SILVA_Análise da área de influência hidrográfica - um estudo em Tangará da Serra

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

EDERSON LUIZ DA SILVA

Análise da área de influência hidrográfica: um estudo em Tangará

da Serra.

Sinop

2017/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

EDERSON LUIZ DA SILVA

Análise da área de influência hidrográfica: um estudo em Tangará

da Serra.

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof.ª Orientador: Arnaldo Taveira Chioveto

Sinop

2017/1

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Ilustração do efeito da urbanização sobre o ciclo hidrológico. ... 11

Figura 2 - Exemplo de Pluviômetro. ... 12

Figura 3 - Exemplo de Pluviógrafo ... 13

Figura 4 - Bacia Hidrográfica ... 14

Figura 5 - Localização do Município de Tangará da Serra ... 16

Figura 6 - Divisão hidrográfica do Brasil. ... 17

Figura 7 - ETA Reservatório Queima Pé. ... 18

LISTA DE ABREVIATURAS

APP – Áreas de Preservação Permanente.

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária ETA – Estação de Tratamento de Água.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.

LANDSAT – Satelite de Sensoramento Remoto Terrestre (Land Remote Sensing Satellite).

ONU – Organização das Nações Unidas

SAMAE – Serviço Autônomo Municipal De Água e Esgoto. SIG – Sistema de Informações Geográficas.

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título:

Análise da área de influência hidrográfica: um estudo em Tangará da

2. Tema: Hidrologia / Gestão de Recursos.

3. Delimitação do Tema: 30104025 – Hidrologia. 4. Proponente: Ederson Luiz da Silva.

5. Orientadora: Arnaldo Taveira Chioveto.

6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado do Mato Grosso. 7. Público Alvo: Acadêmicos, docentes, pesquisadores, profissionais da área

da construção civil.

8. Localização: Avenida dos Ingás, n° 3001, Centro – Sinop – MT, CEP

78550-000.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ... I LISTA DE ABREVIATURAS ... II DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... III

1 INTRODUÇÃO ... 5 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 6 3 JUSTIFICATIVA... 7 4 OBJETIVOS ... 8 4.1 OBJETIVO GERAL ... 8 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 8 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 9 5.1 HIDROLOGIA ... 9

5.1.1 Obras envolvendo recursos hidráulicos ... 10

5.2 CICLO HIDROLÓGICO ... 10

5.3 PRECIPITAÇÃO ... 11

5.3.1 Precipitação na área de influência da bacia hidrográfica ... 13

5.4 BACIA HIDROGRÁFICA ... 13

5.5 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS ... 14

6 ÁREA DE ESTUDO ... 16

6.1 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DO MUNICÍPIO DE TANGARÁ DA SERRA ... 18

7 METODOLOGIA ... 19

7.1 PROCEDIMENTOS E FERRAMENTAS UTILIZADAS ... 19

7.1.1 Método dos Polígonos de Thiessen ... 20

7.1.2 Crescimento Populacional ... 21

8 CRONOGRAMA ... 22

1 INTRODUÇÃO

O município de Tangará da Serra, fundado em 1976, tem sua principal economia baseada em agricultura e pecuária, áreas muito exploradas no município e que são totalmente dependentes das épocas de chuva e recursos hídricos.

O crescimento populacional sem planejamento também é um fator que pode contribuir para a falta de abastecimento de água, Tangará da Serra, em 2016, através de dados do IBGE (2016) possuía uma população estimada em aproximadamente 96.932 habitantes.

No ano de 2016, um dos principais reservatórios do município foi gravemente afetado, onde boa parte da população de Tangará da Serra sofreu com a falta ou racionamento do abastecimento de água em suas residências.

Os recursos hídricos são de extrema importância para a população, um dos fatores determinante para uma boa gestão desses recursos é o conhecimento da evolução da região onde estão localizados esses recursos. Para tal análise da evolução vários métodos podem ser adotados, um deles, é a utilização de dados digitais e processamento dos dados utilizando sistemas de informações geográficas (SIG).

