Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761
Geoprocessamento aplicado ao estudo do entorno das pequenas centrais
hidrelétricas Verde 8 e Ypê, Goiás
Geoprocessing applied to the study of the surroundings of small
hydroelectric power plants Verde 8 and Ypê, Goiás
DOI:10.34117/bjdv6n6-201
Recebimento dos originais:09/05/2020 Aceitação para publicação:09/06/2020
Pedro Rogerio Giongo
Doutor em Ciências - Irrigação e Drenagem pela ESALQ/USP.
Endereço: Via Protestato Joaquim Bueno, 945, Perímetro Urbano, 75920-000, Santa Helena de Goiás– GO, Brasil.
E-mail: pedro.giongo@ueg.br
Francsuel Vieira de Oliveira
Especialista em Gestão Estratégica nos agronegócios e suas tecnologias – UEG. Endereço: Via Protestato Joaquim Bueno, 945, Perímetro Urbano, 75920-000, Santa Helena
de Goiás– GO, Brasil. E-mail: francsuel@hotmail.com
Bruno Henrique Tondato Arantes
Engenheiro de Agrimensura e Cartográfica pela UFU. Doutorando em Sensoriamento Remoto pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Endereço: Av. Bento Gonçalves, 9500, campus do Vale, Bairro da agronomia, 91501-970, Porto Alegre – RS
E-mail: bhtondatto@gmail.com
Leticia Tondato Arantes
Engenheira de Agrimensura e Cartográfica pela UFU. Doutoranda em Ciências Ambientais na Unesp.
Endereço: Avenida Três de Março, 51, Aparecidinha, Sorocaba-SP. 18087-180. Sorocaba – SP
E-mail: letondato@gmail.com
Jaqueline Aparecida Batista Soares
Mestranda em Agronomia, ciências Agrarias - IFGoiano
Endereço: Rodovia Sul Goiana Km 01, Zona Rural, Rio Verde - GO - Brasil, CEP 75.901-970
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761
Luiz Fernando Gomes
Mestrando em Agronomia, ciências Agrarias – IFGoiano
Endereço: Rodovia Sul Goiana Km 01, Zona Rural, Rio Verde - GO - Brasil, CEP 75.901-970
E-mail: luizfernandoz4@hotmail.com
Victor Hugo Moraes
Engenheiro Agrícola UEG- Mestre em Agronomia, ciências Agrarias - IFGoiano – Rodovia Sul Goiana Km 01, Zona Rural, Rio Verde - GO - Brasil, CEP 75.901-970
E-mail: victor.cm1@hotmail.com
Thomas Jefferson Cavalcante
Engenheiro Agrícola UEG- Doutorando em Agronomia, ciências Agrarias - IFGoiano – Rodovia Sul Goiana Km 01, Zona Rural, Rio Verde - GO - Brasil, CEP 75.901-970
E-mail: tjc_net@hotmail.com
RESUMO
A sustentabilidade dos empreendimentos de centrais hidrelétricas é questionada em função da demonstração de impactos ambientais, já que as PCH’s possuem essencialmente as mesmas características que as grandes hidrelétricas, divergindo apenas na diferença de escala. Assim, o presente estudo teve como objetivo utilizar dados provenientes do sensoriamento remoto para analisar os impactos provocados pelo avanço da água ocorrido entre julho de 2015 e abril de 2018 e a proporção dessas áreas atingidas, com relação a área de estudo definida. Para isto, utilizou-se dados de elevação e declividade, bem como de duas (antes e após a formação do lago) imagens orbitais do sistema Landsat 8. Verificou-se também o tipo de solo predominante na área de estudo. Esses dados foram analisados e processados em um sistema de informação geográfica (SIG), o Qgis 2.18. Com o aumento do nível da água constata pela imagem de abril de 2018, uma área de 791,55 foi alagada, sendo a classe mais afetada as áreas de preservação permanente seguida da agricultura. Apesar da área destinada a agricultura compor a maior parte da área de estudo, a classe denominada de natural foi a mais afetada com relação ao total da área de estudo, representando uma diminuição de 0,73%, em proporção, quase 3 vezes a mais do que a classe agrícola. Logo esta pesquisa, permitiu, juntamente com o mapa de hipsometria e declividade, mapear os locais mais afetados e o tipo de uso do solo.
