DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL
FERRAMENTAS DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO ITAPOCU
KARINE ROSILENE HOLLER
KARINE ROSILENE HOLLER
FERRAMENTAS DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO ITAPOCU
Relatório final apresentado ao Curso de Engenharia Florestal do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau, como requisito para obtenção do título de Engenheira Florestal.
Prof. Orientador Dr. Julio Cesar Refosco
FERRAMENTAS DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO ITAPOCU
KARINE ROSILENE HOLLER
Relatório final apresentado ao Curso de Engenharia Florestal do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau, como requisito para obtenção do título de Engenheira Florestal.
Aprovada em: ___/___/___
____________________________________________________________________ Professor Orientador Dr. Julio Cesar Refosco
____________________________________________________________________ Prof. Dr. Marcelo Diniz Vitorino - Membro da banca
____________________________________________________________________ Prof. MSc. Erwin Hugo Ressel Filho - Membro da banca
AGRADECIMENTOS
Ao meu pai, Ilario Holler e demais familiares pelo auxílio e apoio por esta conquista.
Ao meu namorado, José Roberto Maes pelo companheirismo, compreensão e apoio.
Ao professor Julio Cesar Refosco pela oportunidade e toda assistência no estágio.
A toda equipe da AMVALI e do Comitê da Bacia do Itapocu, em especial à Anja Meder Steinbach e Caroline Coelho pelo auxílio.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Localização da Bacia do Itapocu no estado ... 18
Figura 2. Mapa de sub-bacias do Itapocu ... 19
Figura 3. Formação do rio Itapocu na confluência dos rios Novo (esquerda) e Humboldt (direita) em Corupá ... 20
Figura 4. Foz do Rio Itapocu, em Barra Velha ... 21
Figura 5. As bases de dados utilizadas no estudo, software ArcGIS ... 22
Figura 6. Rio Vermelho e rio Humboldt com o rio Itapocu ... 26
Figura 7. Mapa de ordens dos rios ... 31
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Localização das estações fluviométricas ... 27
Tabela 2. Resumo das características físicas da bacia ... 28
Tabela 3. Área de drenagem das sub-bacias ... 29
Tabela 4. Comprimentos dos rios principais ... 30
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 8
2 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DE ESTÁGIO ... 10
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 12
3.1 COMITÊ DE GERENCIAMENTO DA BACIA HIDROGRÁFICA ... 12
3.2 SIG E GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS ... 13
3.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA ... 14
3.3.1 Área de drenagem ... 14 3.3.2 Forma da bacia ... 14 3.3.3 Sistema de drenagem... 15 3.3.4 Características do relevo ... 16 3.4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS ... 16 4 MATERIAL E MÉTODOS ... 18
4.1 DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 18
4.2 BASE DE DADOS ... 21
4.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA ... 22
4.3.1 Área de drenagem e perímetro total ... 22
4.3.2 Comprimento total ... 22
4.3.3 Coeficiente de Compacidade... 23
4.3.4 Fator de forma ... 23
4.3.5 Ordem dos cursos d’água ... 24
4.3.6 Densidade de drenagem ... 24
4.3.7 Declividade da bacia ... 25
4.3.8 Perfil longitudinal do rio principal ... 25
4.4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS ... 26
5 RESULTADOS ... 28
5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA ... 28
1 INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural limitado, um bem de domínio público com valor econômico, em que sua gestão deve proporcionar o uso múltiplo e a bacia hidrográfica é a unidade territorial de gerenciamento dos recursos hídricos, conforme os fundamentos da Politica Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433 de 1997).
A bacia hidrográfica ou bacia de contribuição de uma seção de um curso d’água é a área geográfica coletora de água da chuva que, escoando pela superfície do solo, atinge a seção considerada, e converge para uma única saída, chamada exutório (PINTO et al., 1976). É formada basicamente pelo divisor de águas, a área de drenagem e o exutório. Deve ser a unidade básica de planejamento do uso, conservação e recuperação dos recursos naturais (SANTA CATARINA, 2012).
Para Kobiyama (2012), a bacia hidrográfica não é uma rede de drenagem, mas sim uma rede de armazenamento que é formada pelas encostas mais a rede fluvial (rios). A relação da bacia com o solo é através do sistema de infiltração e armazenamento de água da chuva. Quaisquer atividades devem manter a capacidade de armazenamento de água da chuva em bacias e solos. A sub-bacia é uma bacia hidrográfica, mas de área menor.
A gestão integrada dos recursos hídricos envolve a integração entre ambientes e ecossistemas, a integração entre usos múltiplos, integração entre aspectos físicos e socioeconômicos e por fim integração institucional entre os responsáveis pela gestão da água (MAGALHÃES JUNIOR, 2007). Neste contexto, a AMVALI (Associação dos Municípios do Vale do Itapocu) e o Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Itapocu são os maiores interessados no gerenciamento da bacia e dos recursos hídricos do Vale do Itapocu. Com suporte do governo do Estado, a AMVALI apoia e fornece subsídios para o Comitê de Bacia e a implantação da Política Nacional de Recursos Hídricos.
A região norte de Santa Catarina apresenta um desenvolvimento significativo a cada ano, o crescimento do pólo industrial somado ao uso do solo para agricultura, vêm aumentando a exploração dos recursos naturais e também a demanda pelos recursos hídricos.
Um dos princípios do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos é a descentralização e a participação social na gestão da água na bacia hidrográfica, porém os comitês de bacia dependem da qualidade e da capacidade da transmissão dos conhecimentos e das informações (MAGALHÃES JUNIOR, 2007).
