Estudo Sobre a Bacia Hidrográfica Rio Saco e Lobo: Características Morfométricas e Pluviométricas

RESUMO

Este artigo busca mostrar como o estudo de uma bacia hidrográfica e seu comportamento é importante para a sociedade. A água é o elemento mais importante, valioso e conhecido no mundo. Sua serventia vai desde um simples banho a produção de energia elétrica, sendo os exemplos mais comuns na sociedade. Nossa bacia está situada  na cidade do Crato no estado do Ceará, medindo 20,79 km². Sabendo que esse elemento é de suma importância, os estudos sobre a água vêm a cada década sendo mais procurado e analisado de forma que se possa quantificar a partir de postos pluviométricos, além de caracterizar a bacia em que estão situados a partir do estudo de análise morfométrica. Com isso, este artigo foi pensado, elaborado e voltado para um estudo hidrográfico e seu respectivo comportamento de uma bacia que corta a região do Cariri cearense, identificando um período de estiagem nos últimos sete meses do ano. Assim, é possível identificar, isolar e selecionar problemas como o desabastecimento do leito dessa bacia, possíveis inundações na região e entre outros problemas.

Palavras-chave: Água. Hídricos.Precipitação.Chuvas.  

1. INTRODUÇÃO

Conceitualmente, a bacia hidrográfica tem sido utilizada como unidade de gestão da paisagem nas áreas relacionadas ao planejamento ambiental, especialmente na gestão dos recursos hídricos. (Pires et al 2005, p. 17-18). A bacia tem por definição ser um local de captação natural de água proveniente de chuvas. Essa captação ocorre por meio de uma drenagem superficial, onde a água é direcionada a um canal natural ou artificial até um curso d’água principal e que possui uma vazão de saída que interliga a outro curso d’água maior, lago ou até mesmo ao oceano. A preservação de recursos hídricos é importante, pois qualquer atividade realizada no interior é interligada à qualidade e quantidade de água que aquela bacia hidrográfica possui.

2. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

2.1 DELIMITAÇÃO DA BACIA

Entende-se por bacia hidrográfica uma unidade geográfica delimitada topograficamente por um divisor de águas, que drena as águas superficiais para uma única saída, denominada foz (CHOI;ENGEL, 2003). Para fazer essa delimitação da bacia do rio Saco e Lobo, foi necessário ser criterioso e rigoroso, assim escolhemos a bacia que se encontra na cidade do Crato, entre os bairros do Mirandão, Pinto Madeira e São Miguel, cuja área é 20,79 km², seu perímetro é de 20,61 km e está localizado em 7° 16’ 16.78’’S, 39°24’14.09’’O. A escolha dos parâmetros utilizados foi feita a partir de casos relacionados a um problema corriqueiro na cidade do Crato, pontos de alagamentos no perímetro urbano. Outro fator que levou a escolha é que a cidade é cercada pela Chapada Nacional do Araripe, onde nela se encontra uma mata densa, com nascentes de rio e riacho. Assim, com o decorrer das chuvas de volumes intensos, uma grande vazão de água começa a ser liberada nos afluentes que corta a cidade e juntamente com o escoamento superficial, por conta da impermeabilidade do solo causada pelo asfalto, construção residencial ou por falta de drenagem, ocorre pontos de alagamentos no seu perímetro urbano.

2.2 ANÁLISE MORFOMÉTRICA

2.2.1 COEFICIENTE DE COMPACIDADE

É um parâmetro formado por um número adimensional que mostra a forma como a bacia se comporta independente do seu tamanho, assim quanto mais o valor obtido do coeficiente, sua irregularidade será maior, ou seja, quanto mais próxima da unidade padrão, a bacia será circular e será mais sujeita a enchentes (Villela & Mattos, 1975).

Podendo ser classificada da seguinte maneira: Para valores de Kc entre 1,0 e 1,25, quer dizer que a bacia tem uma alta probabilidade de enchente. Já se os valores estiverem 1,25 e 1,5, a bacia possui uma chance menor de acontecer uma enchente e já acima de 1,5, ela não tende a sofrer uma enchente.

2.2.2 FATOR DE FORMA

O cálculo do fator de forma é feito a partir da razão entre a largura média da bacia “A” e o comprimento axial “L”.

