Exercício 2 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA E ... · valores representativos do...

UNESP CAMPUS DE SOROCABA / SIG

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Exercício 2

CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA E AMBIENTAL DE

UMA BACIA HIDROGRÁFICA USANDO O SPATIAL ANALYST E O 3D

ANALYST DO ARCGIS 8.3

PRIMEIRA ETAPA: CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA

E AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO UNA, IBIÙNA” 1.0. Introdução

Um dos desafios básicos da análise hidrológica é o delineamento e a

caracterização morfométrica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem associada. Tal informação é de utilidade em numerosas aplicações, tais como na modelagem dos fluxos hidráulicos, no transporte e deposição de poluentes e na predição de inundações (WANG & YIN, 1998; THIERFELDER, 1998; CEBALLOS & SCHNABEL, 1998).

Além destas aplicações, os estudos relacionados com as drenagens fluviais possuem função relevante na geomorfologia. Assim, a análise da rede hidrográfica pode levar à compreensão e à elucidação de numerosas questões geomorfológicas, pois, os cursos d’água estão relacionados com processos morfogenéticos muito ativos (CHRISTOFOLETTI, 1980). Confirmando esta idéia, CHRISTOFOLETTI (1970) destacou a noção de bacia fluvial como unidade geomorfológica fundamental.

As informações associadas à hidrologia de uma região podem ser preparadas e analisadas no processo de modelagem. Os Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) vem sendo amplamente usados para esta finalidade. Os SIGs constituem conjuntos interativos de subsistemas orientados à organização da informação espacial com o objetivo de subministrar elementos de apoio à tomada de decisões.

Entre os componentes da modelagem hidrológica assistida por SIG cita-se os dados provenientes da análise do terreno, caracterização morfológica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem, a partir do modelo numérico do terreno (MNT). Os MNT têm sido utilizados para delinear redes de drenagem e limites de bacias hidrográficas, calcular as características de área, declividade e orientação do terreno e para produzir modelagem do fluxo superficial, dentre outros. Estes índices quantitativos objetivam auxiliar estudos hidrológicos e de outra natureza. 2. Revisão de literatura


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2.1. Bacias hidrográficas De acordo com GOLDENFUM & TUCCI (1998), o ciclo hidrológico é o fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado principalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação terrestre. É o elemento fundamental da hidrologia, representando a água em fases distintas e independentes, desde a ocorrência de precipitações até seu retorno à atmosfera, sob a forma de vapor (Figura 1).

Figura 1. Representação esquemática do ciclo hidrológico.

O ciclo hidrológico envolve os processos físicos da evaporação,

transpiração, precipitação, infiltração, percolação, escoamento superficial, sub-superficial e base, além da vazão, que representam os diferentes caminhos pelos quais a água circula nas três fases do sistema Terra: hidrosfera, litosfera e atmosfera (LIMA, 1976).

O conceito de bacia hidrográfica está associado a uma compartimentação geográfica delimitada por divisores de água (Figura 2). Em outros termos, pode ser definida como uma área de captação natural, que drena para um curso d’água principal, incluindo a área entre o divisor topográfico e a saída (foz) da bacia (LIMA, 1976).

O termo bacia hidrográfica pode ser definido como o conjunto das áreas com declividade no sentido de determinada seção transversal de um curso de água, medidas as áreas em projeção horizontal. Pode-se também definir bacia hidrográfica como sendo uma área definida e fechada topograficamente num ponto do curso de água, de forma que toda a vazão afluente possa ser medida ou descarregada através desse ponto (GARCEZ & ALVAREZ, 1988 e VIESSMAN et al.,1972).


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Figura 2. Esquema de uma bacia hidrográfica com o seu divisor topográfico e

freático. Os cursos d’ água, de acordo com VILLELA e MATTOS (1975), podem ser classificados em três tipos: a) perenes: cursos d’água que contém água durante todo o tempo, sendo que o lençol subterrâneo mantém uma alimentação contínua e não desce nunca abaixo do leito do curso d’água; b) intermitentes: estes cursos d’água, em geral, escoam durante as estações de chuvas e secam nas de estiagem; c) efêmeros: estes cursos d’água existem durante ou imediatamente após os períodos de precipitação e só transportam escoamento superficial.

As características físicas de uma bacia constituem elementos de grande importância para avaliação de seu comportamento hidrológico, pois, ao estabelecerem-se relações e comparações entre eles e dados hidrológicos conhecidos, pode-se determinar indiretamente os valores hidrológicos em locais nos quais faltem dados (VILLELA & MATTOS, 1975). As principais características físicas de uma bacia hidrográfica são : - área de drenagem (A); - perímetro (P); - comprimento do curso d’água principal (L); - coeficiente de compacidade (Kc); - fator de forma (Kf); - ordem dos cursos de água; - declividade média da bacia (Dm); - curva hipsométrica; - elevação média da bacia (E); - declividade entre a foz e nascente (S1); - declividade de equivalência entre áreas (S2); - declividade equivalente constante (S3); - retângulo equivalente.

Pelo caráter integrador, GERRA & CUNHA (1996) citam que as bacias hidrográficas são consideradas excelentes unidades de gestão dos elementos naturais e sociais, pois, nesta ótica, é possível acompanhar as mudanças introduzidas pelo homem e as respectivas respostas da natureza. Ainda, de acordo com esses autores, em nações mais desenvolvidas, a bacia


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hidrográfica também tem sido utilizada como unidade de planejamento e gerenciamento, compatibilizando os diversos usos e interesses pela água e garantindo sua qualidade e quantidade.

O termo “manejo de bacias hidrográficas” refere-se à regularização, controle e manejo dos recursos naturais de uma bacia, com a finalidade de proteção e aumento de produção das fontes de água. Este manejo visa à interação do uso do solo, vegetação, água e outros recursos presentes (LIMA, 1986 e BORMANN et al., 1994). Várias causas deram origem, no início do século XX, ao conceito de manejo de bacias hidrográficas (LIMA, 1976), destacando-se: - conhecimento cada vez melhor do ciclo da água; - aumento da demanda de água em conseqüência do rápido

desenvolvimento tecnológico; - aumento crescente da população e da demanda dos recursos naturais; - novos e complexos problemas de água, tais como poluição e ocupação

antrópica das planícies de inundação; - reconhecimento da bacia hidrográfica como a melhor unidade natural

para o manejo de recursos. A expansão urbana e a industrialização, por um lado, e a pecuária e a

agricultura intensivas, por outro, exigem quantidades cada vez maiores de água e, na maioria das vezes, agravam a qualidade dos recursos hídricos disponíveis (Laboratório Nacional de Engenharia CIivil – LNECM,1986).