O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é uma ferramenta essencial no auxílio da gestão de bacias hidrográficas, pois todas as análises necessárias para a caracterização da bacia hidrográfica podem ser auxiliadas pelo SIG. Este é utilizado como ferramenta para a produção de mapas, suporte à análise espacial e de fenômenos ou como um banco de dados geográficos com funções de armazenamento e recuperação de informações espaciais referentes à bacia em estudo (NETO et al., 2007).
As informações referentes à bacia do Itapocu são ainda escassas, por isso, este trabalho tem como objetivo geral pesquisar e compilar informações básicas da bacia, como área de drenagem, perímetro da bacia, comprimento de rios, ordenamento dos rios, densidade de drenagem, coeficiente de compacidade, fator de forma, declividade média e vazões.
Os objetivos específicos são:
1. Organização, validação e análise de dados para a geração de novas informações para a gestão de recursos hídricos, alimentando no SIG;
2. O estudo da morfometria da Bacia do Itapocu;
2 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DE ESTÁGIO
O estágio foi realizado na AMVALI (Associação dos Municípios do Vale do Itapocu), através da 3GEO, empresa que presta consultoria e serviços à AMVALI. A duração do estágio foi de 4 meses.
Na AMVALI está sediado o Comitê de Gerenciamento da Bacia Hidrográfica do Rio Itapocu, o qual conta com apoio desta instituição, mantenedora das ações executivas e colaboradora dos trabalhos técnicos que precisam ser desenvolvidos para promover a gestão integrada dos recursos hídricos, nesta bacia hidrográfica. A sede da AMVALI é em Jaraguá do Sul, SC.
A 3GEO foi constituída com o objetivo de reunir a experiência de seus sócios no desenvolvimento de projetos relacionados com Defesa Civil, Gestão Ambiental, Planejamento Urbano e Regional e Sistemas de Informações Geográficas.
A ideia surgiu com o encontro dos sócios para a realização de um trabalho específico e a partir de então se percebeu que partilhavam do mesmo problema ao longo da atuação em suas áreas: a dificuldade de encontrar equipes realmente multidisciplinares, capazes de detectar as necessidades do cliente, propor soluções e executá-las de forma objetiva e transparente, fazendo com que o cliente participasse ativamente, capacitando-se para aproveitar o produto. Mesmo contando com expertise para utilizar ferramentas proprietárias (softwares pagos), a 3GEO tem como forma de trabalho principal a utilização de softwares livres, permitindo a disseminação de informações bem como a redução de custos de serviços. A 3GEO atua nos seguintes ramos da prestação de serviço especializado:
Planejamento Urbano e Gestão Territorial: Sistemas Geográficos de apoio ao plano diretor municipal, cadastro multifinalitário, georreferenciamento, cartografia e mapeamento, integração de sistemas de gestão municipal (cadastro, dívida ativa, processos, circulação documentos, sigweb, consultas, protocolo, etc).
Tecnologia da Informação: Análise e Desenvolvimento de Sistemas de Informação Geográfica em .Net, Python e PHP.; modelagem e otimização de Bancos de Dados espaciais (Postgis, Sql Server, MySQL, etc); Criação de Servidores de Mapas.
A Associação dos Municípios do Vale do Itapocu - AMVALI - é uma entidade com personalidade jurídica própria, de direito privado, sem fins econômicos, que visa à integração e representação de interesses dos sete municípios que a compõem (Jaraguá do Sul, Corupá, Schroeder, Guaramirim, Massaranduba, São João do Itaperiú e Barra Velha), regendo-se por Estatuto Social consolidado.
Fundada em 1979, a associação atua em regime de total cooperação com suas entidades congêneres e afins, bem como órgãos estaduais, federais, entidades privadas e mistas. Está federada a FECAM - Federação Catarinense dos Municípios e esta, por sua vez, a CNM - Confederação Nacional de Municípios. Sua missão é de fomentar o desenvolvimento sustentável dos municípios da microrregião, através do fortalecimento da representatividade e de ações integradas de interesse público.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 COMITÊ DE GERENCIAMENTO DA BACIA HIDROGRÁFICA
Os comitês de bacias integram o Sistema Nacional e Estadual de Gerenciamento dos Recursos Hídricos e são implantados pela Política de Recursos Hídricos para promover a gestão de recursos hídricos. O Comitê do Itapocu é criado pelo decreto nº 2.919, de 04 de setembro de 2001 e suas competências são definidas pelo decreto nº 4.672, de 28 de agosto de 2006.
Um comitê de bacia hidrográfica é um fórum em que um grupo de pessoas se reúne para discutir sobre um interesse comum, o uso da água na bacia. É uma nova forma de fazer política, descentralizada por bacia hidrográfica e contando com a participação dos poderes públicos, dos usuários e das organizações da sociedade civil (SANTA CATARINA, 2012).
Os comitês de bacia hidrográfica diferem de outras formas de participação previstas nas demais políticas públicas, pois têm como atribuição legal deliberar sobre a gestão da água fazendo isso de forma compartilhada com o poder público.O comitê passa a definir as regras a serem seguidas com relação ao uso das águas. Aos órgãos gestores de recursos hídricos cabe fazer que essas regras sejam postas em prática por meio do seu poder de regulação.
Os principais instrumentos do comitê de bacias são o plano de recursos hídricos, o enquadramento dos cursos d’água, a outorga dos direitos e a cobrança de uso, e o sistema de informações sobre recursos hídricos.
