Coordenador do NEPE, PIBID de Geografia -FBJ, CoordenadorMestre e Doutor (Phd) em Geografia - UFPE

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Doutor em Geografia (stricto sensu) - Universidade Federal de Pernambuco - UFPE (2012); Mestre em Gestão e Politicas Ambientais (stricto sensu) - UFPE (2009); Especialista em Ensino Superior de Geografia (lato Sensu) - Universidade de Pernambuco - UPE (1998); Licenciatura Plena em Geografia - Centro de Ensino Superior de Arcoverde - CESA (1985);   Coordenador do PIBID - Geografia Professor; Orientador de Trabalhos de Conclusão de Curso - TCC, na Graduação e Pós-Graduação (Latu Sensu).

quinta-feira, 13 de novembro de 2014

ÍNDICES DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS HIDROGRÁFICAS APLICADOS A BACIA DO RIO BITURI DE BELO JARDIM- PE COM USO DE IMAGEM DO GOOGLE EARTH


ÍNDICES DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS HIDROGRÁFICAS APLICADOS A BACIA DO RIO BITURI DE BELO JARDIM- PE COM USO DE IMAGEM DO GOOGLE EARTH  


Autor: RODRIGUES, N.M. 


RESUMO


A cidade de Belo Jardim localizada na Mesorregião do Agreste Pernambucano, Microrregião do Vale do Ipojuca, tem seu sítio urbano totalmente inserido sobre a Bacia do Bitury recorte menor da Bacia do rio Ipojuca. Em área de geomorfologia diversificada, revelar-se em diversas formas de relevo, a Sul predomina áreas de pediplanos e pedimentos, sobre essas condições de relevo o clima é tipico semiárido, contrastando com as condições úmidas e montanhosas das escarpas do Lineamento Pernambucano a Norte, por sua vez em sua área central por onde o rio Bituri deixas sua marca mais comum, aqui referindo ao nivel central erosivo, essas circundadas de áreas de pedimentos, e mais afastados é possível identificar os seus paleoterraços de inundação que drena em direção a Bacia do rio Ipojuca. Nesse complexo geomorfológico se sobressai à rede de drenagem da Sub-bacia do Bitury aonde se desenvolveu a marcha urbana da cidade. Com a expansão da mancha urbana parte dessa rede de drenagem está comprometida na eficiência de escoamento, essa complexa e desordenada ocupação urbana redirecionou a rede de drenagem criando assim rotas de colisão e obstrução da drenagem natural. Essa condição se deve em parte e pelos constantes aterros e ocupações realizados em seu entorno ao longo de um escala temporal pouco conhecida. O problema se torna mais visível em estações chuvosas quando ocorrem as precipitações pluviométricas, condição em que a cidade é submetida por inundações o que denotam ausência de programas de dragagem dos canais e drenagem de todo o sistema. Entre os pontos críticos de alagamentos catalogados pela pesquisa, estão os corredores de tráfego, como é o caso de avenidas e ruas no entorno das margens do Rio Bitury, como por exemplo, o pátio da Feira. O discurso da pesquisa envolve conceitos e categorias de analise aplicadas a uma bacia hidrográfica urbana, e  perpassam obrigatoriamente pelo entendimento do ciclo da água, fatores físicos que caracterizam uma bacia hidrográfica: Uso do solo, Tipo, Área, Forma, Declividade, Elevação, Declividade do Curso D’água, Tipo da Rede de Drenagem, Densidade de drenagem, etc. O que se propõe com esse projeto, é mapear delimitando e mensurando os paramentos utilizados para analise de uma bacia hidrografia urbanos aplicados a Sub-bacia do Rio Bitury, elucidando a rede de drenagem e suas áreas de inundação. Para alcançar os objetivos desse projeto de pesquisa, se faz necessário recorrer a estratégica que delimite e identifique os divisor de águas o seu limite físico e as ocupações no entorno. Outrora obtidos tradicionalmente através de cartas cartográficas, os limites de uma bacia hidrográfica podem ser traçados automaticamente com o uso de software GoogleEarth, permitindo uma visualização realística em três dimensões das características geográficas naturais da área pertencente a sub-bacia do Bitury e a área urbana ocupada. Essa técnica com auxilio do conhecimento teórico da Geografia especificamente na subárea da hidrogeografia, possibilita delimitar interativamente a bacia a través do traçado de seu divisor de águas, embora  automática, tem seu  georeferenciado no software denominado GPS TrackMaker.

Palavras-chave: Bacia hidrográfica urbana, delimitação,  GoogleEarth.