Com o propósito de se avaliar diferentes usos do solo, CASTRO (1980) acompanhou os dados de deflúvios em duas bacias, sendo uma com mata natural e outra com agricultura e pastagem. O autor obteve na bacia com mata um menor escoamento da água de precipitação, além de que o padrão de sua hidrógrafa, ou seja, da representação gráfica das variações do deflúvio com o tempo, mostrou um achatamento do pico de vazão, evidenciando assim o papel da cobertura florestal na regularização dos cursos d’água, melhorando a porosidade dos solos e facilitando a infiltração. 3. Material e métodos 3.1. Descrição da área de estudo

A área-base deste estudo abrange a bacia hidrográfica do rio Una pertencente à bacia hidrográfica do rio Sorocaba-Médio-Tietê.

As informações de referência utilizadas para análises foram extraídas das cartas topográficas da região (IBGE 1976; 1977; 1979a e b) que incluíram as curvas de nível de 20m em 20m, rede hidrográfica e limites da bacia.

A base de dados e as análises serão geradas por você usando o SIG arcGIS 10.1. A digitalização foi feita utilizando o programa AUTOCAD, por meio do processo ponto a ponto e armazenado no formato DXF. Os procedimentos utilizados visando alcançar os objetivos propostos são descritos a seguir: - Geração da base de dados primários, no formato digital;


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- Interpolação dos valores altimétricos para geração de uma superfície (grade) continua e hidrológicamente correta com valores de altitude para cada um de seus pontos (MNT);

- Eliminação das distorções do MNT geradas por erros na interpolação; - Hierarquização (classificação segundo a ordem de importância) dos

cursos d’água; - Delineamento automático das bacias hidrográficas de distintas áreas de

importância; 3.2. Modelagem hidrológica e análise morfométrica da bacia hidrográfica

do rio Una 3.2.1. Modelagem hidrológica do terreno

Com o propósito de gerar um modelo numérico do terreno (MNT) com valores representativos do relevo, será realizada a interpolação linear entre os valores altimétricos das curvas de nível. Como a informação principal de entrada, será utilizada a contida no arquivo de curva de nível não recortada pelo limite da bacia, procurando a otimização dos resultados nas bordas. O processo permitirá gerar uma grade de interpolação hidrológicamente correta.

O esquema de todas as operações envolvidas no processo de manipulação e execução das diversas etapas que envolveram a geração da base de dados primários que você usará, no formato digital, é mostrado na Figura 3.

Figura 3. Fluxograma representando a geração da base de dados primários.

. shp

AUTO-CAD

ArcGIS 8.3

Mapa de Curva de Nível

Modelo Numérico do

Terreno (MNT) sem

distorções

. shp

Mapa de Hidrografia

Mapa de Hidrografia

Hierarquizado RECLASS

. shp

Mapa de Limite Mapa de

Limite Reclassificado

Hierarquização da hidrografia segundo critério proposto por

HORTON (1945)

Modelagem Hidrológica e Análise Morfométrica da bacia

do rio Una

VOCÊ IRÁ GERAR O MNT


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PRÁTICA 1: Fixação do sistema de coordenadas dos mapas a serem

trabalhados 1. Na página da disciplina de SIG (www.ufes.br/~geoufes/lgu/lgu.htm),

baixe os três mapas ( , e ) que nós iremos usar durante o trabalho.

2. Inicie o ArcMap com um novo projeto (projeto em branco); 3. Na barra de ferramentas Standard, clique sobre ícone do programa

ArcCatalog para abri-lo. 4. No ArcCatalog, clique com o botão direito do mouse sobre a layer

curvasnivel_brts e selecione a opção Properties.

5. Na janela Shapefile Properties, clique na guia Fields e posteriormente no

registro Geometry.

Veja o resultado no ArcCatalog

http://www.ufes.br/~geoufes/lgu/lgu.htm


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6. Agora, no painel Field Properties, clique sobre o botão de reticências do

registro Spatial Reference.

7. Na janela Propriedades de Spatial Reference, clique sobre o botão Select para podermos selecionar o sistema de referência da layer.


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8. Na janela Browse for Coordinate System, clique sobre a pasta Projected Coordinate System.

10. Clique sobre a pasta UTM e, posteriormente, clique sobre a pasta Other GCS e selecione o sistema de projeção South American 1969 UTM Zone 21S.prj e clique sobre o botão Add.

11. Agora, para terminar, clique sobre o botão OK de todas as janelas para a aceitar o novo sistema de coordenada.

12. Repita os passos anteriores para as layers Hidrografia_brts e

Limite_brts para ativar seus sistemas de coordenadas. 13. Feche o ArcCatalog para voltar para o ArcMap.

PRÁTICA 2: Gerando o modelo numérico do terreno (MNT) para o

quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se.

O próximo passo será gerar o MNT para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se. Iremos gerar um MNT utilizando a estrutura de grade triangular ou TIN (do inglês “Triangular Irregular


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Network”). É importante ressaltar que os modelos numéricos de terrenos podem ser representados da seguinte forma: a) Grade regular: é uma representação matricial onde cada elemento da matriz está associado a um valor numérico, como ilustra a Figura 5 abaixo. Para a geração da grade, torna-se necessário estimar, por meio de interpoladores matemáticos, os valores para as células que não possuem medidas de elevação, considerando-se, para tanto, as medidas da vizinhança. Os procedimentos de interpolação para a geração de grades regulares a partir de amostras variam de acordo com a grandeza medida. No caso de altimetria, é comum o uso de funções de ponderação por inverso do quadrado da distância. Já para variáveis geofísicas ou de natureza pedológica, procedimentos de filtragem bidimensional ou de geoestatística como a krigagem são utilizados.

Figura 5. Superfície e grade regular correspondente.

b) Grade triangular (TIN): é uma estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo nó-arco e representa uma superfície por meio de um conjunto de faces triangulares interligadas. Para cada um dos três vértices da face do triângulo são armazenadas as coordenadas de localização (x, y) e o atributo z, correspondente ao valor de elevação ou altitude. Em geral, nos SIGs que possuem pacotes para MNT, os algoritmos para a geração da grade triangular baseiam-se na triangulação de Delaunay com restrição de região. Quanto mais eqüiláteras forem as faces triangulares, maior será a exatidão com que se descreve a superfície. O valor de elevação em qualquer ponto dentro da superfície pode ser estimado a partir das faces triangulares, utilizando interpoladores. A Figura 6 ilustra uma superfície tridimensional e a grade triangular correspondente.

Figura 6. Superfície e malha triangular correspondente.


