucatu, [s.n.], 2004.
viii, 59 f. : il. color., gráfs., tabs. Dissertação (mestrado) -- Universidade Estadual
Paulista, Faculdade de Ciências Agronômicas. Orientador: Lincoln Gehring Cardoso.
Inclui bibliografia.
1. Bacias hidrográficas - Botucatu. 2. Geomorfologia. 3. Fotografias aéreas. 4. Solo - Uso. I. Cardoso, Lincoln Gehring. II. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Campus de Botucatu). Faculdade de Ciências
Agronômicas. IV. Título.
CDD 551.41
Palavras-chave: Microbacias; Mudança da Cobertura do solo; Análise morfométrica.
AGRADEÇO
Ao nosso Pai do céu DEUS
Ao meu pai CLAUDIO por tudo que fez e abdicou, para que meus estudos e sonhos se realizassem te amo.
A minha eterna mãe HELENA (in memoriam) que permanecerá sempre viva no meu coração, e a qual busco me espelhar.
A minha irmã ANDREIA que sempre esteve presente em minha vida.
A minha mãe MARIA que acolhe e intercede por mim a seu filho
JESUS
A minha terceira mãe CRISTINA pelas conversas e amizade.
E a minha namorada CYNTHIA por estar presente neste momento tão especial da minha vida.
“TUDO POSSO NAQUELE QUE ME FORTALECE”
AGRADECIMENTO ESPECIAL
Ao meu orientador Professor Doutor Lincoln Gehring Cardoso, minha gratidão por acreditar e confiar sua orientação a mim. E pelos ensinamentos, paciência e exemplo de mestre que é.
AGRADECIMENTOS
A Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) e ao Programa de Pós-graduação em Agronomia / Energia na Agricultura pela oportunidade de continuar meus estudos.
Ao Coordenador do curso de Pós-graduação Professor Doutor Zacarias Xavier de Barros, pelos auxílios e ensinamentos recebido.
Aos Professores Doutores Sergio Campos e Kleber Pereira Lanças pelo apoio e auxílios prestados.
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão da bolsa a qual possibilitou a realização desta pesquisa.
Ao G.O.U. Frutos (Grupo de Oração Universitário) e seus membros, pelos momentos compartilhados onde pude estar mais próximo de DEUS.
A Cynthia e seus pais Sydney e Cecília pelos momentos de cuidado, carinho e descontração.
Ao amigo Ronaldo Pollo pela ajuda e amizade durante a realização deste trabalho.
Aos funcionários da Faculdade de Ciências Agronômicas, da Biblioteca, da Secretaria de Pós-graduação e do Departamento de Engenharia Rural pelos auxílios concedidos.
Aos meus eternos amigos de graduação e a Universidade Federal de Lavras pela minha formação profissional e de vida.
E a todos amigos conquistados na Pós-Graduação e na FCA, em especial ao Lessa, Jim e Guilherme.
SUMARIO
Página RESUMO... 01 SUMMARY... 02 1 INTRODUÇÃO ... 03 2 REVISÃO DA LITERATURA... 052.1 Planejamento, uso e ocupação de terras... 05
2.2 Fotografias aéreas... 07
2.3 Bacias hidrográficas... 10
2.3.1 Bacias hidrográficas e suas sub-unidades... 12
2.4 Analise morfométrica e caracterização de bacias hidrográficas... 15
2.4.1 Área de drenagem e forma das bacias hidrográficas... 16
2.4.1.1 Área da bacia hidrográfica... 16
2.4.1.2 Forma da bacia hidrográfica... 17
2.4.1.2.1 Fator de forma... 18
2.4.1.2.2 Coeficiente de compacidade... 18
2.4.1.2.3 Índice de circularidade... 19
2.4.2 Sistema de drenagem... 19
2.4.2.1 Ordenamento dos cursos d’água... 19
2.4.2.2 Densidade de drenagem... 20
2.4.2.3 Comprimento da vazão principal... 22
2.4.2.4 Sinuosidade... 22
2.4.3 Característica do relevo... 23
2.4.3.1 Declividade média... 23
2.4.3.2 Coeficiente de rugosidade... 24
2.4.3.3 Perfil longitudinal do rio principal... 24
3 MATERIAL E MÉTODOS... 25
Páginas
3.1.1 Características da área de estudo... 25
3.1.2 Fotografias aéreas... 27
3.1.3 Base cartográfica... 27
3.1.4 Estereoscópio e aerosketchmaster ... 27
3.1.5 Equipamentos de medição... 28
3.2 Métodos... 28
3.2.1 Obtenção dos mapas rede de drenagem e ocupação do solo... 28
3.2.2 Ajuste de escala... 29
3.3 Cálculos ... 29
3.3.1 Área de drenagem e forma da bacia hidrográfica... 30
3.3.1.1 Área e perímetro ... 30
3.3.1.2 Forma da bacia... 30
3.3.1.2.1 Fator de forma (Ff)... 30
3.3.1.2.2 Índice de circularidade (IC)... 31
3.3.1.2.3 Coeficiente de compacidade (KC)... 31
3.3.2 Drenagem da bacia... 32
3.3.2.1 Densidade de drenagem (Dd)... 32
3.3.2.2 Comprimento da vazão principal... 32
3.3.2.3 Sinuosidade... 33
3.3.3 Relevo da bacia hidrográfica... 33
3.3.3.1 Declividade média (H)... 33
3.3.3.2 Coeficiente de rugosidade (CR)... 34
3.3.3.3 Perfil longitudinal do rio principal... 34
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 35
4.1 Característica morfometrica da microbacia hidrográfica... 35
4.1.1 Área e perímetro microbacia... 35
4.1.2 Forma da bacia hidrográfica... 36
4.1.2.2 Índice de circularidade... 36
4.1.2.3 Coeficiente de compacidade... 38
4.1.3 Sistema de drenagem da microbacia... 38
4.1.3.1 Densidade de drenagem... 38
4.1.3.2 Ordem dos cursos d’águas... 39
4.1.3.3 Sinuosidade... 41
4.1.4 Características do relevo da microbacia... 41
4.1.4.1 Declividade média... 41
4.1.4.2 Perfil longitudinal do rio principal da microbacia... 43
4.2 Uso e ocupação do solo da microbacia nos período de 1972 a 2000... 45
4.2.1 Pastagem... 45
4.2.2 Formações florestais naturais... 46
4.2.3 Reflorestamento... 47
4.2.4 Café e demais culturas ... 48
5 CONCLUSÕES... 50
LISTA DE FIGURAS
Páginas
1. Ilustração de uma bacia hidrográfica ... 13
2. Formas das microbacias hidrográficas... 17
3. Ordenação dos canais para uma bacia hidrográfica... 20
4. Localização da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP... 26
5. Forma da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP... 37
6. Rede de drenagem da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP... 40
7. Planialtimetria da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu,-SP... 43
8. Perfil longitudinal do curso d’água principal da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP... 44
9. Ocupação do solo na microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP, nos anos de 1972 e 2000... 47
10. Uso e ocupação do solo na microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP, no período de 1972 e 2000... 49
LISTA DE TABELAS
Páginas
1. Classes de interpretação dos valores e densidade de drenagem... 21 2. Classes de sinuosidade... 22 3. Chave de interpretação das fotografias aéreas (Rocha, 1997)... 29 4. Valores de densidade de drenagem da microbacia do Ribeirão Faxinal,
Botucatu-SP... 39 5. Sinuosidade da do Ribeirão Faxinal Botucatu-SP... 41 6. Declividades dos 18 alinhamentos na microbacia do Ribeirão Faxinal,
Botucatu-SP... 42 7. Classes de declividade e tipos de relevo... 42 8. Valores das áreas do uso e ocupação do solo nos anos de 1972 e
RESUMO
A preservação dos ambientes naturais é atualmente, uma preocupação mundial. Com isto, pode-se dizer que a avaliação dentro de uma região geográfica (microbacia), seja um dos primeiros passos para se obter informações do quanto um ambiente apresenta-se degradado.
Neste sentido, o presente estudo objetivou-se em analisar as características morfométricas, bem como determinar possíveis alterações, mediante auxilio de técnicas fotointerpretativas, em áreas de biomassa, como (fragmento de matas, savanas, culturas agrícolas, reflorestamentos, mata ciliar), no período de 1972 a 2000, na microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP.