Diante disso, o presente trabalho visa analisar a evolução da região onde está localizado o reservatório mais afetado e os fatores que podem ter contribuído para a falta de abastecimento de água.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

No Brasil a ocorrência de problemas relacionados à falta de abastecimento de água é um fato que por vezes surpreende, pois, de fato o país contempla uma vasta quantidade de água doce e uma série de bacias hidrográficas que abastecem o maior país da América do Sul, porém, no início do ano de 2017 foram registrados mais de 850 municípios com problemas relacionados com a falta de água, sendo contabilizado somente 4 municípios no estado de Mato Grosso, sendo 1 deles o objeto de estudo em questão (EBC, 2017).

Um dos quatro municípios afetado pela falta de abastecimento de água no estado de Mato Grosso é o município de Tangará da Serra-MT, localizado a 240 quilômetros da capital do estado Cuiabá, onde, em 2016 foi um dos municípios a declarar situação de emergência devido à falta de água para a população. Ainda que a cidade possua uma rede hidrográfica considerável, um dos reservatórios do município foi praticamente esgotado devido ao longo período de estiagem.

Segundo Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE, 2016), responsável pelo abastecimento de água no município, a estiagem no município afetou diretamente um dos rios que abastece a cidade, o Rio Queima Pé, que fornecia água para diversos os bairros, deixando assim, a população dessas localidades sem o fornecimento de água.

O que nos traz o seguinte questionamento: Quais os fatores que contribuíram para a falta de abastecimento de água?

3 JUSTIFICATIVA

Entre os diversos motivos que podem implicar na falta de abastecimento de água, a estiagem é o fator principal que ocasiona diminuição do nível de água dos reservatórios, porém, alguns fatores contribuem para a aceleração do processo, tais como: Topografia da região onde encontra-se o reservatório e a área de influência da bacia hidrográfica, existência ou falta de cobertura vegetal, dentre outros.

Diante deste fato a utilização de ferramentas de SIG para análise desses fatores aliadas a técnicas de engenharia podem diminuir a gravidade desses problemas. A classificação supervisionada, é uma das aplicações em SIG que proporciona a verificação de fenômenos ao longo do tempo que podem afetar, por exemplo, o trajeto de escoamento das águas, desviando assim o curso d’água que seria destinado ao reservatório para outro local onde não há contribuição para o reservatório.

Outro fator importante são as áreas de preservação permanente (APP), uma vez que a Lei no 4771, de 15 de setembro de 1965 dentre outros termos, protege as APP’s pois são áreas necessárias para proteger e preservar recursos hídricos. Através da manipulação de imagens do mesmo local em períodos distintos é possível obter a evolução no tempo, com isso, verificar se as áreas onde são necessárias APP’s estão sendo respeitadas.

Com a análise de perfil topográfico é possível planejar alterações na topografia do local, favorecendo o escoamento da água para a área de influência da bacia hidrográfica que se deseja.

Este trabalho, portanto, visa analisar os diversos fatores que podem ter contribuído para o agravamento da situação do reservatório Queima Pé no município de Tangará da Serra.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Realizar estudo da área de influência do reservatório do rio Queima pé, utilizando imagens de satélite.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Analisar por meio de imagens de satélite a área de influência do reservatório do rio Queima Pé;

 Utilização de ferramentas SIG para avaliação de umidade no solo e acúmulo de água na área de influência;

 Utilização de ferramentas SIG para análise de APP’s, bacia hidrográfica, perfil topográfico do local.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 HIDROLOGIA

A hidrologia é o ramo da ciência que visa estudar a água seja subterrânea ou superficial, sua relação com o meio, propriedades e características intrínsecas relevantes à área de estudo, sendo a ciência aplicada desde a origem até a destinação da água considerando por vezes tratamento e suas reações químicas (PINTO et al, 2011).