O pleno funcionamento do comitê de bacia depende da elaboração e utilização de estudos na área, do estabelecimento de intervenções para corrigir ou evitar problemas e da determinação das metas e instrumentos a serem utilizados no gerenciamento. Além disso, a relação do comitê com os planos, programas, projetos e atividades na região da bacia hidrográfica é de primordial importância no gerenciamento(ROCHA et al., 1998).
3.2 SIG E GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS
O sistema de informações para gestão de recursos hídricos é um meio de disponibilizar as informações da situação da bacia hidrográfica e serve também para coletar, tratar, armazenar e recuperar informações e fatores intervenientes na gestão dos recursos hídricos (SANTA CATARINA, 2012).
Conceitualmente, o geoprocessamento é qualquer tipo de processamento de dados georreferenciados, enquanto o SIG processa dados gráficos e alfanuméricos, evidenciando as análises espaciais e modelagens de superfícies (NETO et al., 2007).
Na gestão de recursos hídricos, o geoprocessamento é aplicado em modelos de simulação de chuva-vazão, de qualidade das águas, de escoamento subterrâneo, sistemas de gerenciamento, suporte à decisão para outorga, suporte à decisão para alocação de volumes em reservatórios, suporte à decisão para ocorrência de eventos extremos, sistemas de macroplanejamento e sistema de disseminação de informações aos usuários (MENDES; CIRILO, 2001).
A utilização do SIG contribui para a agilidade dos processos. Tavares et al. (2009) conclui que a utilização de técnicas de geoprocessamento e o SIG, auxiliaram no processo de solicitação de outorga e o processo de estudos hidrológicos.
Segundo Neto (2007), o uso do SIG como ferramenta à disposição da hidrologia, vem se tornando um fato que ninguém poderá se refutar, pois além da apresentação visual, a qualidade e a aproximação com a realidade impressionam.
3.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA
O estudo das características físicas de uma bacia hidrográfica é de grande importância no conhecimento do comportamento hidrológico. Villela & Mattos (1975) ressaltam ainda que, os elementos físicos estabelecem uma possibilidade de se conhecer a variação no espaço do regime hidrológico.
3.3.1 Área de drenagem
É a área plana, projetada em plano horizontal, inclusa entre os divisores topográficos de uma bacia hidrográfica. A área de drenagem corresponde à porção da superfície terrestre que recebe e drena a água da precipitação (SANTA CATARINA, 2012).
Tucci (1993) comenta que a área é um dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia, porque seu valor multiplicado pela lâmina de precipitação determina o volume de água recebido pela bacia.
Normalmente a área é determinada em mapas com escalas razoavelmente grandes, como 1:50000 e expressa em km² ou ha.
3.3.2 Forma da bacia
Segundo Villela & Mattos (1975), a forma superficial da bacia é essencial para o tempo de concentração, ou seja, no início da precipitação, qual o tempo decorrido para a água dos limites da bacia chegar ao exutório.
Para determinar a forma da bacia, existem vários índices que relacionam a bacia com formas geográficas, como o coeficiente de compacidade (Kc), relacionando-se com um círculo e o fator de forma (Kf) com um retângulo. Estes índices são um indicativo da maior ou menor tendência de uma bacia para enchentes.
será o coeficiente e se o coeficiente igualar à 1, a bacia é circular. Quanto menor é o perímetro, mais rápida é a contribuição da bacia, pois o comprimento do rio principal é menor.
O fator de forma relaciona-se com a largura média e o comprimento axial da bacia. Se o fator de forma de uma bacia for baixo, esta é menos sujeita à enchente que uma bacia do mesmo tamanho, mas com fator de forma maior. Isto acontece porque há menos possibilidades de chuvas intensas cobrirem ao mesmo tempo toda a extensão da bacia e também a contribuição dos tributários atinge o rio principal em vários pontos ao longo de seu curso (VILLELA; MATTOS, 1975).
3.3.3 Sistema de drenagem
O sistema de drenagem de uma bacia é composto de um rio principal e todos os seus afluentes. O seu estudo aponta a eficiência com que a água deixa a bacia hidrográfica. A drenagem depende também de outros fatores como geologia, tipo de solo, clima e topografia.
O sistema é analisado através do ordenamento dos cursos d’água e da densidade de drenagem. O ordenamento dos cursos d’água reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma bacia (VILLELA; MATTOS, 1975).
A hierarquia fluvial, segundo Kobiyama (2012) é um processo de se estabelecer a classificação de determinado curso d’água no conjunto total da bacia na qual se encontra.
Para Tucci (1993), nos critérios de ordenamento dos canais da rede de drenagem de Strahler (1957) é evitada a subjetividade de classificação das nascentes e o rio principal e seus afluentes não mantêm o mesmo número de ordem na extensão total de seu curso, como acontece no de Horton, que tem problemas práticos de numeração.
3.3.4 Características do relevo
As características de relevo são de grande importância, pois através da declividade se determina o escoamento superficial e o tempo de concentração.
A variação da altitude e a elevação média influenciam a precipitação e as perdas de água por evaporação e transpiração. As variações superiores de altitudes em uma bacia acarretam diferenças significativas na temperatura média, e consequentemente na evapotranspiração. Porém, são as possíveis variações na precipitação anual também são significativas (VILLELA; MATTOS, 1975).
O perfil longitudinal de um rio mostra a sua declividade, sendo a representação visual da relação entre a altimetria e o comprimento de determinado curso d’água, para as diversas localidades situadas entre a nascente e a foz (CHRISTOFOLETTI, 1981).
O perfil longitudinal dos cursos d’água é desenhado para detectar trechos com declividades diferentes.