A delimitação dos divisores de água, a rede de drenagem, área e as coberturas vegetais estudadas, foram obtidas com o auxílio de fotografias aéreas verticais, pertencentes à cobertura aerofotogramétrica do Estado de São Paulo, nos anos de 1972 e 2000, em escala nominal aproximada 1:25. 000 e 1:30. 000 respectivamente, e através das cartas topográficas na escala 1:50. 000 com curvas de nível eqüidistantes de 20 metros, editadas pelo IBGE em 1968.
Os parâmetros morfométricos mostraram que a microbacia esta inserida em uma área de 5.170 ha, apresentando declividade média de 4,0 %, em relevo suave ondulado. Quantos aos outros índices, forma e densidade de drenagem, pode-se inferir que a microbacia não é propensa a ocorrência de enchentes.
A pastagem foi a principal ocupação da área, representando 59, 6% da área total (1972) e 59,98% (2000), ou seja, mais da metade da área. As áreas ocupadas com a cultura do café apresentaram os maiores decréscimos de ocorrência na microbacia, ou seja, decresceram em 5,68%, uma vez que em 1972 era de 5,95%, passando a ocupar apenas 0,27 % em 2000. As formações florestais naturais, como os fragmentos de matas e savanas, apresentaram quedas nas suas porcentagem de áreas nesse 28 anos. A mata ciliar teve um incremento de áreas, o que mostra uma conscientização da preservação dos mananciais de água. Os reflorestamentos e os demais tipos de culturas apresentaram aumentos insignificantes no período estudado.
MORFOMETRY OF THEN WATERSHED OF FAXINAL RIVER IN BOTUCATU-SP, AND OCURRED CHANGS IN BIOMASS AREAS IN 1972 AND 2000. Botucatu, 2004. 68 p. Dissertação (Mestrado em Agronomia/ Energia na Agricultura) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Author: ANDRE FERREIRA DOS SANTOS Adviser: LINCOLN GEHRING CARDOSO SUMMARY
Presently the preservation of natural resources is a mundial preoccupation. For this one geographic area is the most places for to get information for environmental degradation. This study aimed at morph metric characterization, as to define possible changes in biomass cover ( forest, fragment forest, agricultural cultures, reforestation, savannas), through photo interpretative methods, from 1972 to 2000, from the small watershed Faxinal river, in the city of Botucatu – SP.
The water divisor delimitation, the drainage net, the area and the vegetables cover was got by vertical aerials photographs belonging to the aerophotogrametic covering of the State of Sao Paulo, in the years 1972 and 2000, in approximate 1:25.000 and 1:30.000 nominal scale, and topographical charts 1:50.000 scale, with contour lines 20 meters equidistant, of IBGE, were used.
The study analyzed of the parameters of morfometric of small watershed, was the areas of this 5.170 ha, whit 4,0 % of declivity, showed of that micro basin in classificated in waving pleasant raise. The watershed was classified in the 4a order river ramification. Whit another morfometric index of form and drenage showed that micro basin presented low danger of plodding due its format.
The results of occurred changes in the soil occupation, in 1972 and 2000, following conclusions. The pasture was the predominant land use, occupation 59,60% in 1972 and 59,98% in 2000. The areas of coffee culture was showing this significance reduction, presented decrease of 5,8%. In 1972 this areas represent 5,95% of the areas, and 2000 this area represent 0,27%. The natural forest occupations, with fragment forest and savannas, showing this cover reduction, however the ciliar forest haved a valuable increase, because of the preserve the natures resources. But the areas of reforestation and another cultivation showing a littlies increase.
1 INTRODUÇÃO
Há pouco tempo, o assunto preservação ambiental era considerado matéria restrita a especialistas e não raras vezes encarado como aspecto ligado a entidades que, buscavam formas para alertar sobre a problemática ambiental.
Contudo, em face de uma generalizada conscientização de todos os setores da sociedade, tal mentalidade em pouco tempo foi alterada, sendo hoje, a preservação ambiental, em todas as suas frentes de ação, considerada primordial para a sobrevivência da espécie humana.
Dentro das frentes de ação para preservação ambiental, a manutenção ou reposição de vegetação primitiva é encarada como básico para o equilíbrio natural. Não há necessidade de se recorrer a artigos científicos para se constatar o grau de transformação da paisagem nos últimos anos. A visível diversidade de pequenas, médias e grandes alterações, contudo, não permite se dimensionar o que de fato está ocorrendo, sendo necessário estudo pormenorizado, abrangendo desde o histórico das alterações, passando pelo dimensionamento da situação atual e culminando com possíveis sugestões de ações pontuais para reversão de situações dos problemas.
Buscando modificar o cenário de alterações dos ambientes naturais, é necessário elaborar subsídios, os quais possam demonstrar as modificações ocorridas ao longo do tempo. E uma das formas mais utilizadas no estudo da alteração ambiental, são os estudos dentro de uma área geográfica, considerada bacia hidrográfica, a qual nos fornece dados e parâmetros do grau de degradação que aquele ambiente natural se encontra.
Dentro desse contexto e como instrumento preliminar para o planejamento ambiental de uma área de importância para o Município de Botucatu, o presente trabalho objetivou estudar as alterações, num período de 28 anos em área de biomassa natural e implantada, bem como avaliar os índices morfométricos de uma microbacia de ocupação diversificada, denominada de microbacia do Ribeirão Faxinal.
2 REVISÃO DE LITERATURA
Nas ultimas décadas, a sociedade vem se preocupando mais com a preservação e utilização dos recursos naturais. Com isto havendo uma necessidade maior, de se buscar formas de melhor utilização e gestão dos ambientes naturais. Com essa crescente mudança da sociedade em cobrar ações que contenham a exploração dos recursos naturais, a comunidade científica vem desempenhando papel fundamental na elaboração e aplicação de metodologias, as quais busquem formas e instrumentos de melhor gerenciar os recursos naturais.
2.1 Planejamento, uso e ocupação de terras
Os instrumentos de planejamento, uso e ocupação de terras, são meios importantes, de se ter boas bases para o desenvolvimento, sem que haja agressão aos recursos naturais, pois, tendo-se um bom planejamento, com certeza obterá um correto uso e ocupação do solo.
Com este instrumento, pode-se observar se estamos preservando e protegendo o solo de ações degradadoras, como: erosões, voçorocas, desmatamentos desnecessários, perda da capacidade de produção do solo, influindo na quantidade e qualidade da água. Enfim, estes instrumentos influenciam diretamente nas atividades que se desenvolve numa área.
Sewell (1978) já dizia que o planejamento do uso do solo e seu controle seriam cada vez mais usados para proteger recursos valiosos, e que vários tipos de planejamento para o uso seria possível, dependendo dos problemas locais. Dentre os estudos sobre o planejamento do uso do solo, esse autor, identificou dois levantamentos básicos: o físico e o econômico. No levantamento físico como forma de planejamento, estabelece três fontes de estudo, que são: os mapas temáticos, levantamento pessoal e as fotografias aéreas. Para o levantamento econômico, utiliza-se de métodos padrões para registro de informações, ou seja, dados sobre o tipo de atividades, números de pessoas, edifícios e benfeitorias, transporte, comercio, etc.
Para Pereira et al. (1989) o levantamento do uso atual da terra se faz necessário, para fins de planejamento e pode ser obtido a partir da utilização de dados multiespectrais, fornecidos por fotografias aéreas como por satélites.
O levantamento atualizado das formas de utilização e ocupação do solo, bem como seu histórico, tem sido instrumento fundamental para estudos da avaliação dos impactos causados na ocupação do uso da terra de uma região (ROSA, 1993).
Gomes et al. (1993) comentam que o planejamento adequado da utilização das terras necessita de informações básicas, para que se mantenha a capacidade produtiva e a racionalidade quanto ao seu uso e conservação, de modo especial em regiões onde apresentam limitações quanto à utilização dos recursos naturais.
Para Rocha (1997) o conhecimento do uso da terra é cada vez mais importante para uma nação solucionar os problemas decorrentes do hábito do desenvolvimento ao acaso, de maneira incontrolada, provocando assim a deterioração ambiental, destruição dos solos e de terras agriculturáveis e a perda do habitat da fauna silvestre. Ainda o mesmo autor, relata que o levantamento do uso do solo é uma etapa indispensável para o planejamento físico rural de uma região, pois é um dos melhores indicativos das propriedades do solo. E este levantamento, consiste em mapear tudo que existe
sobre a litosfera, e para facilitar a identificação dos elementos de uso do solo, esses devem ser convencionados utilizando uma simbologia adequada, prática e objetiva.