De acordo com Righetto (1998 apud ANA, 2016) a hidrologia é utilizada desde a escolha do local que será feita a coleta e transporte de água para fornecimento doméstico e industrial, dentre outras áreas:

 Obras hidráulicas: Projeto de barragens, pontes, bueiros, etc.

 Obras de drenagem: análise de lençóis freáticos, bacia de contribuição, cursos d’água;

 Irrigação: Estudos de necessidade e aplicação de irrigação, transporte, evaporação e infiltração no local;

 Regularização de curso d´água e controle de inundação: estudos relacionados à vazão, nível e área de inundação, precipitação;

 Controle de poluição: análise de efluentes e destinação dos mesmos em cursos d’água;

 Controle de erosão: estudo de precipitações, suas máximas em determinada região e capacidade de escoamento, recursos para prevenir ou diminuir a erosão;

 Navegação: Estudos a respeito da implantação e manutenção de canais para utilização em navegação;

 Aproveitamento Hidrelétrico: Estudos de dimensionamento e viabilidade das instalações, análise de capacidade do reservatório, elementos necessários e perdas;

Sendo necessário o envolvimento de diversos profissionais de diversas áreas para comtemplar todos os aspectos inerentes a construção de obras que envolvem recursos hidráulicos.

5.1.1 Obras envolvendo recursos hidráulicos

Segundo o autor Pinto et al (2011), as obras que envolvem tanto transporte, drenagem, utilização ou tratamento da água são realizadas utilizando métodos e técnicas desenvolvidos pela área da hidrologia, trata-se primeiramente da coleta de dados referentes ao problema verificado, com base nestes dados e sua relação com o meio torna-se uma ferramenta importante para a tomada de decisão do engenheiro no que tange o desenvolvimento do projeto para solucionar os diversos problemas.

5.2 CICLO HIDROLÓGICO

O ciclo hidrológico é, de um modo simples, a movimentação da água nos seus três estados: sólido, líquido ou gasoso. Podendo ocorrer em forma de degelo, precipitação, escoamento superficial e subterrâneo, condensação e evaporação. Por vezes, a precipitação pode não chegar ao solo, ocorrendo a evaporação, ao contato com o solo pode ser transportada tanto superficialmente quanto infiltrar no solo e seu transporte ser subterrâneo (TEIXEIRA, 2010).

Segundo PAZ (2004), analisando o ciclo hidrológico nota-se que as principais etapas são a precipitação e evaporação quando o volume de movimentação de água é o fator de análise, contudo, muitos são os fatores que contribuem nessas etapas, o que pode variar muito em termo de volume precipitado e evaporado como o clima, região, relevo, tipo do solo, presença ou não de vegetação e rede hidrográfica. A região e o clima influenciam na ocorrência das precipitações e evaporação, o tipo de solo e relevo determinam a infiltração e transporte da água precipitada. Um dos pontos que mais afetam o ciclo hidrológico atualmente é a ausência de vegetação e o efeito da urbanização dos espaços como ilustrado na figura 1:

Figura 1 - Ilustração do efeito da urbanização sobre o ciclo hidrológico.

Fonte: PAZ (2004).

Como ilustrado, a intervenção humana e remoção da cobertura vegetal é um fator de grande importância no ciclo hidrológico em diversas etapas como precipitação, evapotranspiração, infiltração e transporte natural e guiado da água.

5.3 PRECIPITAÇÃO

Durante o ciclo hidrológico o fluxo é visto como positivo quando a precipitação é maior que a evaporação acarretando em água sendo transportada aos rios, mares e oceanos. A precipitação então é um fator determinante para abastecimento de reservatórios superficiais, por isso é necessário a realização de uma análise hidrológica para verificação das precipitações, bacias hidrográficas, rios, córregos e afluentes que influenciam direta e indiretamente no reservatório o qual será feito a coleta da água (ANA, 2016).