3.4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS
A gestão de recursos hídricos implica que se deve conhecer a quantidade de água que escoa em uma bacia hidrográfica, principalmente as vazões nos cursos d’água (SANTA CATARINA, 2012).
Vazão é o volume de água escoado na unidade de tempo em uma determinada seção do curso d’água. (PINTO et al., 1976). A medida das vazões é fundamental para a gestão dos recursos hídricos, ou seja, para o controle da quantidade e da qualidade da água, considerando que a vazão nos cursos d’água consiste da principal saída de água das bacias hidrográficas.
A vazão de um rio é dinâmica e depende diretamente das características da bacia de drenagem, como seção transversal de um rio e do volume de água que precipitou sobre a bacia em intervalos de tempo anteriores à medição, por isso a necessidade de monitoramento contínuo (SANTA CATARINA, 2012).
As vazões de referência são subprodutos do monitoramento da vazão, elas são muito utilizadas na gestão dos recursos hídricos. A outorga, o enquadramento dos cursos d’água e a resolução de conflitos se utilizam de vazões de referência. As vazões de referência mais utilizadas são obtidas do tempo de permanência, por exemplo, a vazão Q90%, ou obtidas da vazão mínima para certo período de retorno, por exemplo, a Q7,10 (SANTA CATARINA, 2012).
O tempo de permanência correlaciona a vazão e a porcentagem do tempo em que ela é superada ou igualada ao longo do período histórico do monitoramento da bacia hidrográfica, sendo que a porcentagem do tempo restante a vazão é inferior à mínima.
A vazão média de longo termo ou de longo período de uma bacia hidrográfica é a média das vazões médias anuais ou a média das médias. A vazão média de longo termo é o principal parâmetro hidrológico-estatístico para caracterizar a disponibilidade hídrica de uma bacia ou sub-bacia hidrográfica em uma seção qualquer.
As vazões mínimas de 7 dias consecutivos representam um parâmetro hidrológico frequentemente utilizado em avaliações de disponibilidade hídrica de mananciais para fins de abastecimento em licenças ambientais de aproveitamento hidrelétricos com arranjo em derivação e em outorgas de uso dos recursos hídricos. Essas vazões mínimas são os menores valores das vazões mínimas médias de 7 dias consecutivos dentro do ano hidrológico, com um período de retorno de 10 anos (ENGECORPS; TETRAPLAN; LACAZ MARTINS, 2006).
A falta de monitoramento em alguns rios resulta na inexistência de dados fluviométricos, impedindo o estudo das vazões de referência, de tal modo a regionalização de vazões é utilizada para se obter uma estimativa de vazões em lugares em que há falta de dados (SANTA CATARINA, 2012).
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O objeto de estudo foi a Bacia Hidrográfica do Rio Itapocu, localizada na região nordeste de Santa Catarina (figura 1). Em nível nacional, a bacia pertencente à Região Hidrográfica Atlântico Sul, segundo a divisão adotada pela Agência Nacional de Águas (ANA) e está situada na Região Hidrográfica 6 da Vertente Atlântica Baixada Norte juntamente com o Rio Cubatão do Norte, sendo esta a menor região hidrográfica, conforme a subdivisão do Estado de Santa Catarina (SDS, 2007).
Figura 1. Localização da Bacia do Itapocu no estado Fonte: A autora
A Bacia do Itapocu apresenta variação de temperatura média de 20,52 a 21,26 °C. A variação da umidade relativa média regional é em torno de 87,18 a 88,13 % e precipitação anual total de 1.900 mm. O relevo predominante (~62%) é montanhoso e forte-ondulado com presença de plano de várzea e plano nas proximidades do litoral. O solo predominante é mediamente profundo, não pedregoso, cascalhento, com baixa fertilidade natural de origem granítica e gnaisseto e pastagens (SDS, 2007).
Rio Novo Rio Humboldt Rio Itapocuzinho Rio Piraí Rio Jaraguá Rio Putanga Rio Itaperiú
Interbacia Rio Itapocu
Canal do Linguado
Fazem parte da bacia treze municípios, dos quais Corupá, Jaraguá do Sul, Guaramirim, Schroeder e Balneário Barra do Sul estão totalmente inseridos e Campo Alegre, São Bento do Sul, Joinville, Blumenau, Massaranduba, São João do Itaperiú, Araquari e Barra Velha estão parcialmente inseridos na bacia. O município de Balneário Barra do Sul geograficamente não faz parte da bacia, mas foi inserido para fins administrativos de seus recursos hídricos.
O principal rio, do qual leva o nome a bacia, é formado a partir da confluência dos rios Novo e Humboldt, no município de Corupá (figura 3). O rio Itapocu passa também nos municípios de Jaraguá do Sul, Guaramirim e São João do Itaperiú até chegar no exutório, quando deságua no oceano na divisa dos municípios de Araquari e Barra Velha (figura 4).
Figura 3. Formação do rio Itapocu na confluência dos rios Novo (esquerda) e Humboldt
(direita) em Corupá
Figura 4. Foz do Rio Itapocu, em Barra Velha Fonte: A autora
4.2 BASE DE DADOS
A base de dados utilizada foram os produtos da Mapoteca Topográfica Digital de Santa Catarina, na escala 1:50000, em formato shapefile (camada vetorial) e o Modelo Digital de Elevação do terreno (MDE) produzido pela Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), de resolução espacial de 30 metros, em formato tiff (camada raster). Os produtos foram obtidos através de downloads da Mapoteca Digital, disponibilizados pela EPAGRI em convênio com o IBGE (EPAGRI, 2004).