Morais (1997) afirma que o conhecimento do uso atual da terra é um pré-requisito importante para o planejamento integral de uma bacia hidrográfica. Esta bacia ao ser representada de forma cartográfica, transforma-se em um material indispensável para a definição do grau de proteção fornecido ao solo pela cobertura vegetal atual, do grau de degradação da cobertura vegetal original, do uso racional da terra, auxiliando também na definição da aptidão para uso agrícola.
O conhecimento dos recursos naturais e as características socioeconômicas de uma determinada região são informações indispensáveis para a avaliação do uso da terra e na identificação de áreas passíveis a serem utilizadas e as que devem ser preservadas (MACEDO, 1998).
Segundo Ribeiro e Campos (1999) o uso da terra sem um planejamento adequado, empobrece o solo, provocando a baixa produtividade das culturas, trazendo como conseqüência o baixo nível sócio econômico e tecnológico da população rural, que utiliza a mesma para sua sobrevivência.
O uso e ocupação das terras são um tema básico para o planejamento ambiental, porque retrata as atividades humanas que podem significar pressão sobre os elementos naturais. Em geral as formas de uso e ocupação são identificadas (tipos de uso), especializadas (mapa de uso), caracterizadas (pela intensidade de uso e indícios de manejo) e quantificadas (percentual de área ocupada pelo tipo). Essas informações não devem ser apenas da situação atual, mas sim das mudanças recentes e históricas da área de estudo, salienta (SANTOS, 2004).
2.2 Fotografias aéreas
Cêurio (1988) levantando dados históricos sobre a utilização das fotografias aéreas, descobriu que isso ocorreu a partir da 2a Guerra Mundial, onde os aviões acoplavam plataformas de sensores e fotografavam a paisagem sobrevoada. Nas últimas décadas, com o incremento de novas tecnologias o seu uso passou a ser mais intensificado, em pesquisas ambientais, levantamentos de solos, ocupação do uso do solo, etc.
As fotografias aéreas apresentam-se como instrumentos capazes de representar as formas e arranjos espaciais, podendo ser utilizadas na elaboração de mapas de inventário da vegetação, do uso da terra, do estudo da rede de drenagem, da identificação e classificação de solos, etc. Afirmando ainda que a fotogrametria pode ser definida como a ciência e arte de se obter medidas dignas de confiança por meio das fotografias, sendo comumente utilizadas na preparação de mapas planialtimétricos, associando a fotogrametria com a fotointerpretação, envolvendo a determinação da natureza dos objetos que aparecem na fotografia (MARCHETTI; GARCIA, 1977).
Segundo Sewell (1978) o dispositivo mais versátil desenvolvido nas ultimas décadas, é a aerofotografia, que se devidamente empregada, não só indica a extensão real das características físicas, mas fornecerá informações qualitativas de uma área. Os tipos e a densidade da vegetação, a textura das superfícies e até deslocamentos verticais podem fornecer pistas que não se obteriam dos mapas padrões, e às vezes dos levantamentos de campo.
As fotografias aéreas registram o momento, mostrando varias características do terreno, como: os divisores de água, as bacias hidrográficas, rede de drenagem, sulcos de erosão, possibilitando trabalhar com inúmeras finalidades, como a visualização e avaliação do uso da terra (LEPSCH et al., 1983).
Segundo Barros et al. (1992) a intensificação do uso de imagens de satélites não exclui a importância das fotografias aéreas que são instrumentos úteis e desempenham papel importante na avaliação das mudanças ocorridas na ocupação do solo em uma região geográfica, num período, pois estas registram fielmente a paisagem num dado momento.
Cardoso et al. (1993) estudou a ocupação do solo no município de Botucatu-SP, utilizando-se das fotografias aéreas dos anos de 1962 e 1972. As quais ofereceram subsídios ideais de trabalho na discriminação das culturas ocorrentes na área estudada.
Borges et al. (2001) concluíram que a utilização das fotografias aéreas, na confecção do mapa morfopedológico, permitiu uma maior riqueza de detalhes no traçado da rede de drenagem, na precisão dos limites mapeados, na delimitação da área urbana e no número de unidades de mapeamento, do que no levantamento com imagens orbitais.
Politano et al. (1992) mediante o uso de fotografias aéreas na escala aproximada de 1:25000 e 1:30000, encontraram condições ideais para o mapeamento de erosões e dos tipos de cobertura vegetal nos anos de 1962 e 1983 no Município de Mococa-SP.
As fotografias áreas são indispensáveis para o reconhecimento da superfície terrestre. Isto porque proporciona uma visão de conjunto, um conhecimento das inter-relações entre elementos físicos da paisagem. No que se refere aos trabalhos de levantamentos dos recursos naturais, as fotos aéreas possibilitam uma ampla correlação entre elementos do meio físico e do solo. Isto é, observado com base na hipótese de que os solos semelhantes aparecem nas fotografias aéreas com padrões semelhantes e solos diferentes aparecem com padrões diferentes. (ROSTAGNO; BAHIA, 1998).
Fiorio et al. (2000) no estudo cronológico do uso da terra na microbacia do Ceveiro em Piracicaba-SP, através de fotografias aéreas, constataram um aumento de áreas com cultura da cana, passando de 16% (1962), para 66% (1995). Os mesmos autores verificaram que as fotografias aéreas em escala 1:35. 000 foram as que mais facilitaram na interpretação do uso da terra, obtendo um mapa mais enriquecido. Já utilizando escalas menores, 1:60. 000 observaram perdas de detalhes, principalmente para delimitar as matas ciliares.
Piroli (2002) utilizando aerofotogramas no levantamento preliminar dos solos no Município de Botucatu-SP constatou que as mesmas permitiram economia de tempo e de recursos nas analises dos solos, visto que estas geraram um mapa preliminar na orientação de onde locar amostras para aferimento das classes de solos.
Pissara (2002) em estudo comparativo entre uso de fotografias aéreas e imagens Landsat 5, concluiu que o uso das fotografias aéreas foi o instrumento que melhor forneceu os limites das comunidades vegetais, como o traçado dos divisores topográficos e no detalhamento da rede de drenagem. Concluiu ainda, que as Imagens Landsat 5 não foram propícias para a caracterização da rede de drenagem de primeira ordem da bacia estudada, sendo recomendado para o estudo de redes de drenagem acima de 2a ordem de ramificação, e as imagens servindo para análise de áreas extensas na estratificação regional de estudo homogêneo.
Hoje, tanto as fotografias aéreas como as imagens de satélite, são excelentes instrumentos para o mapeamento, sendo estas, também armazenadas e tratadas em diversos Sistemas de Informações Geográficos (SIG). O uso associado da aerofotogrametria e SIG, aliando a verificação em campo permitem a elaboração de mapas com representações espaciais, apresentando não só na forma de mapas, mas como gráficos e tabelas de informações qualitativas, quantitativas e estatísticas (SANTOS, 2004).
2.3 Bacias Hidrográficas
No Brasil, uma bacia hidrográfica é reconhecida legalmente como unidade de planejamento. Isto pode ser observado conforme resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) 001/86, em seu artigo 5o item III, que declara: “definir os limites da área geográfica a ser direta ou indiretamente afetada pelos impactos, denominados da área de influência do projeto, considerando em todos os casos, a bacia hidrográfica, na qual se localiza”.Em cumprimento desta resolução, é que vem sendo muito utilizada no país a caracterização de bacias hidrográficas. Esta caracterização contribui e muito no fornecimento de dados e informações a respeito do ambiente que ali se insere, pois, a bacia hidrográfica delimita uma região geográfica distinta.
Segundo Freitas e Kerr (1996) a bacia hidrografia ou sub-unidades fazem parte de um ecossistema agrícola, de fácil controle, conhecido e facilmente monitorável em todos os seus aspectos, constituindo um campo ideal para estudos do comportamento dos solos frente ao uso e manejo.