INTRODUÇÃO


Por ocasião do I Simpósio Estadual de Ensino,  Pesquisa  e Extensão da FABEJA ,  I Encontro Institucional PIBID/FABEJA, I Encontro Institucional  Proupe/AEB , realizado entre 11 a 14 de novembro de 2014, realizado na Faculdade de Ciência Humanas e Aplicadas de Belo Jardim buscou-se publicar resultados parciais da pesquisa MAPEAMENTO DA BACIA HIDROGRÁFICA URBANA DE BELO JARDIM:DELIMITAÇÃO DE REDE DE DRENAGEM URBANA E IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS DE INUNDAÇÃO  registrada no NEPE-Núcleo de Pesquisa da FABEJA.

Os resultados são resultados de aplicação de método inovador com uso de imagens disponível no software denominado Google Earth tendo como técnica de mensuração os índices aplicados a Bacia Hidrográfica divulgado pela Escola politécnica da USP  através do seu Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária disciplina PHD 307 –Hidrologia Aplicada, quando na ocasião publicou em 1999 uma apostila  denominada Bacias hidrográfica  de autoria dos doutores: Dr. Rubem La Laina Porto; Dr.Kamel Zahed Filho; Ricardo Martins Silva ambos pesquisadores da Escola Politécnica da USP. Esse apostila citado pode ser baixado no item referencias no final do texto.

Esta apostila procurava definir e caracterizar uma bacia hidrográfica visto como um sistema no qual será analisado o ciclo hidrológico com vistas a aplicações de engenharia. Foram definidas algumas características fisiográficas e comentadas suas relações com o comportamento dos escoamentos em uma bacia hidrográfica.

Acreditando-se que os estudos das características fisiográficas das bacias, pode levar a entender fenômenos passados, avaliar impactos de alterações antrópicas em diversas fases, como por exemplo, na fase de escoamento superficial da água, e elaborar correlações entre vazões e características fisiográficas para estudos de regionalização e sintetização de fórmulas empíricas.

Entre os objetivos esperados com a publicação, pesquisa e o estudo deste texto, o pesquisador seria capaz de a)Definir o divisor topográfico de uma bacia hidrográfica;  b) Calcular parâmetros de caracterização da bacia ( área, forma, declividades); c) Avaliar qualitativamente a influência das características fisiográficas sobre o regime de vazões de uma bacia.

O conteúdo recomenta perpassar inicialmente pela descrição das Características Físicas de Bacias Hidrográficas, considerando; o uso do solo; Tipo do solo; Área; Forma; Fator forma; Índice de compacidade; Índice de conformação fc; Declividade da bacia; Elevação; Declividade do curso d’água; Tipo da rede de drenagem; Ordem dos cursos d’água; Densidade de cursos d’água; e por fim a Densidade de drenagem.



APLICAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS A SUB-BACIA DO RIO BITURI NA ÁREA URBANA DE BELO JARDIM

Tendo como base esse artigo buscou-se realizar uma pesquisa denominada  MAPEAMENTO DA BACIA HIDROGRÁFICA URBANA DE BELO JARDIM: DELIMITAÇÃO DE REDE DE DRENAGEM URBANA E IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS DE INUNDAÇÃO, resumo já publicado nesse blog.

A pesquisa em curso elucidou no I Simpósio Estadual de Ensino, Pesquisa e Extensão da FABEJA, apenas uma parte da pesquisa, uma vez que o prazo de conclusão é um ano e a pesquisa ainda encontra-se em andamento.

A prioridade inicial na pesquisa foi testa a aplicabilidade dos índices estabelecidos no texto Bacias Hidrográficas, especificamente os relacionados aos parâmetros estabelecidos no texto Bacias hidrográficas de referencia já citada.

Entretanto na pesquisa tendo como objeto a Bacia hidrográfica urbana do Bituri, embora aplique e teste os índices propostos para caracterizar a forma da bacia, ou seja, principalmente os relacionados ao fator forma, e os índices de compacidade e de conformação. Entretanto essa pesquisa se diferencia no método, uma vez que no texto original os autores recorreram como técnica para delimitar a bacia as tradicionais e antigas cartas da SUDENE.

OS MESMO PARÂMETROS COMO UMA NOVA METODOLOGIA


Esse artigo é inovador em relação ao texto original, uma vez que embora tenha se mantido o sentido do texto e as formulas aplicadas, utilizou-se ao invés de cartas topográficas da SUDENE baseadas tradicionalmente no serviço geográfico do Exército Brasileiro que utiliza Projeção Universal Transversa de Mercator em escala 1:100.000. Assim ao contrário do uso de cartas tradicionais e método tradicional, optou-se em utilizar a ferramenta Google Earth para identificação os divisores de água, construir o seu traçado com ferramentas virtual do software e consequentemente os cálculos de áreas.