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O Quadro 1 mostra a comparação entre grades regulares e triangulares para representar MNTs. Quadro 1. Comparação entre grades regulares e triangulares para

representar MNTs

GRADE TRIANGULAR GRADE REGULAR Vantagens 1. Melhor representação do relevo

complexo. 1. Facilita manuseio e conversões.

2. Incorporação de restrições como linhas de cristas.

2. Adequação para geofísica e para visualizações 3D.

Desvantagens 1. Complexidade no manuseio. 1. Representação complexa do relevo.

2. Inadequada para visualização 3D. 2. Cálculo de declividade.

Agora que já sabemos a diferença entre as representações de modelos numéricos de terreno (MNT), vamos gerar o MNT no ArcGIS 10.1 utilizando a estrutura de grade triangular ou TIN (do inglês “Triangular Irregular Network”).

1. Clique no botão Add Data da barra de ferramentas Standard e adicione o shapefile curvas nivel localizado no diretório de trabalho e clique sobre o botão Add.

2. Na tabela de conteúdos, clique com o botão direito do mouse sobre a layer

curvas nivel e, na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Attribute Table. Na tabela que se abrirá, observe que o campo que contém a cotas altimétricas que desejamos interpolar para gerar o MNT chama-se ELEVATION. Então, feche a tabela.


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3. Se o ArcMap não apresenta as barras de ferramentas Spatial Analyst e

3D Analyst, clique sobre o menu View, aponte para Toolbar e clique sobre estas barras de ferramentas para disponibiliza-las no ArcMap.

4. Clique sobre o menu 3D Analyst, aponte para Create/Modify TIN e clique

sobre a opção Create TIN From Features.

5. Na janela Create TIN From Features, marque a layer curvas nivel e no

dropdow da opção Height Source (Origem da altitude), escolha o campo ELEVATION. No dropdown da opção Triangulate as escolha a opção mass point (pontuação em massa). Na caixa de entrada Output TIN, digite o nome mnt_tin dentro do diretório de trabalho. Então, clique sobre o botão OK.


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Após o processamento, você deverá visualizar o modelo numérico do terreno (MNT) para a Bacia Hidrográfica do Rio Una.

OBS: Utilize a ferramenta Identify e clique em pontos alternados sobre o MNT e observe que qualquer ponto do mapa agora é representado por uma cota altimétrica.


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PRÁTICA 3: Reclassificando MNT da Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se em intervalo de curvas de nível de 20 em 20 metros e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica.

A próxima etapa será reclassificar o MNT daa Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se em intervalo de curvas de nível de 20 em 20 metros. No entanto, a reclassificação só pode ser realizada sobre imagem no formato raster ou matricial. Logo, como o MNT (modelo TIN) encontra-se no formato vetorial, primeiramente temos que converte-lo para o formato raster para depois poder-mos realizar a reclassificação do MNT em intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros. 1. Clique sobre o menu 3D Analyst, aponte para Convert e clique sobre a

opção TIN to Raster.

2. Na janela Convert TIN to Raster, selecione a imagem mnt_tin no

dorpdown da opção Input TIN e Elevation no dropdown da opção Attribute. Vamos assumir que cada pixel ou célula de sua imagem raster terá o tamanho de 10 metros sobre o terreno. Logo, entre com o valor de 10 para a opção Cell size. Na caixa de entrada Output raster digite o nome mnt_raster dentro do diretório de trabalho. Então, clique sobre o botão OK.


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Após o processamento, você deverá visualizar o modelo numérico do terreno (MNT) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Una Sujo insere-se já no formato raster.

OBS: Se necessário, troque a paleta de cor da legenda e utilize a ferramenta

Zoom In para ampliar uma área da imagem para que você possa observar as unidades matriciais ou pixels.

3. Agora que o MNT encontra-se no formato raster, estamos prontos para

iniciar a reclassificação do MNT em intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros. Então, clique sobre o menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Reclassify.


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4. Na janela Reclassify, selecione a imagem mnt_raster no dropdown Input raster e clique sobre o botão Classify. Na janela Classification, escolha o método Defined Interval no dropdown Method e entre com o valor de 20 na caixa de entrada da opção Interval Size e clique sobre o botão OK.

5. De volta a janela Reclassify, é necessário dar-mos um nome para a nova imagem reclassificada a ser criada. Então, clique sobre o botão da pasta

aberta , vá para o nosso diretório de trabalho e digite nome mnt_reclass. Para terminar, clique sobre o botão OK.

6. Clique com o botão direito do mouse sobre a nova imagem mnt_reclass e clique sobre a opção Properties. Na janela Layer Properties, clique sobre a opção Unique Values, selecione o esquema de cor mostrado abaixo no dropdown Color Scheme, clique sobre o botão Add All Values e posteriormente clique sobre o botão OK.


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Observe que temos um total de 28 intervalos de curvas de nível

variando de 20 em 20 metros (de 440 a 1000 metros). É importante que você saiba qual o significado de cada intervalo:

Atributo = Intervalo 1 = 440 a 460 15 = 720 - 740

2 = 460 - 480 16 = 740 - 760

3 = 480 - 500 17 = 760 - 780

4 = 500 - 520 18 = 780 - 800

5 = 520 - 540 19 = 800 - 820

6 = 540 - 560 20 = 820 - 840

7 = 560 - 580 21 = 840 - 860

8 = 580 - 600 22 = 860 - 880

9 = 600 - 620 23 = 880 - 900

10 = 620 - 640 24 = 900 -920

11 = 640 - 660 25 = 920 - 940

12 = 660 - 680 26 = 940 - 960

13 = 680 - 700 27 = 960 - 980

14 = 700 - 720 28 = 980 - 1000

Se você cumpriu fielmente todas as etapas anteriores, seu mapa deverá ser igual ao mostrado abaixo:


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Agora, estamos prontos para delimitar apenas os intervalos de curva de nível compreendidos pela bacia hidrográfica em estudo. Para tanto, deveremos utilizar a técnica de álgebra de mapas. Esta técnica possibilita a utilização de operações matemáticas para se trabalhar com mapas. Em nosso trabalho, deveremos multiplicar o mapa rasterizado do limite da bacia hidrográfica pelo quadrante de intervalos de curvas de nível. No entanto será necessário primeiramente converter o limite da bacia hidrográfica de vetor para raster, pois as operações de álgebra com mapas são realizadas com imagens no formato raster.

7. Clique sobre o botão Add Data e insira o shapefile Limite na tabela de conteúdos.

8. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Convert e clique sobre

a opção Features to Raster.