Segundo Bordalo (1998) a utilização da bacia hidrográfica como unidade de planejamento ambiental, vem sendo estudada, desde os anos oitenta, e principalmente na década de noventa. O mesmo autor mostra que os primeiros e principais trabalhos em microbacias hidrográficas desenvolvidos no país iniciaram-se em 1972, no estado da Paraíba, na região de Suamé no semi-árido nordestino, promovido pela Superintendência Desenvolvimento do Nordeste (SUDENE), França e Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq), visando o estudo hidrológico e influencias na vegetação. Como pode ser constatado, que os estudos nas bacias hidrográficas primeiramente foram com o objetivo de
estudar fatores relacionados à água e solos, mas felizmente, o uso da bacia hidrográfica, como unidade de estudo, pode ir alem destes dois fatores, fornecendo a possibilidade de levantamentos de biomassas florestais naturais e implantadas, estudos agropecuários, da ocupação do solo, da cronologia de uso da terra, entre outros.
Os trabalhos em microbacias são maneiras eficientes de gerar tecnologia regionalizada, difundir práticas de manejo do solo e cultura, conservar recursos naturais e contribuir para o desenvolvimento municipal e regional. Permitindo ainda propor soluções para melhorar as formas de uso da terra de uma determinada região (CASTRO FILHO, 1994).
Fernandes e Silva (1994) comentam que as bacias hidrográficas também constituem ecossistemas adequados para a avaliação dos impactos causados pela atividade antrópica, os quais podem acarretar riscos ao equilíbrio e a manutenção da quantidade e qualidade da água e os parâmetros relacionados com o uso do solo.
Conforme Politano et al. (1988) a adoção da bacia hidrográfica como unidade espacial básica de intervenção, se constitui numa opção que visa garantir o sucesso dos empreendimentos conjuntamente com a melhoria das condições ambientais. Ela favorece o planejamento a implantação das atividades de uso do solo e água, requerendo a caracterização detalhada de seu meio físico.
Botelho (1999) chama a atenção para a bacia hidrográfica, como uma unidade natural de analise da superfície terrestre, onde se pode reconhecer e estudar inter-relações da paisagem. Compreendida dessa forma, a bacia hidrográfica passa a ter uma representação como unidade ideal para se fazer o planejamento e uso da terra.
As abordagens de planejamento e gestão, que utilizam a bacia hidrográfica como unidade básica de trabalho, são mais adequadas para compatibilização da produção com preservação ambiental, pois a mesma é uma unidade natural geográfica, possuindo características biogeofísicas e sociais integradas (SOUZA; FERNANDES, 2000). Conforme os mesmos autores, a bacia hidrográfica é o local onde os problemas se manifestam, sendo que as pessoas que ali residem são ao mesmo tempo as causadoras e vítimas dos problemas criados. Cabe a elas, a conscientização e o interesse em amenizar e resolver esta problemática ambiental local.
A bacia hidrográfica se constitui, portanto em uma área ideal para o planejamento integrado do manejo dos recursos naturais, por ela definida. Este termo “Bacia Hidrográfica” vem sendo freqüentemente empregado em pesquisas relacionadas com o manejo e conservação do solo, água, em comunidades agrícolas e florestais, sendo fundamental, neste contexto, a relação solo-clima-vegetaçao (PISSARA, 2002).
Em função de suas características naturais as bacias hidrográficas têm se tornado importantes unidades espaciais para gerenciar atividades de uso e de conservação dos recursos naturais, principalmente nas situações atuais de grande pressão sobre o ambiente em função do crescimento populacional e do desenvolvimento (SILVA et al., 2003).
Santos (2004) diz que toda ocorrência de eventos em uma bacia hidrográfica, de origem antrópica ou natural, interfere na dinâmica desse sistema, tanto na quantidade de cursos d’água como da qualidade da água, fazendo com que estas peculiaridades influam de tal forma que os planejadores elejam as bacias hidrográficas como unidades de estudo e gestão.
Segundo Rocha (1997) este planejamento deve-se e não somente ser nas propriedades rurais, mas também, em outras unidades, sejam elas: bacias hidrográficas, municípios, Estados. Devido ao fato da bacia hidrográfica ser uma região fisiográfica que apresenta unidades naturais, aconselha-se iniciar a recuperação ou intervenção, ou mesmo o diagnóstico, por estas unidades ou pelas suas sub-unidades.
2.3.1 Bacias hidrográficas e sub-unidades
Com o Decreto Lei 94076 de 5 de março de 1987 que criou o Programa Nacional de Microbacia Hidrográfica, o termo microbacia passou a ser mais utilizado, ficando definido como sendo: área drenada por um curso d’água principal e seus afluentes, com uma seção transversal, para qual convergem às águas que drenam esta área (BRASIL, 1987).
Silva (1995) afirma que o termo bacia hidrográfica refere-se a uma compartimentação geográfica natural delimitada, por divisores de água, sendo este compartimento drenado por um rio principal e seus afluentes.
Para Monticeli e Martins (1993) a separação de bacias hidrográficas é um critério técnico e também subjetivo, sendo que as denominações podem ser sub-bacias ou microbacias para designar bacias menores. E os autores relatam ainda, que esses conceitos de bacia, sub-bacia e microbacia são formas de divisão do espaço, sendo úteis para entender os conflitos e interesses em jogo, como questão do uso do solo como também dos recursos hídricos.
Segundo Lima (1996) a bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água da chuva que proporciona o escoamento para o canal principal e seus tributários, sendo seu limite superior, o divisor de águas (topográfico) e a delimitação inferior à saída da bacia. A Figura 1, obtida da Agência Nacional de Águas, ilustra uma bacia hidrográfica.
Fonte: Agencia Nacional de Águas (ANA, 2004)
Figura 1. Ilustração de uma bacia hidrográfica
A microbacia hidrográfica compreende uma área de formação natural, drenada por um curso d’água e seus afluentes a montante de uma seção transversal considerada para onde converge toda água da área considerada (FREITAS; KERR, 1996).
As bacias hidrográficas podem apresentar-se em diferentes tamanhos, que variam desde bacias com milhões de Km2 até bacias de poucos metros quadrados, mas todas apresentando sistemas de drenagem hierarquicamente organizados. Estas, podendo também ser desmembradas em um número qualquer de sub-bacias, dependendo do ponto de vista considerado (COELHO NETO, 1994).
Para Rocha (1997) a bacia hidrográfica é a área onde drena as águas das chuvas pelas (ravinas, canais e tributários), para o curso principal e com sua vazão efluente convergindo para uma única saída de deságüe no mar ou num grande lago, sendo estas sem dimensão definida. O mesmo autor utiliza outras duas formas de definições para subdividir estas unidades geográficas. São elas as sub-bacias hidrográficas e microbacia hidrográfica, sendo as sub-bacias hidrográficas conceituadas da mesma forma de bacias hidrográficas, porem acrescendo a esta o enfoque que o deságüe se dá direto em um rio, e tendo como dimensões superficiais entre 20.000 ha a 300.000 ha, variáveis conforme a região. As microbacias hidrográficas, também dispõem do mesmo conceito, acrescido do deságüe em outro rio, mas atribuindo dimensão superficial variando entre 10 a 20.000 ha.
Politano et al. (1988) definem microbacia hidrográfica como sendo uma área delimitada pelo seu tamanho, apresentando dimensões consideráveis, ocupando grande parte dentro de um mesmo Município, e constituindo-se comumente numa hierarquia de 3a ou 4a ordem, composta por bacias de ordens inferiores.
Botelho (1999) acredita que o conceito de microbacia esteja fortemente relacionado aos projetos de planejamento e conservação ambiental e que, na sua definição, deve-se abranger uma área suficientemente grande, para que se possam identificar a inter-relações presentes.
Segundo Santos (2004) a bacia hidrográfica é um território drenado por um rio principal, seus afluentes e subafluentes permanentes ou intermitentes e seu conceito é associado à noção de: sistema, nascente, divisores de águas, cursos d’ água hierarquizados e foz.
Calijuri (2004) define bacia hidrográfica como sendo uma área drenada por um rio e seus tributários, e que cada bacia hidrográfica é formada por um conjunto de microbacias sobrepostas. Esta mesma autora subdivide a rede de drenagem de
uma bacia hidrográfica em dois sistemas, o sistema de cabeceiras como microbacias e o sistema jusante como bacia hidrográfica.
2.4 Analise morfométrica e caracterização de bacias hidrográficas
Para que o estudo do uso e ocupação do solo em uma determinada microbacia hidrográfica, é necessário o conhecimento de alguns parâmetros, os quais fornecem bases para se inferir sobre o processo de identificação e compreensão do que esta ocorrendo, ou ocorreu neste ambiente geográfico.