Para classificar de acordo com o fator de forma, devemos adotar as seguintes medidas: Se o valor de Kf  for menor ou igual a 0,5, tem uma probabilidade baixa de ocorrer uma enchente. Se esses valores estiverem entre 0,5 e 0,75, a tendência para uma futura enchente é mediana. Sendo maior que 0,75 , a bacia é propensa a enchentes.

2.2.3 DENSIDADE DE DRENAGEM

É dada a partir do resultado da razão entre o comprimento de todos os cursos d’água, chamado de “Ltotal” e a área total de drenagem da bacia. Esse índice pode variar de 0,5 (km x km²) em bacias com drenagem pobre a 3,5 (km x km²) ou mais em bacias bem drenadas (Villela & Mattos, 1975).  Assim, podendo ser classificada da seguinte maneira: Se a densidade for menor que 0,5 km/km², quer dizer que a bacia tem pouca drenagem. Se o resultado do cálculo da densidade for entre 0,5 e 3,0 (km/km²), mostra uma bacia com uma drenagem moderada e se esse valor for maior que 3 (km/km²), a bacia é chamada de muito bem drenada.

2.2.4 DECLIVIDADE MÉDIA DA BACIA

É obtida através da soma dos comprimentos das curvas de nível, multiplicada pela distância existente entre cada curva de nível, dividido pela área da bacia. Essa declividade implica em vários fatores, principalmente na velocidade com que a água escoa na superfície, diminuindo o tempo de concentração da bacia, causando uma maior tendência à enchentes naquela determinada região.

2.2.5 SINUOSIDADE DO CURSO D’ÁGUA PRINCIPAL

É dada pela divisão entre o comprimento do rio principal “Lrp” e o comprimento do talvegue “Ltal”. Levando em consideração a fórmula acima e os parâmetros de Christofoletti (1980), o curso do rio com sinuosidade ≧1.5 é considerado meândrico. Também, podemos perceber que a sinuosidade da água influencia diretamente na velocidade do seu escoamento , ou seja, se a sinuosidade é alta, acontecerá um maior amortecimento da velocidade da água.

2.2.6 ORDEM DOS CURSOS D’ÁGUA

Uma bacia hidrográfica é composta por ramificações do sistema de drenagem e existe uma ordem de um número inteiro obedecendo critérios para se enquadrar dentro da ordem. Segundo o sistema desenvolvido por Horton (1945) e Strahler (1957), um curso d’água de ordem 1 é considerado pequeno. Já a junção de dois cursos d’água ordem 1, formam um de ordem 2 e duas junções de ordem 2 formam um de ordem 3. Para demonstrar a ordem dos cursos d’água, é necessário determinar a posição que cada curso ocupa em uma determinada rede de drenagem.

2.2.7 DENSIDADE HIDROGRÁFICA

Segundo Alves e Castro (2003) a densidade hidrográfica é uma comparação da área de uma bacia com a quantidade de canais fluviais, efêmeros, perenes e outros intermitentes mapeados. Assim, é estabelecido um parâmetro que reflete na eficácia hídrica e a capacidade de novas gerações de canais.

2.2.8 COEFICIENTE DE MANUTENÇÃO

Segundo Schumm (1956) a fórmula do coeficiente de manutenção fornece um parâmetro de área mínima necessária para a manutenção de um metro de canal de escoamento.

2.2.9 ÍNDICE DE CIRCULARIDADE

De acordo com (Müller, 1953 e Schumm, 1956), o índice de circularidade é um dado que mostra o quão circular é sua bacia, tendo 3 classificações, sendo menor que 0,51, onde favorece o escoamento, pois a bacia é mais alongada. Sendo igual a 0,51 tendo um escoamento mediano, com pouca probabilidade de cheias rápidas e maior que 0,51, sendo mais circular, o que favorece o escoamento, ou seja, uma cheia mais rápida.

2.3  ANÁLISE PLUVIOMÉTRICA

Tudo começa no processo da coleta dos dados, onde a tabulação dos dados pluviais é o principal desafio, pois são identificadas falhas e até mesmo inconsistências de dados ao longo dos anos. Os dados meteorológicos contêm lacunas nas séries históricas, pois as estações e postos pluviométricos convencionais dependem da intervenção humana para registrar  as tabulações de dados.

(...) Na Geografia, especificamente na Climatologia, a variabilidade e o regime das chuvas constituem estudos relevantes que quase sempre assumem importância por auxiliarem no processo de gestão de recursos hídricos e subsidiarem políticas públicas e/ou gestão do território (Amador & Silva, 2020).