Método utilizado pela Escola Politécnica da USP:








Figura 1: Na figura a esquerda acima mostra parte de uma carta da SUDENE elucidando o tratado tendo como método o uso de um lápis para traçar os divisores de água de uma bacia hidrográfica levando em consideração determinadas cotas altimétricas utilizada na apostila Bacias Hidrográfica da Escola Politécnica da USP. 1999.

O novo método aplicado a Sub-baciado Rio Bituri com uso do Google Earth.



Figura 2: Observa-se que a delimitação da bacia hidrográfica se utiliza de imagem do Google Earth apresentado como um nova  maneira de fazer. O traçado em cor azul elucida os divisores de água e traçado com lápis do próprio software, para evitar o mínimo de erro foi utilizada a ferramenta de zoom para localização e determinação dos pontos que compões os divisores da bacia hidrográfica.  Fonte; Google Earth, 2014.

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ÍNDICES APLICADOS A CÁLCULOS DE BACIAS HIDROGRÁFICA


Segundo os estudos da Politécnica as grandes bacias hidrográficas em geral tendem a apresentam forma de leque ou de pera, e ao passo que as pequenas bacias apresentam formas as mais variadas possíveis em função da estrutura geológica dos terrenos. Segundo ainda os autores a forma da bacia influencia no escoamento superficial e consequentemente o hidrograma resultante de uma determinada chuva.

Entre os índices propostos para caracterizar a forma da bacia foram calculados e aplicados a Bacia urbana do rio Bituri a) o Fator de Forma; b) o Indices de Capacidade; c) e o Índice de Conformação.
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O Fator Forma aplicado a Subbacia do Rio Bituri

 Conforme PORTO et all (1999. p.7) as grandes bacias as apresentam determinadas formas que vão do formato que lembre um leque ou mesmo um fruta pera, entretanto as sub-bacias as áreas delimitadas por uma linha divisora de águas de uma bacia principal, como é caso dessa pesquisa onde a principal é a do Rio Ipojuca tendo como a sub-bacia a do rio Bituri que apresenta um forma que lembra um conjunto de vários leques. 

O calculo do fator forma ou índice Gravelius ou índice de compacidade de Gravelus é um método que serve para caracterizar a forma de bacias hidrográficas e se a mesma está sujeito a enchentes.

O método consiste em extrair a forma geral duma bacia hidrográfica a partir dum índice, obtido a partir da relação entre o perímetro adoçado da bacia e o perímetro de uma bacia com a mesma área, mas de forma circular. Levam em consideração as médias da largura da bacia e o seu eixo conforme PORTO R.L et all (1999. p.7)  aplica-se a formula abaixo: 





Figura 3: observa-se na figura acima um formato de uma bacia, os números são as medidas de cumprimento de diversos angulos da bacia. Em baixo a formula utilizada para cálculo. Fonte: PORTO, R.L. et all (1999) in Bacias Hidrográficas - Escola Politécnica-USP, 1999.

O resultado do fator da bacia ou sub-bacia estudada, e posteriormente calculado, resultando em um valor que corresponde a sua área geométrica, dessa forma o calculo resultara em um valor em numero que varia entre 0,50 a 1,00, quem posteriormente e comparado com as representação na tabela, o número resultado vai apontar de fato o formato é corresponde ao visto em campo se se sujeito a enchente ou não, assim os valores do fator de forma pode assumir os seguintes valores:

1,00 – 0,75 - sujeito a enchentes
0,75 – 0,50 - tendência mediana
< 0,50 - não sujeito a enchentes



Nesse caso particular os dados do cálculo do Fator Forma aplicados a sub-bacia do Bituri utilizou-se a mesma técnica de cálculos porem com uso de imagem de satélite do Google Earth o que diferencia da pesquisa de PORTO et all (1999. p.7). Considerando os postulados o Fator Forma aplicados a sub-bacia do rio Bituri atingiu o valor 4,58 assim < que 5,0 , números que apontam para a condição de  não sujeito a enchentes.




Figura 4: ver-se área da sub-bacia do Bituri, a linha sinuosa amarela demarca os limites dos principais divisores de água que compreende a sub-bacia do rio Bituri; as linhas sinuosas em cor azul os riachos e córregos intermitentes que drenam para o rio principal denominado Bituri; a mancha em cor cinza e branco a mancha urbana do cidade de Belo Jardim, os traços retos em cor vermelha as transversais traçadas para mensura a larguras da bacia que vão compor os elementos de cálculos do Fator Forma. O marcadores em com amarela com numeração referem-se as medidas de comprimento da largura dos pontos tomados como referencia de cálculos. Autor: Natalício de Melo Rodrigues. Fonte: Google Earth.2014.