No Brasil os estudos morfométricos e físicos das redes de drenagem foram desenvolvidos por (FRANÇA, 1968) o qual mostrou que bacias de 3a e 4a ordens de ramificação possuíam características morfométricas que refletiam a influência do solo sobre o desenvolvimento do sistema de drenagem. O mesmo autor também desenvolveu estudos onde mostrou que o sistema de drenagem depende da relação infiltração/deflúvio das águas das chuvas que também é influenciado pelo solo.
As características físicas de uma bacia hidrográfica são elementos de grande importância em seu comportamento hidrológico, existindo uma estreita correspondência entre regime hidrológico e estes elementos, sendo de grande utilidade prática o seu conhecimento. Estas relações podem determinar indiretamente valores hidrológicos em seções ou locais de interesse, nos quais faltem dados ou em regiões onde, devido fatores de ordem física ou econômica, não seja possível a instalação de equipamentos de medição (VILLELA; MATTOS, 1975).
Tais parâmetros são realizados geralmente com base em informações extraídas de mapas, fotografias aéreas, imagens de satélite e, quando necessário, informações obtidas em campo. Basicamente são áreas, comprimentos, declividades e coberturas do solo medidos diretamente ou expressos por índices (TUCCI, 1997).
Lima (1996) descreve que os parâmetros físicos ou morfométricos fazem com que se possa compreender o funcionamento de uma bacia hidrográfica, e classifica-os em:
a) Parâmetros físicos: área, fator de forma, compacidade, altitude, declividade media, comprimento da bacia, índice de circularidade, etc.
b) Parâmetros geológicos: tipos de rochas, tipos de solos, tipos de sedimentos, etc. c) Parâmetros de vegetação: tipos de cobertura, espécies, densidade, etc.
d) Inter-relações: Lei do numero de canais, lei dos comprimentos dos canais, etc.
Rocha (1997) determina que existem cerca de quarenta parâmetros já estudados que definem os tipos de rede drenagem, padrões ou sistemas de drenagem, os quais caracterizam, por conseguintes as bacias, sub-bacias ou microbacias hidrográficas, sendo que os parâmetros que mais se relacionam com a deterioração ambiental, são em numero de seis:
a. Comprimento de drenagem; b. Índice de circularidade; c. Índice de forma; d. Declividade media; e. Coeficiente de Rugosidade e f. Densidade de drenagem.
2.4.1 Área de drenagem e forma das bacias hidrográficas
2.4.1.1 Área da bacia hidrográfica
A área de uma bacia compreende a área delimitada pelo divisor de águas, sendo este elemento básico, para o cálculo de suas características. Conforme (VILLELA; MATTOS, 1975) a área de uma bacia é a área plana (projeção horizontal) inclusa entre seus divisores topográficos.
Lima (1996) afirma que o parâmetro área é a variável de maior importância, sendo que esta deve ser definida com maior rigor, pois, ela oferece características que influenciam na bacia hidrográfica. Dada a importância da área, varias tentativas foram feitas no sentido de desenvolver métodos de classificação ou ordenamento das bacias conforme seu tamanho, principalmente baseados na rede de drenagem.
Dependendo da finalidade de estudo, uma bacia hidrográfica poderá abrigar maior ou menor numero de canais de drenagem, contudo a área será sempre aquela definida pelo “fechamento” do divisor de água e a sua avaliação poderá ser levado a efeito de diferentes formas, como trabalhar a bacia dentro de um software que permita a avaliação automática da área, utilizar mesa digitalizadora, ou simplesmente um planímetro polar. Sendo comum à utilização das áreas em kilometros quadrados (Km) ou hectares (ha) (CARDOSO, 2002).
2.4.1.2 Forma das bacias hidrográficas
Para Villela e Mattos (1975) as bacias hidrográficas dos grandes rios apresentam a forma de uma pêra ou de um leque, mas as pequenas bacias variam muito no formato, dependendo da estrutura geológica do terreno. Os mesmos autores relatam que existem vários índices utilizados para determinar a forma das bacias, relacionando-as com formas geométricas conhecidas.
Na Figura 2, é apresentada a comparação das formas geométricas com o formato da microbacia hidrográfica.
A- Bacia comparada com a forma de um circulo; B- Bacia comparada com a forma de um retângulo e C- Bacia comparada com a forma de um triangulo. Fonte: Christofoletti, 1980
Segundo Villela e Mattos (1975) a forma superficial de uma bacia hidrográfica é importante, pois se pode inferir sobre o tempo de concentração, ou em termos gerais determinar o tempo que a água leva dos limites da bacia para chegar à saída da mesma. Dentre os parâmetros para os cálculos da forma de uma bacia hidrográfica pode-se citar:
2.4.1.2.1 Fator de forma
Segundo Rocha (1997) quanto menor for o valor do fator de forma (Ff), mais próximo da figura geométrica, será a forma da microbacia. Neste caso, as microbacias de formato retangulares ou triangulares são menos susceptíveis a enchentes que as circulares, ovais ou quadradas, que têm maiores possibilidades de chuvas intensas ocorrerem simultaneamente em toda a sua extensão, concentrando grande volume de água no tributário principal.
Este parâmetro vai indicar a propensão de uma bacia hidrográfica à ocorrência de enchentes. As bacias com valores de fator de forma baixo são menos sujeitas a enchentes do que uma bacia de mesmo tamanho porem com maior fator de forma. Isso se deve ao fato de que uma bacia estreita e longa, com fator de forma baixo não ter a possibilidade de ocorrências de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda sua extensão.A inferência deste valor se da através da largura media pelo comprimento axial da bacia. Este fator relaciona a forma da bacia com retângulo (CARDOSO 2002).
2.4.1.2.2 Coeficiente de compacidade
O coeficiente de compacidade (Kc) é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. O valor encontrado é adimensional e variando conforme a forma da bacia, independentemente de seu tamanho (VILLELA; MATTOS, 1975). Este índice relaciona a forma da bacia a um círculo
2.4.1.2.3 Índice de circularidade
Este parâmetro também relaciona a área da bacia hidrográfica e a área de uma circunferência de mesmo perímetro que a bacia. Este índice foi proposto por Miller (1953, apud CHRISTOFOLETTI 1980, e citado por LIMA 1996). Os índices encontrados demonstram a propensão da bacia ao risco de enchentes
Para Rocha (1997) quando a bacia tem o formato circular, o índice de circularidade é um, e quanto maior for o valor deste índice, maior será o perigo de enchentes, pois a concentração de água no tributário principal é maior, quando se tem chuvas intensas cobrindo toda sua extensão. Nestes casos, as bacias devem ser mais protegidas em cobertura florestal e conservação do solo.
2.4.2 Sistema de drenagem
Villela e Mattos (1975) afirmam que o sistema de drenagem de uma bacia hidrográfica é constituído pelo rio principal e seus tributários, e seus estudos são de extrema importância, pois indica a maior e menor velocidade com que a água deixa a bacia hidrográfica, ou melhor, dizendo, define o escoamento de uma bacia.
Para isto há necessidade de se conhecer a drenagem interna de uma bacia hidrográfica. Esse estudo visa conhecer seu ordenamento, ou seja, classificá-las.
2.4.2.1 Ordenamento dos cursos d’água
A classificação da ordem de um rio oferece parâmetros mediante os quais podem se conhecer o grau de ramificação e ou a bifurcação que se tem dentro da bacia hidrográfica. Sendo atribuído a classificação de Strahler, como forma de classificar uma rede de drenagem.
Strahler (1957) designou o ordenamento das redes de drenagem da seguinte forma: os canais primários são designados de 1a ordem e a junção de dois canais primários, forma um de 2a ordem, e assim sucessivamente. Já um canal de uma dada ordem
ligado a um canal de ordem superior não altera a ordem deste. A ordem do canal à saída da bacia é também a ordem da bacia.
A Figura 3 ilustra o sistema de classificação da rede de drenagem, conforme proposto por (STRAHLER, 1957).
Fonte: Christofoletti (1980)
Figura 3. Ordenação dos canais de uma bacia hidrográfica.
2.4.2.2 Densidade de drenagem
Horton (1945) definiu densidade de drenagem como sendo a relação entre o comprimento total dos canais e a área da bacia hidrográfica, sendo este índice considerado importante, pois reflete a influência da geologia, topografia, vegetação e solos de uma bacia hidrográfica e está relacionado, com o tempo gasto para o escoamento superficial da bacia.