9. Na janela Features to Raster, selecione a imagem Limite no dorpdown da opção Input features e PolyID no dropdown da opção Field. Vamos assumir que cada pixel ou célula de sua imagem raster terá o tamanho de 10 metros sobre o terreno. Logo, entre com o valor de 10 para a opção Output Cell size. Na caixa de entrada Output raster digite o nome limite_raster dentro do diretório de trabalho. Então, clique sobre o botão OK.


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Após o processamento, teremos uma imagem raster do limite da bacia hidrográfica em estudo.

OBS: Utilize a ferramenta Identify e clique em pontos alternados sobre o a imagem de limite. Observe que no interior da imagem todos os pixels apresentam valor igual a 1, enquanto que, externamente à imagem, os valores são de 0 (No Data). Para poder-mos delimitar apenas os intervalos de curvas de nível que encontram-se dentro do limite da bacia, deveremos multiplicar a imagem raster do limite da bacia pela imagem raster dos intervalos de curvas de nível. Veja exemplo:

X

=

INTERVALOS DE CURVAS DE NÍVEL PARA A BACIA EM

ESTUDO

Limite raster da bacia Intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros para o

quadrante


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10. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster Calculator.

11. Na janela Raster Calculator, dè um clique duplo sobre a imagem

LIMITE_RASTER. Agora, clique sobre o botão asterisco e clique duas vezes sobre a imagem mnt_reclass. Para terminar a operação clique sobre o botão Evaluate.

Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de curvas de nível apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.


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Observe que a imagem de intervalos de curvas de nível para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho. 12. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na

janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome mnt_bacia e clique sobre o botão Save.

13. Após o processamento, clique com o botão direito do mouse sobre a

imagem Calculation e clique sobre a opção remove. Agora, clique sobre

o botão Add Data e adicione a imagem mnt_bacia. Para terminar-mos esta primeira parte do estudo, devemos preparar a

legenda do último mapa de MNT para a bacia, sobrepor-mos a hidrografia sobre o mesmo e preparar-mos o layout final. Para averiguar se o MNT realmente representa a variação do relevo da região, é conveniente sobrepor-mos a hidrografia. Se os cursos d’água e, sobretudo, o rio principal, tenderem a movimentarem-se das áreas de maio elevação para as áreas mais baixas, o modelo numérico do terreno realmente representou a realidade dos cursos d’água.

14. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem mnt_bacia e na

janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de curva de nível (Ex: 10 = 620 – 640 m, 11 = 640 – 660 m, ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de


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<Heading> para Hipsometria. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.

15. Clique sobre o botão Add Data e adicione a imagem hidrografia_brts na tabela de conteúdos.

16. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem hidrografia_brts e

na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia General e entre com o nome Hidrografia na caixa de entrada Layer Name. Vá para a guia Symbology e clique sobre o botão em forma de linha. Agora, Clique sobre o símbolo Collector Street e altere o valor da caixa de entra Width para 0.20. Então clique sobre o botão OK duas vezes para ver-mos o resultado.


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17. Desmarque todas as imagens da tabela de conteúdo, deixando apenas as imagens Hidrografia e Hipsometria marcadas.

18. No menu View, clique sobre a opção Layout View.

19. No menu File, clique sobre a opção Page Setup. Na janela Page Setup,

configure a página do Layout e a impressora para o tamanho A4 e orientação Landscap. Não se esqueça de clicar sobre a caixa de checagem Scale map elements proportionally to changes in page size. Clique sobre o botão OK.

20. No menu Insert, clique sobre a opção Legend. Na janela Legend Wizard, selecione apenas as legendas Hidrografia e Hiposmetria (Em branco) e clique sobre o botão Avançar. Apague o nome contido dentro do campo Legend Title e clique sobre o botão Avançar duas vezes. Agora, no painel Patch, altere o valor da opção Width para 38 e Height para 19. Clique sobre o botão Avançar mais uma vez e conclua (botão Concluir) a operação.


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21. No menu Insert, clique sobre a opção North Arrow. Na janela North

Arrow Selector, escolha a opção ESRI North 1 e clique sobre o botão OK.

22. No menu Insert, clique sobre a opção Scar Bar. Na janela Scar Bar Selector, escolha a opção Alternating Scale Bar 1 e clique sobre o botão OK. Agora, dê um clique duplo sobre a escala no layout e altere seu formato para: 3 divisões, 3 subdivisões, Kilômetros, Label Km e clique sobre o botão OK.


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23. No menu View, clique sobre a opção Data Frame Properties. Na janela Data Frame Properties, clique na guia Grids. Clique sobre o botão New Grid. Marque a opção Meadured Grid: divide ma pinto a gid of map units (Divide o mapa em grades baseado na unidade do mapa). Avance duas vezes e no botão Font escolha uma fonte de tamanho 12. Clique sobre o botão Avançar e Conclua a operação.

24. Tome a Figura 7 abaixo como exemplo e ajeite os elementos do seu mapa.

OBS: Não foi acrescentado título ao mapa, pois o objetivo do trabalho é

científico, ou seja, os mapas serão exportados como figura para serem inseridos do programa Microsoft Word.

Figura 7. Sobreposição da hidrografia sobre os intervalos de curvas de níveis da bacia hidrográfica do rio Una Sujo, micro-região de Viçosa, MG.

710819.794845

710819.794845

717549.994379

717549.994379

724280.193913

724280.193913

731010.393447

731010.393447

737740.592981

737740.592981

768

94

93

.48

92

17

768

94

93

.48

92

17

769

57

59

.25

19

60

769

57

59

.25

19

60

770

20

25

.01

47

03

770

20

25

.01

47

03

770

82

90

.77

74

46

770

82

90

.77

74

46

771

45

56

.54

01

89

771

45

56

.54

01

89

Hipsometria

620 - 640 m

640 - 660 m

660-680 m

680 - 700 m

700 - 720 m

720 - 740 m

740 - 760 m

760 - 780 m

780 - 800 m

800 - 820 m

820 - 840 m

840 - 860 m

860 - 880 m

880 - 900 m

900 - 920 m

920 - 940 m

Hidrografia

0 3 6 91.5 Km


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25. No menu File, clique sobre a opção Save. Então salve o projeto com o nome MntBacia dentro do diretório de trabalho.

PRÁTICA 3: Elaborando o mapa de declividade de acordo com os intervalos sugeridos pela EMBRAPA (1979) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica.