Sabendo disso, para iniciar o estudo da bacia escolhida, é necessário que sejam selecionados postos pluviométricos que estejam localizados próximo a mesma, para que seja gerado o Polígono de Thiessen, que determina a área de influência de cada posto na bacia.

Segundo (Marciano, Barbosa & Silva, 2017) para o traçado dessa análise, deve-se atentar-se a algumas medidas. Primeiro unificar as estações em trechos retilíneos, o próximo passo é realizar traçados das linhas perpendiculares nos trechos retilíneo sobre a mediatriz da linha que unifica as estações. Por fim, é feito o alargamento das linhas perpendiculares para encontrar outra mediatriz.

Posteriormente, identificados os postos que serão utilizados, é preciso que suas falhas sejam localizadas. Para corrigi-las, é necessário gerar um gráfico de dispersão utilizando um ano anterior e um posterior à falha a ser retificada, para dois postos próximos, sendo um deles o adotado para o determinado estudo. É fundamental que sejam adotados alguns critérios para que o estudo seja mais consistente, para isso, os outliers devem ser eliminados, assim como os dados que não são favoráveis à linha de tendência. Dias em que ambos os anos não chove, também devem ser removidos. É de suma importância que se tenha pelo menos 30 pares de dados, tendo como prioridade deixar o R² acima de 0,75 para gerar a equação. Sabendo disso, aplica-se os dados precipitação do posto que não tem falhas, descobrindo assim, quanto choveu naquele determinado dia.

Depois de realizar essas primeiras análises, o próximo passo é utilizar o método da dupla massa. Onde é feito a comparação entre  duas curvas traçadas no plano cartesiano com a finalidade de obter uma análise de consistência a partir de um gráfico de dispersão.  

(...) O método de Dupla Massa é um dos mais usados em função de sua simplicidade, pois consiste na comparação de duas curvas que são traçadas no plano cartesiano, uma de totais anuais ou mensais acumulados do posto que irá ser analisado e outra da média acumulada dos totais anuais ou mensais de postos confiáveis da região considerada. (TUCCI, 1993; VILLELA & MATTOS, 1975).

3.  RESULTADOS OBTIDOS

A análise morfométrica de uma bacia hidrográfica permite um estudo mais aprofundado sobre a área estudada. Proporcionando dados como declividade da bacia (I%), densidade de drenagem (Dd), fator de forma (Kf), entre outros, possibilitando analisar a mesma de uma forma mais ampla.

De acordo com os dados obtidos na (Tabela 1), podemos analisar por exemplo, o índice de compacidade, que o da bacia estudada é de 1,27, determinando que a mesma tem uma probabilidade mediana de enchente.

Classificando também a bacia a partir dos outros parâmetros, é percebido que a bacia não é muito circular, de acordo com o índice de circularidade de 0,39, o que indica que  implica diretamente na velocidade e na quantidade do escoamento superficial da água, condizente com o fator de forma, mostrando que a bacia tem baixa chance de enchente, o que também coincide com a densidade de drenagem, que mostra que a mesma é moderada.

Dessa forma, podemos descrever que a região estudada tem uma boa declividade, além de ter uma boa forma geométrica, no que diz respeito ao escoamento superficial, favorecendo para que essa área não seja alagada facilmente.

Para iniciar a análise pluviométrica da bacia em estudo, é necessário fazer o Polígono de Thiessen, para isso, primeiramente os postos abaixo foram ligados.

Dessa maneira, é possível analisar que o posto 43, localizado na cidade do Crato e coincidentemente na bacia estudada, tem 100% de influência na mesma. Por esse motivo, o posto citado acima foi o mais indicado para análise pluviométrica.

Em seguida, para corrigir as falhas do posto escolhido, foram utilizados um ano anterior e um posterior às lacunas, 2009 e 2015, respectivamente. Removendo outliers e obedecendo todos os critérios adotados, foi possível chegar a um valor de R² de 0,8015, o que é satisfatório para o estudo.

Após gerar a equação de acordo com o gráfico acima, ela foi utilizada para preencher as falhas do posto escolhido (43), de acordo com os dados do Posto de Juazeiro do Norte (78), que continha também algumas falhas, que foram resolvidas com a mesma equação, já que ambas eram próximas e não tinha mais de 10 anos de diferença.