Palavras-chave: bacia hidrografica, sensoriamento remoto, Landsat 8.
ABSTRACT
The sustainability of hydroelectric power plant projects is questioned due to the demonstration of environmental impacts, since the SHP's have essentially the same characteristics as large hydroelectric plants, diverging only in the difference in scale. Thus, the present study aimed to use data from remote sensing to analyze the impacts caused by the advance of water occurred between July 2015 and April 2018 and the proportion of these affected areas, in relation to the defined study area. For this, we used elevation and slope data, as well as two (before and after the formation of the lake) orbital images of the Landsat 8 system. See also the type of soil prevalent in the study area. These data were analyzed and processed in a geographic information system (GIS), or Qgis 2.18. With the constant increase in the water level in the April 2018 image, an area of 791.55 was reached, with a class more affected as
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 areas of permanent preservation and later, by areas used in agriculture. Despite the fact that the area intended for agriculture makes up the majority of the study area, a class called natural was more affected in relation to the total area of the study, showing a reduction of 0.73%, in proportion, almost 3 times more than agricultural class. Therefore, this research allows, accompanies the hypsometry and slope map, to map the most affected places and the type of land use.
Keywords: Watershed, remote sensing, Landsat 8.
1 INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural, cuja sua disponibilidade é essencial à vida e ao desenvolvimento socioeconômico humano (Setti et al., 2001; Vanzela et al., 2019), principalmente, no que diz respeito a geração de energia hidrelétrica, indispensável para inúmeras aplicações à sociedade (Coelho et al., 2017; Tolmasquim, 2012).
Nesse sentido, o crescimento econômico de um país é acompanhado pela expansão territorial da geração de energia hidrelétrica e aumento na demanda de energia, tanto pelos fornecedores, quanto por parte dos consumidores, passando a ser um recurso indispensável e determinante para o desenvolvimento econômico em diferentes países e regiões (Aneel, 2002; Silva; Andrade; Pacheco, 2016; Arantes et al., 2017).
O Brasil possui grande potencial energético (Goldemberg E Lucon, 2007), constituindo cerca de 65% da geração de sua energia elétrica provenientes das hidrelétricas (Aneel, 2015). De acordo com atualização da Aneel (2019), o Brasil possui no total 7.424 estações geradoras de energia em operação, totalizando 163.790.982 kW de potência instalada, desse total, as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s) em números possuem maior quantidade que os grandes reservatórios, possuindo cerca de 425 PCH’s em operação, que somadas apresentam potência outorgada de 5.216.829kW e 5.174.756 kW de potência fiscalizada (Pereira et al., 2019).
Em termos do aumento da demanda de energia, se torna imprescindível a construção de barragens para a implantação de empreendimentos energéticos, como as hidrelétricas, com o intuito de atender todos os centros de consumo. No contexto energético do país, considerando o aumento da demanda por energia e a necessidade de alternativas de fornecimento de energia com baixo impacto ambiental, diversos pesquisadores referem-se às pequenas centrais hidrelétricas (PCH’s) como uma alternativa mais sustentável (Darmawi et al., 2013; Abbasi, S e Abbasi, N, 2000; Nogueira et al., 2008).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Entretanto, mais recentemente, a ideia de que esse tipo de empreendimento é sustentável vem sendo questionada em função da demonstração de impactos ambientais ocasionados pela instalação desses empreendimentos (Latini e Pedlowski, 2016; Cortes et al., 1998), já que as PCH’s possuem essencialmente as mesmas características que as grandes hidrelétricas, divergindo apenas na diferença de escala (Premalatha et al., 2014).
De tal modo, apesar da energia hidrelétrica proporcionar o desenvolvimento socioeconômico para o Brasil, essencialmente em virtude do grande potencial hidrelétrico de suas bacias fluviais (Moretto et al., 2012), apresentando vantagens ambientais quando comparadas com outras fontes de energia (Xu e Zheng 2015), os impactos socioambientais provenientes da implantação desses empreendimentos não podem ser negligenciados (Punetha et al., 2018; Mekonnen et al., 2015; Dincer, 2000; Alves e Uturbey, 2010).