A precipitação pode ser analisada em diferentes formas: chuva, granizo, orvalho, neblina, neve ou geada. Neste trabalho abordaremos a forma de chuva que ocorre no Estado de Mato Grosso e é um fator importante ao reservatório e a bacia hidrográfica. Podendo ser mensurada de acordo com o tempo de duração, intensidade da chuva, a frequência de ocorrência de precipitação no local e altura pluviométrica, este último dado é analisado utilizando aparelho de nome pluviômetro como pode ser visto na figura 2. Trata-se de um objeto que pode ser encontrado de diversos formatos, tem superfície impermeável e capacidade determinada para armazenar água da chuva onde é feita a medição dos milímetros no objeto, este método pode apresentar erros devido à ação humana na coleta de dados (BARBOSA JÚNIOR, 201-?).

Figura 2 - Exemplo de Pluviômetro.

Fonte: UFRN (2009).

De acordo com ANA (2016), a precipitação ainda pode ser medida com a utilização de pluviógrafos, radares meteorológicos ou por imagens de satélite. Os pluviógrafos (figura 3) são equipamentos atualmente eletrônicos que possuem memória interna para armazenar os dados coletados sobre a precipitação, o aparelho possui um reservatório e balança basculante que é acionada quando atinge uma determinada quantidade de acordo com a marca e modelo do pluviógrafo.

Figura 3 - Exemplo de Pluviógrafo

. Fonte: http://www.irriplus.com.br/produto/pluviografo-p300

Já nas medições realizadas por radares, o radar emite ondas eletromagnéticas que são refletidas pela chuva e assim mede-se a intensidade, no Brasil essa tecnologia não é muito utilizada. A medição através de imagens de satélite pode ser feita através de sensores que capturam a temperatura de topo de nuvem, quanto mais quente a nuvem maior a quantidade de água que ela possui, para isso existem equipamentos que permitem uma estimativa mais precisa e semelhante aos dados coletados em solo (TASSI et al., 2007 apud ANA, 2016).

5.3.1 Precipitação na área de influência da bacia hidrográfica

Para realizar a análise de dados pluviométricos e obter a precipitação média na área de uma determinada bacia hidrográfica podem ser utilizados imagens satélites e análise utilizando um dos três métodos: método aritmético, método de Thiessen e método das isoietas.

5.4 BACIA HIDROGRÁFICA

Conforme os autores (MENDES; TUCCI, 2006) afirmam, “Para cada seção de um rio existirá uma bacia hidrográfica. Considerando esta seção, a bacia é toda a área que contribui por gravidade para os rios até chegar a seção que define a bacia”, conforme figura 4. A área de contribuição da bacia depende de fatores como tipo do solo, topografia, obstáculos presentes no local fatores estes que podem ser impactantes para pequenas bacias. As principais características analisadas nas bacias hidrográficas são a área que ocorre o transporte e infiltração da água, a

topografia do local, declividade do rio e da bacia e a extensão do principal rio que forma a bacia.

Figura 4 - Bacia Hidrográfica

Fonte: Os autores (adaptado de MENDES; TUCCI, 2006)

A bacia hidrográfica faz parte do processo hidrológico como local onde ocorre a entrada de água provinda de suas diversas maneiras e saída de água pelo curso d’água superficial ou por meio subterrâneo, sendo assim toda área está faz parte de uma bacia hidrográfica. A delimitação da bacia, ou seja, a escala utilizada irá depender do objeto de estudo podendo ser delimitadas também as sub-bacias pertencentes à bacia em questão (PORTO; PORTO, 2008).

5.5 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

O avanço da tecnologia é um fator determinante na sociedade atualmente e isso é notável também na área de engenharia, onde, devido à grande quantidade de dados obtidos é necessário a utilização de softwares para processamento de dados e

obtenção de resultados, assim, facilitando a tomada de decisões e solução de problemas.