A declividade do terreno é expressa como a variação de altitude entre

dois pontos do terreno, em relação à distância que os separa. O modelo numérico do terreno será utilizado como imagem de entrada para a geração do mapa de declividade. A imagem de declividade gerada será do tipo contínua, por apresentar valores reais. Esta imagem será fatiada e, as classes de declividades serão discriminadas em seis intervalos distintos sugeridos pela EMBRAPA (1979): 0-3% (relevo plano), 3-8% (relevo suavemente ondulado), 8-20% (relevo ondulado), 20-45% (relevo fortemente ondulado), 45-75% (relevo montanhoso), e, > 75% (relevo fortemente montanhoso). Porém, existe a possibilidade de se dividir o terreno em outras classes de declividade, de acordo com as necessidades do estudo em particular. Esta operação será realizada utilizando a técnica de reclassificação com base numa tabela ASCII gerada para este propósito. A estrutura da tabela utilizada com o comando foi a seguinte:

0 – 3 1 3 – 8 2 8 – 20 3 20 – 45 4 45 – 75 5 > 75 6

1. Para evitar-mos a elaboração de um novo layout para esta nova prática,

vamos salvar o projeto existente (MntBacia) com um outro nome, ou seja, DeclividadeBacia. Para tanto, No menu File, clique sobre a opção Save as. Na caixa de entrada Nome do Arquivo, entre com o nome DeclividadeBacia e clique sobre o botão Salvar.

2. Na tabela de conteúdos, remova as imagens Hidrografia, Limite_BRTS,

mnt_reclass, mnt_tin e curvasnivel_brts. Deixe apenas as imagens LIMITE_RASTER e mnt_raster.

OBS: Para a elaboração do mapa de declividade da bacia hidrográfica,

iremos precisar apenas do MNT da bacia (contínuo e sem intervalos) e do limite rasterizado da bacia para poder-mos realizar a delimitação da bacia hidrográfica (álgebra com mapas).

3. Clique no menu Spatial Analyst, aponte para Suface Analysis e clique

sobre a opção Slope.


______________________________________________________________________________________

200

4. Na janela Slope, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input

surface. Marque a opção Percent. Entre com o valor de 10 para a opção Output cell size (tamanho de saída das células). Digite decliv_quad como sendo o nome da nova imagem de declividade (C:\ProjetoBRTS\decliv_quad). Clique sobre o botão OK.

OBS: Após o processamento, observa-se que existem algumas classes que

apresentaram declividades acima de 100% não representando a realidade do relevo. Entretanto, estes erros não comprometem o andamento do trabalho, visto que, os mesmo ocorrem apenas nos cantos da imagem. Certamente, esses erros foram ocasionados durante o processo de digitalização das curvas de nível.


______________________________________________________________________________________

201

Agora, estamos prontos para iniciar o processo de reclassificação da imagem de declividade com intervalos sugeridos pela EMNBRAPA. 5. No menu Spatial Analyst, clique sobre a opção Reclassify.

6. Na janela Reclassify, selecione a imagem decliv_quad no dropdown Input raster. No campo Old values, entre com os valores sugeridos pela EMBRAPA. Entre com o nome decliv_emb para a nova imagem de declividade a ser criada (C:\ProjetoBRTS\ decliv_emb) e clique sobre o botão OK.

Após o processamento, sua imagem de declividade deverá ficar semelhante a imagem mostrada abaixo.


______________________________________________________________________________________

202

O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando os intervalos de declividade apenas no interior da bacia. 7. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster

Calculator.

8. Na janela Raster Calculator, dè um clique duplo sobre a imagem

LIMITE_RASTER. Agora, clique sobre o botão asterisco e clique duas vezes sobre a imagem decliv_emb. Para terminar a operação clique sobre o botão Evaluate.

Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de declividade apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.


______________________________________________________________________________________

203

Observe que a imagem de intervalos de curvas de nível para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho. 9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na

janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome decliv_bacia e clique sobre o botão Save.



o botão Add Data e adicione a imagem decliv_bacia.

Para terminar-mos esta primeira parte do estudo, devemos preparar a

legenda do último mapa de declividade para a bacia e preparar-mos o layout final.

11. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem decliv_bacia e na

janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de declividade sugerido pela EMBRAPA (Ex: 1 = 0 – 3% (Relevo plano), 2 = 3 – 8%(Relevo suavemente ondulado), ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de <Heading> para Declividade. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.

12. Seguindo os passos da última prática, prepare o layout da imagem de

declividade para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Portrait.

13. Clique sobre o botão Save para salvar o projeto.


______________________________________________________________________________________

204

Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar

semelhante á Figura 8 abaixo.

Figura 8. Classes de declividade da bacia hidrográfica do rio Una

707611.942768

707611.942768

714342.142302

714342.142302

721072.341836

721072.341836

727802.541370

727802.541370

734532.740904

734532.740904

741262.940438

741262.940438

768

85

58

.58

17

28

769

48

24

.34

44

71

769

48

24

.34

44

71

770

10

90

.10

72

14

770

10

90

.10

72

14

770

73

55

.86

99

57

770

73

55

.86

99

57

771

36

21

.63

27

00

771

36

21

.63

27

00

0 3 6 91.5

Km

Declividade

0 - 3 % (Relevo plano)

3 - 8 % (Relevo suavemente ondulado)

8 - 20 % (Relevo ondulado)

20 - 45 % (Relevo fortemente ondulado)

45 - 75 % (Relevo montanhoso)

> 75% (Relevo fortemente montanhoso)


______________________________________________________________________________________

205

PRÁTICA 4: Elaborando o mapa de Aspecto para o quadrante à qual a

Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica

A orientação da declividade de um determinado ponto no terreno ou

exposição é definida como sendo o azimute em graus (ou ponto cardinal na rosa dos ventos) para o qual se encontra orientado o plano de máxima declividade nesse ponto. Na Figura 9 estão indicadas as posições convencionais das classes de exposição do terreno (oito pontos cardinais mais destacados), junto com o valor (em graus) atribuído a cada um.

Figura 9. Representação esquemática das classes de exposição do terreno.

No presente trabalho, o cálculo da orientação do terreno foi realizado utilizando como imagem de entrada o modelo numérico do terreno sendo que a grade de exposição do terreno gerada foi do tipo contínua, sendo a mesma fatiada de acordo com as 8 classes apresentadas na Figura 1.7, para uma melhor interpretação. Este fatiamento foi realizado utilizando a técnica de reclassificação, com base em uma tabela com a seguinte estrutura:

0 – 45 1

45 – 90 2

90 – 135 3

135 – 180 4

180 – 225 5

225 – 270 6

270 – 315 7

315 – 360 8

1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de AspectoBacia no diretório

de trabalho ProjetoBRTS (c:\ ProjetoBRTS\ AspectoBacia).

2. Clique sobre o botão Add Data e insira os shapefiles mnt_raster e limite_raster.

0-360° (N)

90° (E)270° (W)

180° (S)

45°

135°215°

315°


______________________________________________________________________________________

206

3. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Surface Analysis e clique sobre Aspect.