A regionalização de vazões da Bacia do Itapocu foi obtida através do contato com a Diretoria de Recursos Hídricos da Secretaria de Estado do Desenvolvimento Econômico Sustentável (SDS) e foi disponibilizada em formato shapefile.
Para o geoprocessamento de todas as informações, utilizou-se o software ArcGIS e pacote de ferramentas do ArcMap, na versão 10.0 e planilhas da Microsoft Excel 2007.
bacia. Os layers de delimitação da bacia e das sub-bacias foram disponibilizados pela AMVALI.
Figura 5. As bases de dados utilizadas no estudo, software ArcGIS Fonte: A autora
4.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA
4.3.1 Área de drenagem e perímetro total
Os cálculos dos dados primários para o estudo, como a área de drenagem (A) e perímetro total (P) foram realizados automaticamente na ferramenta Calculate Geometry do Arc Map, a partir das delimitações da bacia e de suas sub-bacias. A área consiste em km² e o perímetro em km.
4.3.2 Comprimento total
definir a nascente mais distante e o comprimento do rio principal (Rio Itapocu) foram calculados os comprimentos dos rios da Bruaca, em Corupá, e rio Vermelho, em São Bento do Sul, pela ferramenta Calculate Geometry do ArcMap. O rio principal de cada sub-bacia também foi mensurado, apenas como uma informação adicional.
4.3.3 Coeficiente de Compacidade
A forma da bacia foi determinada com o Coeficiente de Compacidade (Kc) que é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. O coeficiente é adimensional. √ Onde: Kc = coeficiente de compacidade P = perímetro da bacia A = área da bacia 4.3.4 Fator de forma
O fator de forma é outro índice que indica a tendência da bacia para enchentes. É a relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia. A largura média é a divisão da área pelo comprimento da bacia. O comprimento axial foi medido a partir do exutório do Rio Itapocu, em Barra Velha, seguindo seu curso até a nascente. Para isto, utilizou-se a ferramenta Measure do ArcMap.
Onde:
A = largura média da bacia L = comprimento axial da bacia
4.3.5 Ordem dos cursos d’água
Na hierarquização dos cursos d’água seguiu-se a metodologia de Strahler (1957), que modificou critérios da proposta de Horton (1945). O ordenamento é realizado com números inteiros e a sua determinação se iniciou pelo levantamento de todas as nascentes. Estes cursos menores, sem tributários, foram classificados de ordem 1. Quando duas nascentes se juntavam, estes cursos recebiam ordem 2. Os segmentos de ordem 3 eram formados a partir da confluência de dois canais de 2ª ordem. Os canais de ordens maiores podem ter tributários de qualquer ordem menor. Simplificando, a confluência de dois rios de ordem "n" formava um rio de ordem "n+1". E assim sucessivamente. A hierarquização foi realizada no ArcMap sendo editada na tabela de atributos do layer “cursos d’água”.
4.3.6 Densidade de drenagem
A relação entre o comprimento total de todos os cursos d’água e a área total da bacia (A) foi calculada na tabela de atributos do layer “cursos d’água”. Esta relação indica o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, expressa em km/km².
Onde:
Dd = densidade de drenagem
4.3.7 Declividade da bacia
A declividade média da bacia foi traçada a partir da entrada do modelo digital de elevação do terreno na ferramenta Slope do ArcMap. Esta possibilitou a criação de uma superfície Raster de declividade, atribuindo valores do grau de inclinação nos pixels.
A reclassificação foi realizada para 10 classes, distribuídas de 0 à 80º.
Para representar o relevo, utilizou-se a ferramenta Hillshade, criando um mapa de sombreamento ou iluminação da topografia.
4.3.8 Perfil longitudinal do rio principal
O gráfico do perfil longitudinal do rio Itapocu foi traçado com o modelo digital de elevação do terreno (MDE) e os cursos d'água da bacia em formato shapefile, na escala 1:50.000.
Figura 6. Rio Vermelho e rio Humboldt com o rio Itapocu Fonte: A autora
4.4 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS
Para determinar a disponibilidade hídrica nos trechos que compõem a Bacia Hidrográfica do Rio Itapocu, este estudo foi baseado na “Regionalização de Vazões das Bacias Hidrográficas Estaduais do Estado de Santa Catarina” (ENGECORPS; TETRAPLAN; LACAZ MARTINS, 2006).
O estudo da regionalização de vazões teve como base a série de dados dos postos fluviométricos da Agência Nacional de Águas (ANA), encontrados em Santa Catarina e entorno. Os postos fluviométricos utilizados tinham que dispor de uma série de dados com extensão igual ou superior a 19 anos.
Tabela 1. Localização das estações fluviométricas
Estação Nome Rio Latitude Longitude
82320000 Corupá Novo -26º25'26.04 -49º17'33.000
82350000 Jaraguá do Sul Itapocu -26º28'48.000 -49º04'50.88
82370000 Rio Jaraguá Jaraguá -26º29'43.08 -49º05'17.16
82549000 Schroeder Itapocuzinho -26º26'21.00 -49º03'46.00
82770000 Ponte SC-301 Piraí -26º26'53.16 -48º49'51.96
Fonte: Adaptado do Portal SNIRH - ANA
O parâmetro hidrológico vazão foi relacionado com o total precipitado e a área de drenagem, comprimento do talvegue e declividade média. As vazões médias de longo termo foram determinadas a partir das séries de vazões naturais médias mensais. As vazões mínimas são produzidas por uma determinada porcentagem de tempo que a vazão permanece igualada ou excedida. As vazões mínimas de 7 dias consecutivos foram geradas a partir da média aritmética das vazões diárias desses 7 dias. O tempo de retorno de 10 anos é o tempo médio necessário para que ocorram vazões menores ou iguais à essas vazões mínimas. A partir dessa série foram selecionados os menores valores para cada ano hidrológico.