Acerca da problemática enfrentada em função dos impactos ambientais decorrentes da implantação desses empreendimentos energéticos, como é o caso das pequenas centrais hidrelétricas , a utilização de tecnologias e ferramentas que auxiliem na gestão e monitoramento dessas áreas afetadas, bem como a possibilidade de desenvolver uma análise integrada, de forma mais rápida e simples tornam-se fundamentais, possibilitando a obtenção de subsídios para os órgãos gestores.
O sensoriamento remoto (SR) em conjunto com o sistema de informações geográficas (SIG), são utilizados no mundo todo como ferramentas eficazes e úteis para avaliação, gerenciamento e monitoramento das questões ambientais (Coskun et al., 2010; Jardini et al., 2011; Périco et al., 2006).
Assim, o presente estudo teve como objetivo principal utilizar dados provenientes do sensoriamento remoto, como as imagens de satélite, em conjunto com as ferramentas de sistema de informação geográfica, com o intuito de identificar possíveis impactos ambientais em uma porção de entorno do local de implantação de duas Pequenas Centrais Hidrelétricas denominadas: PCH-Ypê e PCH-Verde 8, isto é, identificar e quantificar a área alagada, tipos de uso e ocupação do solo interferido, declividade e elevação, bem os usos do solo que foram alagados com em relação a área total no mapa de uso do solo.
2 MATERIAL E MÉTODOS
As informações para a realização do trabalho encontram-se atualizadas de forma a contribuir para a melhor análise sobre a implantação das PCH’s na região que envolve os
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 municípios de Acreúna, Santa Helena de Goiás, Turvelândia e Santo Antônio da Barra localizadas no Sudoeste de Goiano.
Na Figura 1 encontra-se a área de estudo definido por um buffer com raio de 10 quilômetros, a partir do eixo do rio Verdão entre a base da PCH Ypê, até o limite da área alagada da represa da PCH Verde 8 a montante.
Figura 1. Localização geográfica da área de estudo com raio de 10 quilômetros a partir do eixo do Rio Verde entre a base da PCH Ypê, até o limite da área alagada da represa da PCH Verde 8 a montante
Fonte: O autor (2020)
A topografia da área de estudo foi extraída através do Modelo Digital de Elevação (MDE) da missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) um tipo de mapeamento a nível global e de forma sistemática, que empregou dois radares de abertura sintética com comprimento de onda de 3,1 e 5,6 centímetros (Foni e Seal, 2004). As imagens SRTM foram adquiridas com uma resolução espacial de 30 metros (Topodata, 2019)
Os dados de declividade (%) foram gerados a partir a imagem SRTM, com o uso do
Qgis 2.18 através da ferramenta “modelo digital de elevação” contida dentro da aba raster.
Para que a declividade seja calculada em porcentagem, a opção “declividade expressa em porcentagem” deve ser habilitada dentro da ferramenta “modelo digital de elevação”.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Os dados referentes aos mapas de solos, rede de drenagem, malha viária e curva de nível, foram obtidas por meio do Sistema Estadual de Geoinformação de Goiás (Sieg, 2019), os quais foram importados para o software Qgis 2.18, para edição e caracterização da área de estudo. Com a utilização de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) elaborou-se o mapa hipsométrico através da manipulação do mapa de elevação.
Para a delimitação da área do rio Verdão antes e após o aumento do nível da água, foram consideradas as imagens de satélite do Landsat 8, sensor OLI, da orbita 222 pontos 072 do dia 10 de julho de 2015 e 29 de abril de 2018. A delimitação foi realizada pelo procedimento de vetorização manual a fim de obter o valor mais preciso possível da realidade. O cálculo do avanço da água foi obtido através da ferramenta de geoprocessamento do Qgis 2.18 que sobrepôs as duas camadas e determinou a área não sobreposta como o local de aumento do nível da água.
Foi usada uma classificação supervisionada a imagem do dia 10 de julho de 2015, e modelo de máxima verossimilhança para a obtenção do mapa de uso do solo, por apresentar resultados melhores que outros métodos de classificação segundo o índice Kappa para classificação de cobertura do solo (Vale et al., 2018).