O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é uma ferramenta que capaz de efetuar análises complexas criando um banco de dados que podem ser intercalados, de acordo com o Instituto de Pesquisa de Sistemas Ambientais dos EUA (ESRI, 1992

apud HIGASHI, 2002), SIG pode ser entendido como “um conjunto organizado de

hardware, software, dados geográficos e pessoal, destinados a eficientemente obter, armazenar, atualizar, manipular, analisar e exibir todas as formas de informação geograficamente referenciadas”.

6 ÁREA DE ESTUDO

O trabalho tem por objetivo analisar a área do reservatório do rio Queima pé na região de Tangará da Serra, município localizado na região sudoeste do Estado de Mato Grosso e de acordo com (IBGE,2017) possui população estimada em 2016 de 96.932 habitantes, vide figura 5.

Figura 5 - Localização do Município de Tangará da Serra

Fonte: Google images

O município está situado a 423 metros em relação ao nível do mar, possui relevo em sua grande maioria plano estando entre as serras de Tapirapuã e dos Parecis, sendo divisora de águas entre a bacia do Amazonas e a bacia do Paraguai, como pode ser visto no mapa de divisão hidrográfica do Brasil na figura 6 Quanto à hidrografia, Tangará da Serra possui três principais rios: Rio do Sepotuba, Rio

Formoso e Rio Juba, apresentando pontos turísticos como cachoeiras e pousadas que atraem visitantes para o município. Quanto à vegetação, possui duas formações distintas, onde é definida como mata densa na região da serra de Tapirapuã e cerrado na região da serra do Parecis (NEPEC, 2011).

Figura 6 - Divisão hidrográfica do Brasil.

Fonte: CNRH (2003, apud PORTO; PORTO, 2008)

Tangará da Serra de acordo com a classificação de Köppen e Geiger, apresenta clima tropical com estação de chuva e período de seca bem definidos, sendo o período de chuva entre outubro a abril e o período entre maio e setembro a estação seca.

No ano de 2016 o município foi gravemente afetado pela estiagem afetando o reservatório Queima pé como pode ser visto na figura 7, que, segundo SAMAE (2016), o reservatório do Rio Queima Pé abastece 98% da população urbana do município e “a adução é feita do rio Queima pé, localizado na Bacia do Rio Queima pé, que recebe como adutores o córrego figueira, o córrego cristalino e o córrego Tapera”,.

Figura 7 - ETA Reservatório Queima Pé.

Fonte: Gilvan Melo – Fotógrafo – Radio Pioneira

(http://radiopioneira.com.br/noticia/37419/%E2%80%8Bcrise-hidrica-vivida-por-tangara-da-serra--e-a-maior-dos-ultimos-35-anos)

Como pode ser visto, o reservatório chegou a um nível muito baixo impossibilitando a coleta de água.

6.1 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DO

MUNICÍPIO DE TANGARÁ DA SERRA

O sistema de abastecimento de Tangará da Serra é administrado pela SAMAE (Serviço Autônomo Municipal De Água e Esgoto), funciona no regime de Autarquia e em 2016 contava com o quadro de funcionários com o total de 78 servidores, divididos dentro de sua estrutura organizacional:

 I - GABINETE DO DIRETOR GERAL

 II - GERÊNCIA ADMINISTRATIVA E FINANCEIRA (GADF)

 III - GERÊNCIA TÉCNICA (GTEC)

7 METODOLOGIA

O projeto de pesquisa visa pesquisa e análise de dados de precipitação fornecidos por órgãos e/ou empresas de medição e comparar esses dados aos dados obtidos através da utilização de ferramentas SIG, conforme demonstrado na figura 8.

Figura 8 - Fluxograma da pesquisa.

Fonte: Os Autores (2017)

7.1 PROCEDIMENTOS E FERRAMENTAS UTILIZADAS

Para análise do local de estudos serão utilizadas imagens de satélites obtidas através dos satélites LANDSAT, desenvolvendo a análise e processamento da imagem através do software livre Quantum GIS, onde serão feitas as manipulações das imagens, extração de áreas de estudo e demais informações necessárias.