A seguir, para verificar a consistência desses dados, foi aplicado o método da dupla massa, fazendo uma média mensal entre os postos de Barbalha (20) e Juazeiro (78), gerando um gráfico de dispersão entre os dados obtidos com a precipitação mensal do posto estudado (43).

É percetível que o dado obtido tem uma consistência muito boa, pois ao analisar o gráfico, nota-se que não tem nenhuma mudança de direção, sendo praticamente linear.

Analisando o posto a partir de uma tabela dinâmica, obtido através da análise pluviométrica, são os dias com maior precipitação na série histórica escolhida. No gráfico abaixo mostra o volume de precipitação (mm) de toda a série.

Outro resultado obtido  são as médias de precipitação mensal máxima, mínima, no intervalo dos anos de 1974 a 2020, juntamente com a média dessas precipitações, possibilitando identificar os meses que mais chovem e os que têm déficit neste período de tempo.

(...) Referentes ao balanço hídrico, observa-se também que o período de maior intensidade pluviométrica é a época de reposição de água no solo, que corresponde a quadra chuvosa, e onde ocorre o excedente hídrico, quando os solos já estão com sua capacidade máxima de armazenamento atingida e as precipitações são mais elevadas. Este período vai de janeiro até março, sendo o mês de março o que apresenta maior excedente hídrico para a área. Verifica-se a ocorrência de deficiência hídrica em 7 ( sete) meses, iniciando em junho até dezembro em outubro e novembro, os meses com maiores déficits são outubro (122,4 mm) e novembro (103,3 mm). (Brito & Silva, 2012).

Levando em consideração os dados acima e os assimilando com os gráficos, é percebido que realmente o período chuvoso dessa região acontece nos 4 primeiros meses do ano, tendo em vista que a média de precipitação neles é maior do que nos demais, além dos meses de máxima precipitação estarem localizados também nesse mesmo período do ano. É perceptível também um déficit de chuva a partir do mês de junho, como podemos ver no gráfico 05, que mostra os meses que mais vezes tiveram precipitação mínima naquele ano desde 1974.

O gráfico acima apresenta o comportamento anual da precipitação, através do qual é possível delimitar os anos mais chuvosos e os anos mais secos dentro do período estudado (1974 a 2020), o ano de 2021 não foi incluído no gráfico pois ele é decorrente. Através da análise do gráfico, foi apresentado o método utilizando para definir os períodos mais chuvosos e menos chuvosos  da região, ficando determinado que os anos de 1974, 1985 e 2011 foram o que tiveram maior taxa de precipitação, enquanto que os anos de 1981, 1993 e 2017 foram os anos que tiveram a menor taxa de precipitação.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Nos tempos atuais, o estudo sobre a hidrografia vem sendo cada vez mais pesquisado, analisado e estudado. Pois, através desse estudo pode-se  realizar um planejamento ambiental de um país, estado ou município. A utilização da tecnologia vem como um casamento perfeito no estudo de bacia hidrográfica, onde se pode realizar uma simples delimitação de uma bacia hidrográfica a sua análise morfométrica e pluviométrica. Por tanto, através de estudos da bacia hidrográfica, os órgãos de responsabilidade pode fazer acompanhamento dos leitos dos rios que abastece outros afluentes, prevenir inundações através da rede de drenagem, o nível de ocupação do solo que faz parte da bacia hidrográfica, identificar montes e relevo que abastece todo o canal da bacia.

De acordo com a análise morfométrica da bacia estudada, apresenta uma probabilidade mediana de enchente, visto em cálculos anteriores. A mesma possui uma  boa forma geométrica, garantindo uma boa captação de água proveniente das precipitações, pois possui um bom índice de circularidade. O presente estudo também revela que a bacia possui uma boa declividade, implicando na velocidade e no escoamento. Nota-se que todos esses fatores combinados vão caracterizar a bacia estudada, possibilitando moldar os projetos hídricos para que não interfira no leito natural dos rios ou sobrecarregue essas áreas.

Já na análise pluviométrica revela em quais períodos começa a baixa incidência hídrica na região do Cariri, onde a partir do mês de junho até dezembro apresenta baixo volume de  precipitação. Além de estudar a quantidade de chuvas em toda a série histórica e identificando quais anos tiveram um maior volume de precipitação.

Outro dado relevante que é apresentado é a determinação de uma série de índices climáticos, o qual possibilita uma caracterização da bacia estudada, sendo ela com períodos mais chuvosos nos primeiros meses do ano e estiagem nos últimos sete meses.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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