O índice Kappa um indicado da qualidade da classificação foi utilizado para avaliar a classificação aqui obtida. Seus valores variam de 0 a 1, sendo ruim de 0 a 0,2, razoável de 0,21 a 0,40, moderada de 0,41 a 0,60, muito boa de 0,61 a 0,80 e excelente de 0,81 a 1, segundo a classificação de Landis e Koch (1977).
No mapa de uso de solo, foram considerados amostras de cobertura como: agrícola (áreas destinadas a agricultura), natural (vegetação nativa, reflorestada e área de preservação permanente), pastagens (pecuária) e outros (área degrada e não utilizada pela agropecuária, ranchos e construções). Na área coincidente com o avanço da água em vez de se utilizar o resultado da classificação supervisionada, uma vetorização manual da classe agrícola, água, natural e outros foi realizada, mantendo uma fiel definição dessas áreas.
Na coluna “variação da área (ha)”, da Tabela 1, refere-se a área das classes obtida pela vetorização manual, sendo a classe da água a diferença entre a lâmina da água existe entre 2015 e 2018. Entretanto, os valores da área existente em 2015 da classe agrícola, água, natural e outros é referente a classificação supervisionada, com a área de água vetorizada e descontada. A área existente em 2018 apresenta os valores atualizados considerando a “variação da área (ha)”.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 As imagens do satélite Landsat 8, foram obtidas gratuitamente por meio da ferramenta Land Viewer (Land Viewer, 2019), a qual permite realizar a busca, seleção e download das bandas e produtos de satélites. Foram selecionadas as imagens com dia de passagem e órbita/ponto, 10 de julho de 2015 (222/72) e 29 de abril de 2018 (222/72), considerando as bandas do azul (B2), verde (B3), vermelho (B4) para composição colorida.
Por último foi gerado os histogramas dos mapas declividade para a área de estudo, afim de se verificar qual tipo de topografia predomina no buffer gerado.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir do Landsat 8 de julho de 2015, obteve-se primeiramente a composição de cor verdadeira (2A), onde é possível visualizar as coberturas de solo da região, cuja encontra-se atividades agrícolas com solos em diferentes fases de preparo ao longo do percurso do rio. A região é rica na produção de cana de açúcar, soja, milho, sorgo, entre outras culturas. Também foi possível a visualização dos rios e lagos da área, bem como os locais formado por vegetação nativa e áreas de preservação permanente.
Por meio do mapa pedológico da área em questão, como mostra a Figura 2B, evidencia-se a preevidencia-sença de dois tipos de solos da subordem latossolos vermelhos, com predominância do grande grupo latossolo vermelho acriférrico, cuja é um solo de alto teor de ferro, porém com baixo teor de nutrientes sendo necessário a adubação e correção de acidez para o uso agrícola (Ageitec, 2020).
O mapa hipsométrico mostra que a altitude no ponto de barramento da PCH Verde 8 e o ponto, cuja a água começa a apresentar um alargamento expressivo do rio a montante em função do represamento é nas elevações de 506 metros e 519 metros respectivamente. Para a PCH Ypê, elevação de 482 metros no ponto do barramento e 504 metros a montante no início do avanço da água no mês de abril de 2018 em relação ao mês de julho de 2015 (Figura 2C).
Em função da baixa declividade de algumas áreas do terreno que faz divisa com o nível médio da água do curso do rio do ano de 2015, a água avançou maiores distâncias, sendo essas áreas as mais prejudicadas (Figura 2D).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 02. Mapas da área de estudo considerando imagem Landsat 8 de composição de cor verdadeira (A),
mapa das classes de solos (B), mapa hipsométrico (C) e mapa de declividade (D).
Fonte: O autor (2020)
Sabendo que o escoamento superficial favorece a degradação do solo e a diminuição de sua fertilidade (Zöbisch, 1995; Baptista et al., 2015; Lima et al., 2017), a área de estudo tem o predomínio de uma inclinação menor do 5%, o que justifica a grande presença da agricultura. Declividades baixas favorece um menor gasto com recuperação da fertilidade da área, já que em simulações de perda de solo em função da declividade, mostram que, um terreno de declividade de 2% tem 9 vezes menos perda de solo do que uma declividade de 18% (Amorim et al., 2001), condições estas ideais para o cultivo da terra (Figura 3).