Densidades de drenagem com valores baixos estão geralmente associados a regiões de rochas permeáveis e de regime pluviométrico caracterizado por chuvas de baixa intensidade (LIMA, 1996).
Rocha (1997) informa que o cálculo da densidade de drenagem é o somatório dos comprimentos das ravinas, canais e tributários de uma bacia hidrográfica, e quando se compara duas ou mais microbacias, elas podem apresentar valores pequenos ou grandes. O valor de densidade de drenagem pequeno mostra que o solo é muito permeável, rochas resistentes, com cobertura vegetal densa e relevo relativamente suave. Já, para os valores de densidade de drenagem grande, isto significa solos impermeáveis, com rochas pouco resistentes, pequena cobertura vegetal e relevo acidentado.
A densidade de drenagem (Dd) varia inversamente com a extensão do escoamento superficial, portanto, fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia. Esse índice varia de 0,5 Km/Km2, para bacias com drenagem pobre, a 3,5 km/km2 ou mais para bacias excepcionalmente bem drenadas (VILLELA; MATTOS, 1975).
Na Tabela 1, apresenta-se, de acordo com (CHRISTOFOLETTI, 1980) a Classificação de bacias hidrográficas, segundo classes de valores de densidade de drenagem.
Tabela 1. Classes de interpretação dos valores de densidade de drenagem
Classes de Valores (Km/Km2) Classificação
Abaixo de 7,5 Baixa densidade de drenagem Entre 7,5 e 10,0 Media densidade de drenagem Acima de 10,0 Alta densidade de drenagem
Para Lima (1996) este índice é importante, pois reflete a influencia da geologia, topografia do solo e da vegetação da bacia hidrográfica, e está relacionada com o tempo gasto para o escoamento superficial da bacia, e o mesmo autor cita (STRAHLER, 1957) que classificou as densidades de drenagem com os seguintes parâmetros:
Baixa Dd: 5.0 em Km/Km2
Media Dd 5,0 a 13,5 em Km/Km2
Alta 13,5 a 15,5 em Km/Km2
2.4.2.3 Comprimento da vazão principal
O comprimento da vazão principal é dado pela somatória das distâncias eqüidistantes desde a linha do divisor de águas ao primeiro afluente (ravina) na microbacia.
Segundo Rocha (1997) quanto maior for o valor do comprimento da vazão principal, maior será o perigo de erosão numa microbacia.
2.4.2.4 Sinuosidade
Relação entre o comprimento do rio principal e o comprimento de um talvegue, sendo este índice o fator que demonstra e controla a velocidade de escoamento de um rio (VILLELA; MATTOS, 1975).
Segundo Panichi et al., (1994) os índices de sinuosidade, quando expressos em porcentagem em relação ao comprimento do rio, podem ser comparados em cinco classes distintas, Tabela 2.
Tabela 2. Classes de sinuosidade
Classe
Porcentagem
Tipo de sinuosidade
Classe I < 20% Muito reto
Classe II 20 – 29,9% Reto
Classe III 30 – 39,9% Divagante
Classe IV 40 – 49,9% Sinuoso
Classe V >= 50 % Muito sinuoso
Cardoso (2002) informa que quanto mais próximo da unidade for o resultado, menor será a sinuosidade do rio principal, conseqüentemente menor os impedimentos naturais ao desenvolvimento desse curso d’água. Nesse contexto, a velocidade de escoamento de águas pluviais pelo curso principal, tende a ser maior.
2.4.3 Característica do relevo
O relevo de uma bacia hidrográfica tem grande influência sobre fatores meteorológicos e hidrológicos, pois a velocidade do escoamento superficial é determinada pela declividade do terreno (VILLELA; MATTOS, 1975).
Para Santos (2004) os dados geomorfológicos permitem interpretar uma questão indispensável para o planejamento de ocupação de terras, como a relação entre as configurações superficiais do terreno, a distribuição dos aglomerados e núcleos humanos, tudo isto em funções e limitações impostas pelo relevo. E conforme a mesma autora, cada tipo de relevo esta associado a um conjunto fisionômico característico e a composições especificas de vegetação, distribuição da fauna, permitindo ampla correlação, alem de oferecer informações sobre os fenômenos hidrológicos, declividade, velocidade da drenagem, etc.
2.4.3.1 Declividade média
Conforme Lima (1996) a declividade de uma bacia hidrográfica tem relação importante com vários processos como o hidrológico, o escoamento, a infiltração, a umidade do solo, etc. Pois, este é um fator que regula o tempo de duração do escoamento superficial.
Para Rocha (1997) a magnitude dos picos de enchentes e infiltração de água, fazendo, como conseqüência, maior ou menor grau de erosão, dependem da declividade média da microbacia (que vai determinar maior ou menor velocidade de escoamento da água superficial), associada à cobertura vegetal, tipo e uso do solo.
Vários são os métodos para calculo determinar a declividade media, dentre eles podemos destacar o método das perpendiculares que é um método rápido que oferece boa precisão, quando utilizado representativamente na área toda.
Cardoso et al. (1993) em estudo da ocupação do eucalipto no município de Botucatu – SP, observou que os povoamentos de eucalipto se localizavam, em media, em locais com declividade media inferior a 15 %, o que contraria a premissa de que o eucalipto ocupa áreas onde declividade é mais acentuada e inadequada para a agricultura.
Bollmann e Marques (2001) em estudo na microbacia do rio das cachoeiras encontrou a declividade media de 5,5 %, terreno suave e bacia conservada e sem riscos a erosão, o que confirma os mesmos autores que, quanto maior for o percentual de declividade mais susceptível será a área a erosão.
2.4.3.2 Coeficiente de rugosidade
O coeficiente de rugosidade segundo (ROCHA, 1997) é um parâmetro que direciona o uso potencial das terras rurais, em relação às suas características para atividades de agricultura, pecuária, silvicultura com reflorestamento ou ainda para preservação permanente. O mesmo autor classifica que quanto maior for o valor do coeficiente de rugosidade entre as microbacias, maior o perigo a erosão, e estabelece quatro classes de coeficiente: A (menor valor de Cr) - terras apropriadas à agricultura; B - terras apropriadas à pecuária; C - terras apropriadas à pecuária e reflorestamento e D (maior valor de Cr) - terras apropriadas a florestas e reflorestamento.
Entre os parâmetros ambientais para o diagnostico físico conservacionista de uma bacia hidrográfica, o coeficiente de rugosidade, mostra-se eficaz, por constituir-se em um índice desenvolvido a partir de dois dados fundamentais, que são: a densidade de drenagem e a declividade média (MELLO FILHO; ROCHA, 1995).
2.4.3.3 Perfil longitudinal da bacia
O perfil longitudinal do rio principal de uma bacia hidrográfica é a forma didática de representar comportamento da declividade do rio, desde a nascente até a foz. Segundo Cardoso (2002) muitas vezes em razões de escalas reduzidas da base cartográficas, as curvas de níveis encontram-se reduzidas, com isto, a representação do perfil, exigirá representação com exagero vertical.
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material
3.1.1 Características gerais das áreas de estudo
A microbacia hidrográfica do ribeirão Faxinal apresenta área total de 5.170 ha e esta circunscrita entre as coordenadas geográficas: 22o 51’ 35” e 22o 57’ 02” de latitude S e 48o 39’ 42” e 48o 38’ 01” de longitude W de G. no Município de Botucatu-SP, Figura 4.
O clima do Município de Botucatu é classificado pelo sistema Köppen, como tipo Cfa – clima temperado chuvoso, com direção de ventos basicamente vindo do sudeste (SE). Segundo (MARTINS, 1989) a região apresenta temperatura média anual de 22,2
o
C, sendo que nos meses quentes chegando a temperaturas médias de 23,2 oC e de 16,9 oC nos meses frios.
Figura 4. Localização da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP.
Segundo Zorzetto et al. (2004) a vegetação nativa presente na área de estudo apresenta os seguintes tipos: Fragmentos de Floresta Estacional Semidecidual; Savana (Cerrado e suas atribuições) e Fragmentos de contato entre Floresta Estacional Semidecidual com Savana.
Veloso et al. (1991) atribui a região de Botucatu a formação de vegetação de Floresta Estacional Semidecidual Montana e representantes da Savana brasileira.