Observa-se a aplicação da formula do Fator Forma  aplicado a sub-bacia do Bituri temos:





Considerando os cálculos e os postulados aplicados a bacia hidrográfica citada por PORTO, R.L. et all (1999) temos, portanto uma situação não sujeito a enchentes em sua totalidade, isso de vem em parte a forma do seu escoamento, porém as área de terraços devem considera como áreas de alagamento uma vez que as mesmas obedecem a leis da dinâmica natural de deposição dos sedimentos e portando não devendo ser ocupadas.

Índice de Capacidade da Sub-bacia do Bituri

a) Indice de Capacidade (Kc): é a relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de mesma área que a bacia. O Kc é sempre um valor > 1 (se fosse1 a bacia seria um círculo perfeito). Quanto menor o Kc (mais próximo da unidade 1), mais circular é a bacia, menor o Tc e maior a tendência de haver picos de enchente.

No caso da Sub-bacia do Rio Bituri situada onde parte é ocupada pela mancha urbana, tem como cumprimento do perímetro (P) 13,44 ou 13,5, que em formato circular e em conformidade com o Índice de Capacidade (Kc) tem um raio de 6,7 km, o que coloca sua área circular (A) médio de 21,038 km que por arredondamento chega-se a 21 km2.

Considerando os postulados de  PORTO, R.L. et all (1999) in Bacias Hidrográficas - Escola Politécnica-USP, mostra os diversos modos de cálculos em conformidade com o formato da bacia (Figura 5).   





Figura 5; Observa-se os tipos padrões de drenagem e as formulas aplicadas na pesquisa de PORTO, R.L. et all (1999) in Bacias Hidrográficas -pag. 9, Escola Politécnica-USP, 1999.



Figura 6: Observa-se que a sub-bacia do rio Bituri tem um formato circular ocupando em parte pela mancha urbana, em um cumprimento do perímetro (P) 13,44 ou 13,5, e um raio de 6,7 km, o que coloca sua área circular (A) médio de 21,038 km que por arredondamento chega-se a 21 km2.

Assim em conformidade com os cálculos o índice da Subbacia do Rio Bitury tem com Kc o valor 1,800>1  ou seja não é circular e assim sujeito a picos de enchente, mas não em sua totalidade e sim  em determinadas áreas. O cálculo do Kc :





Indice de Conformação aplicados a Sub-bacia urbana do rio Bituri

Compara a área da bacia com a área do quadrado de lado igual ao comprimento axial. Caso não existam outros fatores que interfiram, quanto mais próximo de 1 (um) o valor de Fc, isto é, quanto mais a forma da bacia se aproximar da forma do quadrado do seu comprimento axial, maior a potencialidade de produção de picos de cheias ( Figura 7).





Figura 7: As linhas sinuosas em cor azul são os afluentes intermitentes da bacia do rio Bituri que mensurados computou 194 km. A mancha em cor cinza o núcleo urbano, a mancha em cor verde escura a direita é a barragem do rio Ipojuca. O quadro em cor amarela representa a área utilizada no cálculo do Indice de Conformação, com largura de 6,95 km, e um cumprimento de de 19,4 km.  Autor: Natalício de Melo Rodrigues. Fonte: Google Earth, 2014.

O resultado de 0,712 indica uma aproximação de um quadrado, condição que levar a crer em uma maior potencialidade de picos de cheias localizadas no entorno dos córregos e subafluentes da bacia.


Aplicando a  Subacia do Rio Bituri conforme  PORTO, R.L. et all (1999), temos:




REFERENCIAS:
PORTO, R.L.; FILHO.K.Z.;SILVA.R.M. Bacias Hidrográficas, Escola Politécnica de USP, Depto de Engenharia Hidráulica e Sanitária. PHD 307. Hidrologia Aplicada.1999.

Rio Ipojuca. Recife: 2005. 64p. (Série Bacias Hidrográficas de Pernambuco, 1.) AGÊNCIA ESTADUAL DE PLANEJAMENTO E PESQUISAS DE PERNAMBUCO – CONDEPE/FIDEM Boa Vista – Recife – Pernambuco – Brasil.

DRENAGEM URBANA Aspectos de Gestão GESTORES REGIONAIS DE RECURSOS HÍDRICOS Curso preparado por : Instituto de Pesquisas Hidráulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul Fundo Setorial de Recursos Hídricos (CNPq) André Luiz Lopes da Silveira 2002 Primeira Edição