Utilizando o software Quantum GIS será feita a extração de imagens coloridas, onde são utilizadas as bandas 3, 4 e 5. Esse termo banda é devido ao fato do espectro eletromagnético visível estar disposto dessa maneira no software. Deste modo será feita a interpretação dos dados e delimitação da área de estudo, onde serão definidos os espaços onde contém: solo, curso de água, vegetação, reservatório e construções.

Tal análise é chamada de: Análise Espacial. Com essa análise é possível verificar fenômenos distintos e suas consequências a partir de evoluções espaciais e temporais que podem ser acompanhadas obtendo imagens de datas anteriores e comparando com datas mais recentes.

Será feito a delimitação da bacia hidrográfica a ser estudada para assim realizar os cálculos da área de influência devido as características do local de estudo. Para isso é feito a seleção do curso d’água principal influente da bacia hidrográfica, em seguida é necessário extrair os dados da topografia do local com cotas de níveis e análise de escoamento superficial da água, com isso também é possível obter a indicação do ponto mais inferior para onde converge o escoamento da bacia hidrográfica, conhecido como exutório.

7.1.1 Método dos Polígonos de Thiessen

O método dos polígonos de Thiessen é utilizado quando a disposição dos pontos de coleta de dados pluviométricos não é feita de forma uniforme, assim, com a localização dos pontos de coleta de dados pluviométricos e imagens obtidas através do satélite LANDSAT, utiliza-se o software Quantum GIS, traçam-se linhas que unam os pontos de coleta mais próximos entre si, em seguida são feitas mediatrizes, que são retas perpendiculares às linhas anteriormente traçadas entre um ponto e outro, como pode ser visto na figura 9.

Figura 9 - Exemplo de Polígonos de Thiessen.

Fonte: (GOMIG; LINDNER; KOBIYAMA, 2007)

As linhas em vermelho ligam os postos de verificação de dados pluviométricos, as linhas em azul são as mediatrizes, com isso, os polígonos formados pela linha azul são as regiões de influência de cada posto de verificação de dados pluviométricos. Posteriormente é feito o cálculo da área de cada polígono, em posse dos dados já processados é verificado a porcentagem de influência de cada polígono na bacia hidrográfica ou local de desejado (GOMIG; LINDNER; KOBIYAMA, 2007).

7.1.2 Crescimento Populacional

Será feito a previsão do crescimento populacional de acordo com modelo matemático utilizado pelo IBGE, no município de Tangará da Serra, assim fazendo a estimativa de consumo de água da população atendida pela empresa SAMAE.

8 CRONOGRAMA

ATIVIDADES 2017

JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN

Encontros com o orientador Coleta de dados Visita ao local Processamento de dados Análise de dados Redação da monografia

Revisão e entrega oficial do trabalho

Apresentação do trabalho em banca

9 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

ANA, Acervo Nacional de Águas. Hidrologia Básica. 2016. Disponível em: <https://capacitacao.ana.gov.br/conhecerh/handle/ana/66>. Acesso em: 25 abr. 2017.

ANA, Acervo Nacional de Águas. Unidade 2 - Características do Monitoramento. 2016. Disponível em:

<https://capacitacao.ead.unesp.br/dspace/bitstream/ana/66/4/Unidade_2.pdf>. Acesso em: 15 maio 2017.

BARBOSA JÚNIOR, Antenor Rodrigues. Elementos de Hidrologia Aplicada. 201-?. Disponível em:

<http://www.em.ufop.br/deciv/departamento/~antenorrodrigues/3%20Precipitacao.pd f>. Acesso em: 25 abr. 2017.

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GOMIG, Karla; LINDNER, Elfride Anrain; KOBIYAMA, Masato. Áreas de influência

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polígonos de Thiessen utilizando imagem de satélite e SIG. 2007. Disponível em:

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MENDES, Carlos André; TUCCI, Carlos E. M. Avaliação ambiental integrada de

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