B
A
D
C
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Segundo González-Cebollada (2016) na irrigação de superfície, a maior parte da perda de água é proveniente de percolação profunda e escoamento superficial quando o campo final está aberto, sendo a declividade um fator que pode acentuar ainda mais. Terrenos mais inclinados também tende a gerar o escoamento superficial o que reduz a fertilidade do solo e sua degradação (Zöbisch, 1995; Baptista et al., 2015).
Figura 3. Histograma do mapa de declividade da área de estudo das PCH’s em torno do Rio Verdão.
Fonte: O autor (2020)
Com relação aos danos provocados pelo aumento do nível da água constatado na imagem de abril de 2018, ocorreu uma ocupação de uma área com 791,55 ha pela água, de terras que eram em julho de 2015 destinadas para as classes agrícola, natural, pastagem e outras em 190,07 hectares, 520,01 hectares, 24,20 hectares e 57,27 hectares respectivamente. Percebe-se que a área de conversação ambiental teve o maior impacto, seguido pela agricultura (Tabela 1).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tabela 1. Estimativa das áreas afetada pelo aumento da área alagada pela formação das PCHs Ypê e
Verde 8, entre julho de 2015 e abril de 2018
Classes
Área em 2015
Área em
2018 Variação % Variação área (hectares) Área (hectares) Agrícola 56621,38 56431,31 - 0,27 - 190,07 Natural 6635,30 6115,29 -0,73 - 520,01 Pastagem 3548,52 3524,32 -0,03 - 24,20 Outras 2683,96 2626,69 -0,05 - 57,27 Água 894,01 1685,56 0,08 791,55 Total 70383,17 70383,17 - - Fonte: O autor (2020)
Na classificação supervisionada, que foi classificada como muito boa pelo índice Kappa, 80,45% área de estudo é composta por áreas destinadas a agricultura (classe Agrícola), sendo 9,43% pela vegetação nativa, área reflorestada e área de preservação permanente (classe Natural), 5,04% pela pecuária (classe Pastagem), e 3,81% para área degrada e não utilizada pela agropecuária, ranchos e construções (classe outros). A sua distribuição espacial ao longo da área de estudo pode ser verificada no mapa de uso do solo (Figura 4).
Figura 04. Mapa de uso do solo de uma porção de entorno da área alagada pela formação das PCHs Ypê e Verde 8 em julho de 2015
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Apesar da área destinada a agricultura compor a maior parte da área de estudo, a classe denominada de natural foi a mais afetada com relação ao total da área de estudo, representando uma diminuição de 0,73%, em proporção, quase 3 vezes a mais do que a classe agrícola (Tabela 1), o que reforça a necessidade do rigor quanto a gestão sustentável e ecológica das atividades de geração de energia elétrica na área.
Os mapas temáticos da rede de drenagem do rio Verdão- GO, para os anos de 2015 e 2018, são apresentados na figura 5A e 5B, no qual é possível visualizar e na analisar espacialmente a diferença da área de drenagem antes e após o aumento do nível da água, bem como a localização das pequenas centrais hidrelétricas.
Figura 05. Mapas da área de estudo considerando o rio Verdão em julho de 2015 (A) e abril de 2018 (B)
Fonte: O autor (2020)
4 CONCLUSÕES
Por meio da imagem de resolução espacial moderada, o Landsat 8, é possível estimar os danos ocasionados pelo aumento do nível da água no barramento das PCHs entre 2015 e 2018, bem como os usos do solo mais impactados em uma área de estudo de entorno com 70383,17 ha. Ela permitiu, juntamente com o mapa de hipsometria e declividade, mapear os locais mais afetados e o tipo de uso do solo.
O uso do solo predominante é a agricultura, cuja é favorecida por terras planas. Com a formação do lago em 2018, a classe de uso do solo mais afetada foi a de preservação permanente, por serem obrigatórias em áreas periféricas de cursos da água.
B
A
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.35701- 35715 jun. 2020. ISSN 2525-8761
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