5 RESULTADOS
5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA
Tabela 2. Resumo das características físicas da bacia Características Resultados
Área de drenagem 3152,02 km²
Perímetro da bacia 355,6 km
Coeficiente de compacidade 1,77
Fator de forma 0,44
Comprimento rio Itapocu 89,4 km
Comprimento total cursos d'água 5320,65 km
Ordem 7ª
Densidade de drenagem 1,68 km/km²
Declividade média 28,2°
Fonte: A autora
5.1.1 Área de drenagem
Tabela 3. Área de drenagem das sub-bacias Sub-bacia Área Perímetro
Interbacia Rio Itapocu 336,07 195,35
Rio Humboldt 326,02 99,02 Rio Itapocuzinho 397,02 130,52 Rio Jaraguá 286,87 83,62 Rio Novo 329,51 97,33 Rio Itaperiú 252,62 92,97 Rio Piraí 599,85 166,61 Rio Putanga 410,93 128,79 Canal do linguado 213,12 85,43 Fonte: A autora 5.1.2 Forma da bacia
O coeficiente de compacidade para a Bacia do Itapocu resultou em 1,77, significando que a bacia é alongada e não está sujeita à maiores enchentes, pois afastou-se da forma circular. Segundo Villela e Mattos (1975), o coeficiente de compacidade varia com a forma da bacia, quanto mais irregular for a bacia, maior será o coeficiente e menos sujeita à enchentes. Valores menores do Kc indicam maior potencialidade de produção de picos de enchentes elevados (KOBIYAMA, 2012).
O fator de forma é outro índice relacionado à enchente. Este apresentou um resultado baixo, de 0,44 apresentando a possibilidade das chuvas intensas não cobrirem a bacia simultaneamente em toda sua extensão e também dos rios tributários atingirem o rio principal em vários pontos ao longo do seu trecho.
5.1.3 Sistema de drenagem
O rio Itapocu apresentou um comprimento de 89,40 km, desde a sua formação até o exutório. O comprimento total do rio Itapocu com o rio Vermelho é de 135,94 km e do rio Itapocu com o rio da Bruaca é de 129,77 km.
Tabela 4. Comprimentos dos rios principais
Rio Comprimento (km)
Rio Itapocu 89,41
Rio Ano Bom 18,97
Rio Humboldt 18,41 Rio Vermelho 29,68 Rio Itaperiú 15,25 Rio Itapocuzinho 35,87 Rio Jaraguá 23,67 Rio Novo 31,44 Rio Piraí 71,87 Rio Putanga 20,18 Fonte: A autora
O grau de ramificação na bacia chegou até a 7ª ordem. Ao longo do trecho do rio Itapocu predominaram as ordens 6 e 7. Na sua formação até a desembocadura do Rio Itapocuzinho, a ordem é 6 e a partir desde até o exutório a ordem é 7.
Os cursos de primeira ordem, ou seja, as nascentes, equivalem 49,52% da rede de drenagem, seguidos pelos cursos de segunda ordem, com 23,82% e de terceira ordem com 13,63%. As ordens maiores 4, 5, 6 e 7 juntas equivalem a quase 13% da rede de drenagem.
Segundo Tonello (2005), geralmente em pequenas bacias que a ordem é inferior ou igual à quatro e é possível refletir os efeitos diretos do uso do solo nestas bacias. Quanto mais ramificada for a rede de drenagem, mais eficiente será esse sistema.
A bacia do Rio Cubatão, com apenas 492 km² de área de contribuição e 88 km de comprimento do rio, possui uma hierarquização dos seus cursos d’água até a 5ª ordem (CARVALHO et al., 2002).
Figura 7. Mapa de ordens dos rios Fonte: A autora
A densidade de drenagem indica o grau de desenvolvimento de um sistema de drenagem, para este é necessário o comprimento total dos cursos d’água, que calculado para a Bacia do Itapocu resultou em 5.320,65 km. Então, a relação entre o comprimento da rede de drenagem com a área da bacia resultou em 1,68 km de cursos d'água para cada km² de área da bacia, significando que possui uma boa drenagem.
O governo do estado apresentou em 1986, no Atlas de Santa Catarina, a densidade de drenagem de 1,59 km/km², estes calculados na escala de 1:250000, considerando a área da bacia de 2.930 km² e 4.684 km o comprimento de todos os cursos d'água.
5.1.4 Características do relevo
As altitudes na bacia variam de 0 à 100 metros na jusante nas áreas baixas dos municípios de Barra Velha, Araquari, São João do Itaperiú, Balneário Barra do Sul, Guaramirim e Massaranduba. A partir de Jaraguá do Sul, Schroeder há variações a partir de 200 metros e na montante da bacia as altitudes chegam a quase 1000 metros.
O escoamento superficial está relacionado com a declividade da bacia, afetando o tempo que leva a água precipitada para concentrar-se nos leitos que constituem a rede de drenagem da bacia (VILLELA; MATTOS, 1975).
Para a declividade média da bacia calculada, utilizou-se a unidade em graus, passando assim por uma modificação do método proposto por Villela & Mattos (1975).
As declividades distribuíram-se nas classes de forma esparsa, conforme apresenta na Tabela 5.
Tabela 5. Distribuição da declividade
Reclassificação nº de
pixels %
A declividade média da Bacia do Itapocu resultou em 28,2°, um resultado relativamente alto.