SÃO PAULO Botucatu Município de Botucatu
N
48O 32’ 40” W 22O 51’ 32” S 48O 39’ 42” W 22O 51’ 35” S 48O 32’ 34” W 22O 56’ 59” S 48O 38’ 01” W 22O 57’ 02” S 0 1.6 Km Microbacia estudada Represa da Barra BonitaEm relação aos solos, (PIROLI, 2002) diz que a região que abrange a microbacia de estudo, ocorrem as seguintes classes de solo: Latossolo Vermelho Amarelo distrófico (LVAd1); Latossolo Vermelho distrófico (LVd); Argissolo Vermelho Amarelo
distrófico (PVAd1) e Neossolo Litólico eutrófico (Rle).
3.1.2 Fotografias aéreas verticais
Para o estudo da área considerada, foram utilizadas as fotografias aéreas verticais pancromáticas pertencentes às coberturas aerofotogramétricas de 1972, em escala nominal aproximada de 1: 25.000 e fotografias aéreas coloridas do ano 2000 em escala 1:30. 000.
3.1.3 Base cartográfica
Os pontos de apoio planimétricos, bem como as curvas de nível e limites da bacia, foram obtidos da Carta do Brasil, em escala 1: 50.000, editadas em 1968, pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, de Botucatu (SF-22-Z-R-IV-3) e de Pratania (SF-22-Z-B-V-4).
3.1.4 Estereoscópio e aerosketchmaster
Para a observação estereoscópica dos pares de fotografias aéreas verticais foi utilizado o estereoscópio de espelho marca WILD, modelo ST4, acrescidos de lentes de aumento de três vezes. A transferência dos elementos de estudo decalcados das fotografias aéreas para o mapa base foi realizada com o auxílio do Aerosketchmaster, marca CARL ZEISS, JENA.
3.1.4 Equipamentos de medição
As medições das distâncias retas foram efetuadas com auxílio do compasso de ponta seca e da escala triangular, sendo as distâncias curvas determinadas com auxílio de curvímetro, marca DERBY.
As áreas das ocupações do solo, das classes de solo e de declive foram determinadas com auxílio do software “SPLAN” ( SILVA et al. 1993) - Sistema de planimetria digitalizada, desenvolvido pela Área Científica do Pólo Computacional, juntamente com a área de Topografia e Aerofotogrametria da FCA/UNESP/Campus de Botucatu. Este programa utiliza-se de uma mesa digitalizadora, marca DIGICON, modelo MDD - 1812, com área útil de 18” x 12” (457 x 305 mm - para folha padrão - ABNT - A3).
3.2 Métodos
3.2.1 Obtenção dos mapas da rede de drenagem, de ocupação do solo e de declive.
Na obtenção dos mapas da ocupação do solo e da rede de drenagem, inicialmente, foi feita montagem dos conjuntos das fotografias da área de estudo, para ter-se uma visualização geral, sendo em seguida traçado a linha de vôo e a delimitação da área útil, conforme orientação de (COELHO, 1972). A seguir, com o auxílio da estereoscopia decalcou-se em filme de poliéster Terkron D - 50 mícrons, a rede de drenagem e os limites das respectivas ocupações do solo, que foram os objetos de estudo desta pesquisa.
O mapa da ocupação do solo foi obtido conforme os critérios de fotointerpretação geral e de fotointerpretação agrícola descritos por Ricci e Petri (1965, apud MARCHETTI; GARCIA 1977 e citado por PIEDADE 1983), respectivamente, a partir das fotografias aéreas verticais de 1972 e de 2000, considerando-se as seguintes ocupações: 1 Matas naturais; 2 Reflorestamentos; 3 Pastagens naturais e artificiais; 4 Cultura do Café; 5 Savanas 6 Culturas (cana, horticultura, etc.).
Pela Tabela 3, utilizando-se da chave de identificação, proposta por (ROCHA, 1986) fez-se a fotointerpretação da área estudada.
Tabela 3. Chave de interpretação das fotografias aéreas.
Ocupação do solo Tonalidade Textura
Florestas naturais Cinza escuro Áspera Reflorestamento Cinza médio Fina Capoeira leve (Savanas) Cinza médio Áspera Pastagens naturais Cinza médio Fina Solos expostos Cinza claro Fina Agricultura (Culturas) Cinza claro Fina
Rios Cinza médio Fina
A rede de drenagem foi decalcada conforme sugestão de (LUEDER, 1959; STRAHLER, 1957) considerando-se todos os cursos d’água permanentes ou temporários, estes quando estabilizados.
3.2.2 Ajuste de escala
Após o decalque da rede de drenagem e dos limites das ocupações, dentro da área útil ou efetiva de cada fotografia aérea vertical, foram transferidos, os detalhes obtidos de cada fotografia para a carta base obtida das Cartas do Brasil contendo os pontos de apoio cartográfico, como: rios, estradas, cruzamentos de cercas, etc., realizando-se dessa forma, as correções de traçado, o registro e acréscimo de ravinas, canais e tributários não existentes nas cartas topográficas com o auxílio do aerosketchmaster.
Todos os mapas foram digitalizados através do scanner e exportados para o software AutoCAD Map 2000, onde todas as feições de interesse (rede de drenagem, cobertura vegetal, etc.), foram registradas em diferentes camadas (layers), sendo atribuído a cada layer uma cor.
3.3 Cálculos
A analise morfométrica da microbacia hidrográfica foi realizada através dos seguintes parâmetros: área, forma, drenagem e relevo da bacia.
3.3.1 Área de drenagem e forma da bacia hidrográfica
No estudo da área de drenagem e forma da bacia hidrográfica, foram considerados os seguintes parâmetros: área, perímetro, coeficiente de compacidade, fator de Forma e o índice de circularidade.
3.3.1.1 Área e perímetro
Depois de gerado os mapas, a área e o perímetro da bacia, foram determinados através do programa SPLAN (SILVA et al., 1993) o qual forneceu, respectivamente área e perímetro em cm2. Este programa permite fazer a avaliação do objeto de estudo por meio de mesa digitalizadora. E para uma melhor acuracidade dos dados, fez-se diversas medições até encontrar três valores próximos, onde os mesmos foram, anotados e calculados as suas respectivas medias.
Como, este procedimento atribui valores em cm2, fez-se as devidas transformações de escala até obter um valor base para as diferentes escalas de trabalhos.
3.3.1.2 Forma da bacia
A forma da bacia hidrográfica oferece índices que demonstram se uma bacia é ou não propensa ao risco de ocorrer enchentes.
3.3.1.2.1 Fator de forma (Ff)
De acordo com a proposta de (VILLELA; MATTOS, 1975) o fator de forma foi calculado conforme fórmula abaixo:
Ff = A/L2; onde: Ff - fator de forma (adimensional); A - área da bacia (Km2) e
3.3.1.2.2 Índice de circularidade (IC)
Este índice foi obtido pela expressão proposta por Miller (1953) citado por Christofoletti (1980) e Lima (1996).
IC = 4 π A/ C2
; onde:
IC = Índice de Circularidade A = Área da bacia (Km2) e
C = Área do círculo de perímetro igual ao da bacia considerada (Km).
Este índice representa a relação entre a área da bacia hidrográfica e a área de uma circunferência de mesmo perímetro que a bacia, o que demonstra a propensão da bacia ao risco de enchentes.
3.3.1.2.3 Coeficiente de compacidade (Kc)
O coeficiente de compacidade segundo (VILLELA; MATTOS, 1975) é dado pela fórmula:
Kc= 0,28 . P/√A; onde: A -área da bacia (Km2) e
3.3.2 Drenagem da bacia
3.3.2.1 Densidade de drenagem (Dd)
Este parâmetro foi calculado seguindo a determinação de que a densidade de drenagem (Dd) é a relação entre o somatório das ravinas, canais e tributários e a área da bacia, segundo (ROCHA, 1997).
Dd = Σl ( R, C, T ) / A; onde:
D= Densidade de drenagem (Km/Km2 ou em Km/há);
Σ l ( R, C, T ) = Somatório dos comprimentos das ravinas, canais e tributários (Km) e A= Área da bacia em (Km2 ou em ha).
3.3.2.2 Comprimento da vazão principal
O comprimento da vazão principal é dado pela somatória das distâncias eqüidistantes desde a linha do divisor de águas ao primeiro afluente (ravina) na bacia (ROCHA, 1997).
C = l1 + l2 + l3 + ... + ln ou C = Σli; onde:
li = Distâncias eqüidistantes desde a linha do divisor de águias ao primeiro afluente (ravina) na bacia (Km);
C = Comprimento da vazão principal superficial (km) e
Σ li = Somatória das eqüidistâncias da menor distância da linha divisora d'água aos afluentes (Km).