4. Na janela Aspect, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input

surface. Assuma que as células terão um tamanho de 10 e entre com o nome de saída aspect_quad no diretório de trabalho ProjetoBRTS.

Após o processamento você terá a seguinte imagem:

Agora, estamos prontos para iniciar o processo de reclassificação da imagem de aspecto com intervalos de 45 em 45 graus.


______________________________________________________________________________________

207

5. No menu Spatial Analyst, clique sobre a opção Reclassify.

6. Na janela Reclassify, selecione a imagem aspect_quad no dropdown Input raster. No campo Old values, entre com os valores mostrados na figura abaixo. Entre com o nome aspect_45 para a nova imagem de declividade a ser criada (C:\ProjetoBRTS\aspect_45) e clique sobre o botão OK.

Após o processamento, sua imagem de declividade deverá ficar semelhante a imagem mostrada abaixo.


______________________________________________________________________________________

208

O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando os intervalos de aspecto apenas no interior da bacia.

7. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster

Calculator.

8. Na janela Raster Calculator, dê um clique duplo sobre a imagem

aspect_45 e clique sobre o botão e, novamente, dê um clique duplo sobre a imagem limite_raster. Então. Clique sobre o botão Evaluate.


______________________________________________________________________________________

209

Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de apecto apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.

Observe que a imagem de intervalos de aspecto para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho. 9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na

janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome aspect_bacia e clique sobre o botão Save.



o botão Add Data e adicione a imagem aspect_bacia.

Para terminar-mos esta etapa, devemos preparar a legenda do último mapa para a bacia e preparar-mos o layout final.

11. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem aspect_bacia e na

janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de aspecto (Ex: 1 = 0 – 45 graus, 2 = 45 – 90 graus, ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de <Heading> para Exposição do terreno. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.


______________________________________________________________________________________

210


aspecto para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.


Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar semelhante á Figura 10 abaixo.

Figura 10. Orientação do terreno da bacia hidrográfica do rio Una.

711795.271793

711795.271793

718525.071793

718525.071793

725254.871793

725254.871793

731984.671793

731984.671793

738714.471793

738714.471793

768

71

72

.44

48

34

768

71

72

.44

48

34

769

34

38

.04

48

34

769

34

38

.04

48

34

769

97

03

.64

48

34

769

97

03

.64

48

34

770

59

69

.24

48

34

770

59

69

.24

48

34

771

22

34

.84

48

34

771

22

34

.84

48

34

77

185

00

.44

48

34

771

85

00

.44

48

34

Exposição do terreno

0- 45 graus

45 - 90 graus

90 - 135 graus

135 - 180 graus

180 - 225 graus

225 - 270 graus

270- 315 graus

315 - 360 graus

0 2.5 5 7.51.25

km


______________________________________________________________________________________

211

PRÁTICA 5: Elaborando o mapa de Modelo Sombreado para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Una insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica

Uma outra possibilidade de representar o relevo é por meio de um

mapa do sombreamento ou iluminação da topografia. Neste caso, a variável representada é uma simulação do nível de luz (ou de sombra) refletida pelo relevo ao ser iluminado pelo sol situado numa posição geográfica determinada. As áreas de maior declividade, que se encontram expostas ao Sol, refletirão muita luz e serão portanto, muito visíveis; aquelas áreas que se encontram nas encostas não iluminadas diretamente pelo sol, não refletirão luz e aparecerão escuras no modelo. No presente trabalho, esta representação do terreno será obtida utilizando um ângulo azimutal de 315 graus, ângulo de elevação do Sol de 45 graus e o modelo numérico do terreno. 1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de

ModeloSombreadoTerreno no diretório de trabalho ProjetoBRTS (c:\ ProjetoBRTS\ ModeloSombreadoTerreno).

2. Clique sobre o botão Add Data e insira os shapefiles mnt_raster e limite_raster.

3. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Surface Analysis e

clique sobre Hillshade.

4. Na janela Hillshade, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input

surface. Entre com o valor de 315 para a opção Azimuth e 45 para Altitude. Assuma que as células terão um tamanho de 10 e entre com o nome de saída somb_quad no diretório de trabalho ProjetoBRTS e clique sobre o botão OK.


______________________________________________________________________________________

212

Após o processamento você terá a seguinte imagem:

O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando a iluminação do relevo apenas no interior da bacia.

5. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster

Calculator.

6. Na janela Raster Calculator, dê um clique duplo sobre a imagem

somb_quad e clique sobre o botão e, novamente, dê um clique


______________________________________________________________________________________

213

duplo sobre a imagem limite_raster. Então. Clique sobre o botão Evaluate.

Após o processamento, você terá como resultado a iluminação do relevo apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.

Observe que a imagem de iluminação do relevo para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho. 7. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na

janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome somb_bacia e clique sobre o botão Save.



o botão Add Data e adicione a imagem somb_bacia.

Para terminar-mos esta etapa, devemos preparar a legenda do último mapa para a bacia e preparar-mos o layout final.

9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem somb_bacia e na

janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Altere os valores dos labels para os nomes mostrados na figura abaixo. Na guia General, entre com o nome Iluminação da topografia na caixa de entrada Layer name. Clique sobre o botão OK.


______________________________________________________________________________________

214


Modelo sombreado para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.




______________________________________________________________________________________

215

Figura 11. Modelo sombreado do relevo para a bacia hidrográfica do rio Una

A Figura 12 mostra o fluxograma de todas as operações que envolveram a modelagem hidrológica do terreno.

711795.271793

711795.271793

718525.071793

718525.071793

725254.871793

725254.871793

731984.671793

731984.671793

738714.471793

738714.471793

768

81

37

.78

49

98

768

81

37

.78

49

98

769

44

03

.38

49

98

769

44

03

.38

49

98

770

06

68

.98

49

98

770

06

68

.98

49

98

770

69

34

.58

49

98

770

69

34

.58

49

98

771

32

00

.18

49

98

77

132

00

.18

49

98

Iluninação do terreno

> luminosidade

< luminosidade

0 3 6 91.5

km


______________________________________________________________________________________

216

Figura 12. Fluxograma representando todas as operações que envolveram a

modelagem hidrológica do terreno. PRÁTICA 6: Elaborando o mapa de Hidrografia hierarquizado segundo

HORTON (1945) para a Bacia Hidrográfica do Rio Una e avaliando a susceptibilidade da bacia hidrográfica à ocorrência de enchentes.

Nesta etapa, iremos determinar os seguintes índices para a bacia hidrográfica do rio Una.