Analisando-se as classes de declividade separadamente e sua participação no total, observa-se que a bacia apresenta dois compartimentos muito bem definidos, um bastante plano e outro bastante íngreme.
O compartimento plano está mais a leste, do litoral até Jaraguá do Sul, entrando principalmente pelo vale do Rio Putanga, em Massaranduba. O compartimento íngreme está mais a oeste, de Jaraguá do Sul até a Serra de Corupá e São Bento do Sul.
Figura 8. Perfil longitudinal do rio Itapocu
Fonte: A autora
O gráfico do perfil longitudinal mostra que o trecho superior do rio é bastante acidentado, a altitude máxima em São Bento do Sul é de 954,88 metros.
Este perfil longitudinal pode ser considerado como equilibrado, segundo (CHRISTOFOLETTI, 1981), pois G.K. Gilbert, em 1877 utilizou este termo no mesmo sentido em que os engenheiros ajustam e equilibram o leito das rodovias através de cortes e aterros.
assinala baixa declividade, de forma que os cursos d’água passam a escoar em menor velocidade, desaguando em seguida no oceano.
De acordo com AMVALI (1997), os rios do Vale do Itapocu são caracterizados por perfis longitudinais, com declives acentuados, tendo em seu curso superior, leitos acidentados com vales suspensos e cascatas.
5.2 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS
A regionalização de vazões foi realizada através das cinco estações fluviométricas presentes na Bacia do Itapocu.
Na região à montante, na estação do rio Novo, a precipitação é de 1.833 mm/ano, a extensão da série dos dados é de 55 anos, o coeficiente de escoamento encontrado é de 0,68. A vazão média de longo termo ou período (Qmlt) é 7.100 l/s e a média das vazões mínimas médias de 7 dias 1.900 l/s.
Na estação Itapocu as precipitações somam os 1.895 mm/ano e o coeficiente de escoamento superficial resultou em 0,54. Com período de dados de 62 anos, a vazão média de longo termo é 25.800 l/s e a média das vazões mínimas médias de 7 dias é de 5.900 l/s.
A precipitação na estação Jaraguá é de 1.913 mm/ano. A vazão média de longo termo é 11.000 l/s e a média das vazões mínimas médias de 7 dias é de 2.800 l/s, baseados em dados de 57 anos da estação. O coeficiente de escoamento superficial é 0,65.
Na área central da Bacia do Itapocu, a estação Itapocuzinho possui 24 anos de extensão de dados. A precipitação é elevada, com 2.159 mm/ano, coeficiente de escoamento de 0,71, vazão média de longo período de 17.400 l/s e média das vazões mínimas médias de 7 dias 4.700 l/s.
Por fim na região à jusante, a estação Piraí contabilizou a maior precipitação de Santa Catarina, com 2.283 mm/ano, coeficiente de escoamento superficial de 0,80, a vazão média de longo termo resultou em 25.000 l/s e a média das vazões mínimas médias de 7 dias é 3.100 l/s.
É possível visualizar na Tabela 6 as vazões mínimas que são igualadas ou superiores em 90, 95 e 98% do tempo de permanência, as vazões médias de longo termo e as vazões mínimas de estiagem de 7 dias consecutivos em um período de retorno de 10 anos, para os principais rios das sub-bacias do Itapocu.
Tabela 6. Vazões de referência para a foz das sub-bacias do Itapocu
Sub-bacia Q98 (l/s) Q95 (l/s) Q90 (l/s) Qmlt (l/s) Q7,10 (l/s) Precipitação acumulada (mm) Interbacia Rio Itapocu 16.522,8 21.243,65 26.751,26 78.680,17 10.100,83 1.929,63 Rio Humboldt 2.197,56 2.825,44 3.557,96 10.464,59 1.385,39 1.944,73 Rio Itapocuzinho 1.634,79 2.101,87 2.646,80 7.784,72 967,37 2.031,98 Rio Jaraguá 1.154,37 1.484,19 1.868,99 5.497,02 754,74 1.952,23 Rio Novo 2.548,96 3.277,23 4.126,88 12.137,88 1.750,28 1.932,86 Rio Itaperiú 180,25 231,76 291,84 858,35 145,75 1.863,99 Rio Piraí 2.246,89 2.888,86 3.637,83 10.699,49 1.284,10 2.042,15 Rio Putanga 3.067,81 3.944,32 4.966,92 14.608,60 1.997,73 1.905,21
Fonte: Adaptado do Estudo de Regionalização de Vazões
O rio Itaperiú, além de ser o menor rio e sub-bacia geograficamente inserida na Bacia do Itapocu, possui a menor precipitação acumulada e consequentemente, as menores vazões.
A vazão mínima de 7 dias consecutivos em um período de retorno de 10 anos variou bastante nas sub-bacias.
É possível observar que o rio Putanga, em Massaranduba apresentou as maiores vazões das sub-bacias, deve-se levar em conta que este rio sofreu retificação em seu leito, aumentando o escoamento superficial.
A jusante do rio Itapocu há a influência dos cursos d’água à montante, aumentando a sua vazão.
6 CONCLUSÃO
Os resultados dos índices que são relacionados apenas com a forma da bacia, o coeficiente de compacidade (1,77) e o fator de forma (0,44), apresentaram que a Bacia do Itapocu possui uma forma alongada e não está sujeita a maiores picos de enchentes.
Conclui-se que a nascente mais distante do rio Itapocu é o rio Vermelho, em São Bento do Sul, totalizando 135,94 km de comprimento desde a nascente até o exutório do rio Itapocu em Barra Velha.