3.3.2.3 Sinuosidade
A sinuosidade de uma bacia foi calculada obedecendo a formula de (VILLELA; MATTOS, 1975):
Sin = L/Lt; onde:
L – comprimento rio principal (Km) e Lt – comprimento de um talvegue (Km).
3.3.3 Relevo da bacia hidrográfica
3.3.3.1 Declividade média (H)
A declividade média da bacia hidrográfica foi calculada pela expressão abaixo, proposta por (HORTON, 1914):
H = 100 . D . L/A; onde:
H= Declividade média da bacia (%);
D = Eqüidistância vertical das curvas de nível (km); L = Comprimento total das curvas de nível da bacia (km) e A = Área total da bacia (km2).
A declividade da bacia hidrográfica em estudo foi calculada, pelo método das perpendiculares aos canais. Este é uma forma mais simplista do método das quadriculas, onde, foi avaliada a declividade, procurando cobrir toda área da bacia e para isto foram feitos alinhamentos perpendiculares ao canal principal, que se distribui ao longo da bacia. Considerou a escala do material, e obtiveram-se as referidas distancias horizontal e a diferença de nível, sendo este obtido pela diferença de cotas entre as curvas atingidas pelos limites dos alinhamentos. E para melhor acuracidade dos valores de cotas foram feitas interpolações onde necessárias.
Cada alinhamento foi calculado pela formula acima, e após calculadas as declividades de todos os alinhamentos calculou-se a media aritmética.
3.3.3.2 Coeficiente de rugosidade (CR)
Rocha (1997) este índice oferece ótima informação na relação à ocupação do solo, desde que o mesmo seja comparado com duas ou mais microbacias. No presente estudo devido estar trabalhando com a analise morfométrica de apenas uma microbacia este índice não pode ser comparado, o que poderia Ter uma relação de ocupação do solo para um determinado tipo de uso ideal.
CR = Dd . H; onde:
CR = Coeficiente de rugosidade;
Dd = Densidade de drenagem (km2/Km) e H = Declividade média (%).
3.3.3.3 Perfil longitudinal do canal principal
A representação do perfil longitudinal do curso d’água principal permitiu que se obtivesse a visualização do comportamento do relevo que acompanha a canal principal, desde a sua nascente até o ponto de deságüe. Utilizou como escala da distância a mesma utilizada na planta baixa, o que tornou mais fácil à transferência dos pontos de interesse.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Características morfométricas da microbacia hidrográfica
As características morfométricas de uma bacia são parâmetros quantitativos que permitem eliminar a subjetividade de sua caracterização. Sendo estes dados advindos de dados dimensionais, expressando índices consistentes, os quais, podem ser calculados e encontrados com valores diferenciados em uma mesma área de estudo (OLIVEIRA; FERREIRA, 2001). Conforme os mesmos autores esses parâmetros, por envolver medições, não nos referem a valores absolutos e sim valores confiáveis e semelhantes.
4.1.1 Área e perímetro
Os índices de área e perímetro, encontrados na bacia do Ribeirão Faxinal foram de: 5.170 ha (51,7 Km2) de área e de 12,06 Kmde perímetro.
Obedecendo a classificação proposta por (ROCHA, 1997) a área estudada pode ser caracterizada como microbacia hidrográfica, certo que este autor assim define aquela bacia que se situam entre 5 a 10 mil hectares.
4.1.2 Forma da bacia hidrográfica
O valor de fator de forma calculado é de 0,30, o índice de circularidade de 0,51 e o coeficiente de compacidade de 1,38. Estes valores permitem dizer que a microbacia estudada não é propensa a ocorrência de enchentes.
Como podemos observar na Figura 5, a forma geométrica retangular da microbacia do Ribeirão Faxinal vem comprovar que quanto mais próxima é uma microbacia de um retângulo menos propensa será a ocorrência de enchentes.
4.1.2.1 Fator de forma
Conforme Villela e Mattos (1975) as bacias com formatos próximos a áreas circulares e quadradas apresentam maior perigo de ocorrerem enchentes, comparando-as com bacias de formas retangulares e triangulares. Porem vale lembrar que não somente a forma esta relacionada à ocorrência de enchentes, mas, como também a duração da chuva, a cobertura vegetal e a permeabilidade de solos que se encontra tal bacia.
Assim, o baixo valor do fator de forma (0,30), e a forma retangular apresentada pela microbacia, permite inferir que a mesma não é sujeita a enchentes.
4.1.2.2 Índice de cirularidade
O índice de circularidade de 0,51, indica que a microbacia não é propensa a enchentes, pois quanto mais próximo da unidade mais próximo da circularidade é a microbacia, oferecendo com isto, condições de ocorrer enchentes.
Como o maior valor de Índice de circularidade admitido é 1,0, e quanto mais próximo desta unidade este valor estiver, a bacia apresentará uma forma circular. Observando que a sub-bacia do Ribeirão Faxinal, apresentou um valor de metade da unidade, ou seja, 0,51. Esta sub-bacia demonstra-se valor da metade da unidade, conferindo a não susceptibilidade a ocorrer enchentes.
Figura 5. Forma da microbaica do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP.
N
4.1.2.3 Coeficiente de compacidade
A microbacia do Ribeirão Faxinal, apresentou um valor de coeficiente de compacidade de 1,38, mostrando juntamente com os outros índices (fator de forma; índice de circularidade), que esta microbacia não é propensa a enchentes, pois os valores de coeficiente de compacidade (Kc), quanto mais próximos á unidade, representam uma bacia precisamente circular, propensa a enchentes, e quando o valor de coeficiente de compacidade for maior que a unidade, a bacia será menos propensa a enchentes, segundo (VILLELA; MATTOS, 1975).
4.1.3 Sistema de drenagem da microbacia
4.1.3.1 Densidade de drenagem
Este índice varia inversamente com a extensão do escoame
superficial, fornecendo uma indicação da eficiência da drenagem da bacia. Este índice na microbacia estudada apresentou valor médio de 0,48 Km/Km2, sendo classificado como baixa densidade de drenagem, de acordo com os parâmetros propostos por (CHRISTOFOLETTI, 1980).
Conforme Lima (1996), valores baixos de densidade de drenagem, indicam que a área esta associada á uma região de rochas permeáveis e apresentando regimes pluviométricos caracterizados por chuvas de baixa intensidade.
Pode ser observado no Tabela 4, que Os valores de densidade de drenagem Tabela 3, foram mais acentuados nos anos de 1972 e 2000, do que o determinado pela Carta do IBGE de 1973, porque as cartas não apresentam a rede de drenagem detalhada como nas fotografias aéreas, fornecendo assim valores mais baixos de densidade de drenagem. Mesmo apresentando valores não muitos próximos nos referidos anos, a microbacia apresentou o valor inferior a 0,75 Km/Km2, o que indica que a mesma esta dentro da classificação de (CHRISTOFOLETTI, 1980; LIMA, 1996) como uma microbacia de baixa densidade de drenagem.
Tabela 4. Valores de densidade de drenagem da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP.
Ano Densidade Drenagem ( Km/Km2 )
1972 0,654 2000 0,512 IBGE 0,275 MEDIA 0,4803
O valor de densidade de drenagem baixo torna esta área não susceptível a erosão, pois segundo (CHRISTOFOLETTI, 1980) o parâmetro densidade de drenagem permite comparar a suscetibilidade de uma bacia a ocorrer erosão. Apesar da microbacia do Ribeirão Faxinal não apresentar grandes riscos à erosão, esta se deve ter cuidados e fazer o manejo e ocupação do solo, nas formas corretas. Ainda mais, que a sua maior extensão encontra-se ocupada por pastagem, sendo que neste tipo de ocupação, quando feito de forma incorreta, ocorrem danos de degradação do solo.
4.1.3.2 Ordem dos cursos d’água
Atribuindo a classificação de (STRAHLER, 1957) a microbacia hidrográfica do Ribeirão Faxinal é classificada como sendo de 4a ordem de ramificação. O comprimento da rede de drenagem da microbacia no ano de 1972 foi de 338,26 Km e 264,73 Km no ano 2000. A rede de drenagem ocorrente na microbacia é apresentada na Figura 06.
Figura 6. Rede de drenagem da microbacia do Ribeirão Faxinal, Botucatu-SP.