Características geométricas Área total (A) Fator de forma (Kf) Perímetro total (P) Coeficiente de compacidade (Kc)

Características da rede drenagem

Ordem dos cursos de água Densidade de drenagem (Dd) Comprimento do curso d’água principal (L) Extensão média do escoamento Comprimento total dos cursos d’água (Lt) superficial (I)

A área de drenagem (A) constitui a área plana delimitada pelo divisor

de águas, dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia

Modelo Numérico do Terreno (MNT)

RECLASSIFY Mapa de classes de declividade da bacia

0 – 3 % (Relevo plano) 3 – 8 % (Relevo suavemente ondulado ) 8 – 20 % (Relevo ondulado ) 20 – 45 % (Relevo fortemente ondulado ) 45 – 75

% (Relevo montanhoso ) >75 (Relevo fortemente montanhoso)

SLOPE

RECLASSIFY Mapa de orientação do terreno da bacia

0 – 45 graus 45 – 90 graus 90 – 135 graus 135 – 180 graus 180 – 225 graus 225 – 270 graus 270 – 315 graus 315 – 360

graus

ASPECT

Mapa de modelo sombreado do terreno

da bacia HILLSHAD

Declividade do terreno

Orientação do terreno

Modelo sombreado do terreno


______________________________________________________________________________________

217

hidrográfica. No presente trabalho, a área da bacia foi obtida por meio da somatória de todas as áreas das células que compõem a imagem rasterizada do mapa de limite da bacia.

O perímetro da bacia (P) constitui o comprimento médio ao longo do divisor de águas. Para a estimativa do perímetro da bacia, foi utilizado o mapa rasterizado de seu limite, o qual foi considerado a somatória de todas as diagonais que compõem suas células limítrofes. O comprimento do curso d’água principal (L) constitui o comprimento do curso d’água principal medido em planta, desde a nascente até a seção de referência (seção exutória). Ele foi determinado por meio da reclassificação do mapa de hidrografia que resultou na hierarquização dos cursos d’água em ordens específicas. Posteriormente, determinou-se o perímetro do curso d’água principal baseado na somatória das diagonais das células que o compõem.

A forma superficial de uma bacia hidrográfica é importante na determinação do tempo de concentração, ou seja, tempo que leva a água dos limites da bacia para chegar à saída da mesma. A forma da bacia é determinada por índices que a relacionam com formas geométricas conhecidas: coeficiente de compacidade (Kc) e fator de forma (Kf).

O coeficiente de compacidade (Kc) relaciona a forma da bacia com um círculo. Constitui a relação entre perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. De acordo com VILLELA & MATTOS (1979), este coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia, independente de seu tamanho. Quanto mais irregular for a bacia, maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mínimo igual à unidade corresponderia a uma bacia circular, e para uma bacia alongada, seu valor é significativamente superior a 1. Uma bacia será mais susceptível à enchentes mais acentuadas quando seu Kc for mais próximo da unidade. O coeficiente de compacidade (Kc) foi determinado baseado na seguinte equação:

A

P28,0Kc

O fator de forma (Kf) é um índice que relaciona a forma da bacia com a

forma de um retângulo. É determinado pela relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia (comprimento do curso d’água principal). Segundo VILLELA & MATTOS (1979), uma bacia com o fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que outra de mesmo tamanho, porém com outro fator de forma. O fator de forma (Kf) foi determinado, utilizando a seguinte equação:

2L

AKf

O sistema de drenagem é formado pelo rio principal e seus tributários e

seu estudo indica a maior ou menor velocidade com que a água deixa a bacia hidrográfica.

O comprimento total dos cursos d’água (Lt) é a medida em planta desde a nascente até a seção de referência de cada tributário, incluindo o


______________________________________________________________________________________

218

curso principal. O comprimento total dos cursos d’água foi determinado por meio da reclassificação do mapa de hidrografia que resultou na hierarquização dos cursos d’água em ordens específicas. Posteriormente, determinou-se o comprimento total dos cursos d’água baseado na somatória das diagonais de suas células.

A densidade de drenagem (Dd) é o índice que indica o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, ou seja, fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia. A densidade de drenagem é definida pela relação entre o somatório dos comprimentos de todos os canais da rede e a área da bacia. Segundo VILLELA & MATTOS (1975), este índice varia de 0,5 km/km2 para bacias com drenagem pobre a 3,5 ou mais para bacias bem drenadas. Este índice foi determinado utilizando-se da seguinte equação:

A

LDd t

A extensão média do escoamento superficial (I) constitui a distância média em que a água da chuva teria que escoar sobre os terrenos de uma bacia, caso o escoamento se desse em linha reta, desde o ponto de queda na bacia até o curso d’água mais próximo. No presente trabalho, ele foi calculado baseado na seguinte equação:

tL4

Al

Embora a extensão do escoamento superficial que efetivamente ocorre sobre os terrenos possa ser diferente daquela determinada pela equação acima, devido a diversos fatores de influências, este índice constitui uma indicação da distância média do escoamento superficial.

O relevo tem grande efeito sobre a velocidade de escoamento superficial e sobre a erodibilidade de uma bacia hidrográfica, além de grande influência sobre os elementos meteorológicos (temperatura, precipitação, evaporação, entre outros).

A hierarquização da rede de drenagem fluvial consiste no processo de se estabelecer a classificação dos cursos d’água no conjunto total da bacia hidrográfica na qual se encontram. Isto foi realizado com a função de facilitar e tornar mais objetiva a análise morfométrica das bacias. No trabalho, foi utilizado o critério de ordenação idealizado por HORTON (1945), que é esquematizado na Figura 13. Nesta classificação os canais de primeira ordem não possuem tributários, os canais de segunda ordem têm afluentes de primeira ordem, os canais de terceira ordem recebem afluentes de canais de segunda e podem receber diretamente canais de primeira ordem e assim por diante. Nesta classificação, a maior ordem é atribuída ao rio principal, valendo esta designação em todo o seu comprimento, desde o exutório da bacia até sua nascente.


______________________________________________________________________________________

219

Figura 13. Classificação hierárquica da rede de drenagem de acordo com o critério de HORTON (1945).

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS a) Determinação da área e do perímetro da bacia hidrográfica 1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de HidrografiaBacia.

2. Clique sobre o botão Add Data e insira o shapefile Limite_BRTS.

3. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Limite_BRTS e na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Attribute Table. Observe na tabela de atributo que a área da bacia hidrográfica é de 404628571.002235 m2 ou 404,628 km2 e o perímetro é de 111844.534865 m ou 111,844 km.