Quanto à drenagem da bacia, esta apresenta um eficiente sistema, visto que na escala 1:50000, o ordenamento dos rios chegou até a 7ª ordem e a densidade de drenagem é de 1,68 km de rios para cada km² de área da bacia.
A declividade média da Bacia do Itapocu resultou em 28,2°, um resultado relativamente alto.
O perfil longitudinal do rio apresentou que as maiores altitudes estão em direção a nascente e diminuem em direção à jusante.
7 RECOMENDAÇÕES
O estudo da morfometria da bacia, ou seja, de suas características físicas, como da forma da bacia, sistema de drenagem e características de relevo, é recomendado ser aplicado para cada sub-bacia da Bacia Hidrográfica do Rio Itapocu, a fim de verificar a situação destas localmente.
Como o relevo da bacia do Itapocu possui dois compartimentos bem definidos, uma área bastante plana e outra área muito íngreme, recomenda-se fazer um estudo da bacia sobre a tendência de enchentes levando em conta o relevo.
Recomenda-se utilizar o ordenamento dos rios para calcular a taxa de área preservada das nascentes sobre a área total da bacia.
Através das séries de vazões é possível realizar estudos de autodepuração de cargas poluidoras, dimensionar reservatórios, detectar e resolver conflitos entre usuários de água, bem como, estudar os processos de envolvem eventos de cheia ou de estiagem na bacia hidrográfica.
Na elaboração do Plano da Bacia, as vazões de referência deverão ser utilizadas na outorga, no enquadramento dos cursos d’água e na resolução de conflitos.
8 REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (Brasil). O Comitê de Bacia Hidrográfica: o que é e o que faz? Brasília, 2011. 64 p.
AMVALI, Associação dos Municípios do Vale do Itapocu. Plano Básico de
Desenvolvimento Ecológico-Econômico da AMVALI. Governo do Estado de Santa
Catarina, Secretaria do Estado do Desenvolvimento Urbano e Meio Ambiente: Florianópolis, 1997.
CARVALHO, Reginaldo et al. Descrição dos aspectos fisiográficos da bacia do rio Cubatão, região nordeste de Santa Catarina. Revista Saúde e Ambiente / Health And Environment
Journal,, Joinville, v. 3, n. 2, p.49-59, dez. 2002.
CHRISTOFOLETTI, Antonio. Geomorfologia fluvial: O canal fluvial. São Paulo: Edgard Blücher, 1981. 313 p.
ENGECORPS; TETRAPLAN; MARTINS, Lacaz. Regionalização de vazões das bacias
hidrográficas estaduais do Estado de Santa Catarina: Estudos dos instrumentos de gestão
de recursos hídricos para o Estado de Santa Catarina e apoio para sua implementação. Florianópolis: Governo do Estado de Santa Catarina, 2006.
EPAGRI. Mapoteca Topográfica Digital de Santa Catarina. Epagri/IBGE 2004.
KOBIYAMA, Masato. Aplicação da hidrologia para prevenção de desastres naturais,
com ênfase em mapeamento. In: CURSO DE CAPACITAÇÃO. Florianópolis: UFSC, 2012.
p. 1 - 167.
MAGALHÃES JUNIOR, Antônio Pereira. Indicadores ambientais e recursos hídricos: Realidade e perspectivas para o Brasil a partir da experiência francesa. Rio de Janeiro: Berthand Brasil, 2007. 680 p.
MENDES, Carlos André Bulhões; CIRILO, José Almir. Geoprocessamento em recursos
hídricos: Princípios, integração e aplicação. Porto Alegre: Abrh, 2001. 536 p
NETO, F.D.F., BRAGA, A.L., OLIVEIRA, J.C. Uso dos Sistemas de Informações
Geográficas na Determinação das Características Físicas de uma Bacia Hidrográfica.
PINTO, Nelson L. de Sousa et al. Hidrologia básica. São Paulo: Edgard Blücher, 1976. PLANENGE. Inventário Hidro-Agrícola da Bacia do Rio Itapocu.Jaraguá do Sul: Estado de Santa Catarina, 1989.
ROCHA, Ciro Loureiro et al. Plano Estadual de Recursos Hídricos - Diagnóstico Geral
das Bacias Hidrográficas do Estado de Santa Catarina. Simpósio Internacional sobre
Gestão De Recursos Hídricos, Gramado, p.1-4, 1998.
SANTA CATARINA. Secretaria de Desenvolvimento Econômico Sustentável. Programa SC Rural. Introdução à gestão de recursos hídricos e o papel dos Comitês de Bacia Hidrográfica em sua implementação. Material de apoio para a capacitação de Comitês de Bacia
Hidrográfica. Florianópolis: SDS/DIRH. 128 p. 2012.
SDS. Panorama dos Recursos Hídricos de Santa Catarina. Florianópolis, 2007.
STRAHLER, Arthur N. Quantitative Analysis of Watershed Geomorphology. Transactions,
American Geophysical Union, v. 38, n.6, p. 913-920, 1957.
TAVARES, Clóvis Lemos et al. SIG como apoio ao Processo de Estudos Hidrológicos
para determinar pontos de vazão para outorga. Espírito Santo: Cesan, 2009.
TONELLO, Kelly Cristina. ANÁLISE HIDROAMBIENTAL DA BACIA
HIDROGRÁFICA DA CACHOEIRA DAS POMBAS, GUANHÃES, MG. 85 f. Tese
(Magister Scientiae) - Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, 2005.
TUCCI, Carlos E. M.. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: Edusp, 1993.