A = 404,628 km2 P = 111,844 km

b) Determinação do Coeficiente de compacidade (Kc) e Fator de Forma

(Kf)

4. O coeficiente de compacidade (Kc) deve ser calculado por meio da seguinte equação:

557,1628,4004

844,11128,028,0

A

PKc


______________________________________________________________________________________

220

OBS: A bacia não será susceptível à enchentes pois o Kc não está próximo da unidade.

5. Para determinar-mos o fator de forma, necessitamos conhecer o comprimento total do rio principal da bacia. Para tanto, temos que abrir o shapefile de hidrografia da bacia em estudo. Então, clique sobre o botão

Add Data e insira o shapefile hidrografia_BRTS. 6. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem hidrografia_BRTS e

na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Attribute Table. Clique com o botão direito do mouse sobre o campo ELEVATION e clique sobre a opção Summarize.

7. Na janela Summarize, selecione o campo ELEVATION a ser somado. Clique sobre o sinal de + do campo COMPRIM e marque a opção Sum. Na caixa de entrada da opção Specify output table, entre com o nome ComprimentoTotalCursosDagua na diretório que contém os arquivos do trabalho (C:\ProjetoBRTS\ComprimentoTotalCursosDagua). Então, clique sobre o botão OK e aceite a adição da tabela no projeto. Feche a tabela.

8. Agora, clique com o botão direito do mouse sobre a tabela

ComprimentoTotalCursosDagua na tabela de conteúdo e, na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open.


______________________________________________________________________________________

221

Observe que o curso d’água principal apresenta o valor de 149828 m ou 149,828 Km e que a soma de todos os cursos d’água é de 2158981 m ou 2158,981 Km. L = 149,828 Km Lt = 2158,981 Km

Logo, podemos calcular o fator de forma da bacia hidrográfica:

018,0149,828

404,628

22

L

AKf

OBS: Como o valor do fator de forma se aproximou de zero, a bacia não é

susceptível a ocorrência de enchentes. CARACTERÍSTICAS DA REDE DRENAGEM a) Ordem dos cursos de água Como observado na tabela de atributo de hidrografia, a ordem dos cursos d’água é de 6. b) Comprimento do curso d’água principal (L) Como observado na tabela de atributo de hidrografia, o comprimento do curso d’água principal (L) é de 149,828 Km. c) Comprimento total dos cursos d’água (Lt) Como observado na tabela de atributo de hidrografia, o comprimento total dos cursos d’água (Lt) é de Lt = 2158,981 Km. d) Densidade de drenagem (Dd)

Podemos calcular a densidade de drenagem da seguinte forma:


______________________________________________________________________________________

222

km/km 336,5404,628

2158,981

A

LDd t

OBS: Como o valor da densidade de drenagem foi superior 3,5 km/km, a bacia hidrográfica é bem drenada. e) Extensão média do escoamento superficial (I) Podemos calcular a extensão média do escoamento superficial (I), utilizando a seguinte equação:

m 469 ou Km 6904,0981,21584

628,404

4l

tL

A

ELABORAÇÃO DO MAPA DE HIDROGRAFIA HIERARQUIZADO SEGUNDO HORTON (1945) 1. Clique com o botão direito sobre a imagem hidrografia_brts e no menu

rápido, clique sobre a opção Properties. Observe a figura abaixo e tente formatar sua legenda de acordo com as características escolhidas. Na guia General, entre com o nome Hidrografia na opção Layer name.

2. Clique com o botão direito sobre a imagem limite_brts e no menu rápido,

clique sobre a opção Properties. Observe a figura abaixo e tente formatar sua legenda de acordo com as características escolhidas. Na guia General, entre com o nome Limite da bacia na opção Layer name.


______________________________________________________________________________________

223


Hidrografia e Limite da bacia para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.



Figura 14. Hidrografia da bacia hidrográfica do rio Una

5. RESUMO E CONCLUSÕES

Um dos desafios básicos da análise hidrológica é o delineamento e a caracterização morfométrica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem associada. Tal informação é de utilidade em numerosas aplicações, tais como na modelagem dos fluxos hidráulicos, o transporte e deposição de poluentes

700407.480098

700407.480098

707137.679632

707137.679632

713867.879166

713867.879166

720598.078700

720598.078700

727328.278234

727328.278234

734058.477768

734058.477768

740788.677302

740788.677302

747518.876836

747518.876836

768

17

36

.62

49

72

768

17

36

.62

49

72

769

42

68

.15

04

58

769

42

68

.15

04

58

770

67

99

.67

59

44

770

67

99

.67

59

44

771

93

31

.20

14

30

771

93

31

.20

14

30

0 3 6 91.5

Km

Limite da bacia

Ordem 1

Ordem 2

Ordem 3

Ordem 4

Ordem 5

Ordem 6


______________________________________________________________________________________

224

e na predição de inundações (WANG & YIN, 1998; THIERFELDER, 1998; CEBALLOS & SCHNABEL, 1998).

No presente trabalho é apresentado uma região hidrológica definida, bem como suas características físicas, procurando medir a influência destas no comportamento hidrológico da bacia. Utilizou-se do sistema de informação ArcGIS 8.3 para a análise do terreno no contexto da modelagem hidrológica, e para a caracterização morfológica da bacia. A unidade hidrológica, objeto deste estudo, constitui a bacia hidrográfica do rio Una.

As informações de referência utilizadas para análises foram extraídas das cartas topográficas da região (IBGE 1976; 1977; 1979a e b) que incluíram as curvas de nível de 20m em 20m, rede hidrográfica e limites da bacia hidrográfica. A análise dos dados e a interpretação dos resultados obtidos nas condições específicas do presente trabalho permitiram concluir que: 1. De acordo com os resultados do coeficiente de compacidade (Kc = 1,557)

e do fator de forma (Kf = 0,018), há menos possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a extensão da bacia, e, juntamente com o fato da contribuição dos tributários atingir o curso d’água principal em vários pontos, a bacia hidrográfica do rio Una constitui uma área não muito sujeita a enchentes;

2. Quanto ao grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, pode-se

afirmar, por meio do índice de densidade de drenagem (Dd = 5,336 km/km2), que a bacia em estudo é bem drenada, ou seja, tem boa eficiência de drenagem;

3. A ordem do curso d’água principal (ordem 6) segundo HORTON (1945),

mostra uma elevada extensão de ramificação da bacia; 4. Com respeito à baixa declividade do canal fluvial principal, espera-se uma

baixa velocidade de escoamento e hidrogramas de enchentes menos pronunciados;

5. A modelagem do terreno resultou eficiente e confiável, permitindo realizar

a modelagem hidrológica e a análise morfométrica da bacia.

Exercício 2 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA E ... · valores representativos do...

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