A influência do uso e ocupação do solo nas vazões de pico na bacia hidrográfica do Rio Atuba

Abstract

Resumo: O principal objetivo do presente estudo foi o desenvolvimento de um método que utiliza modelos hidrológicos de transformação de chuva em vazão, atrelados à utilização de técnicas de processamento de dados e confecção de cartas temáticas em ambiente SIG, visando uma melhor quantificação e representação da distribuição espacial dos principais componentes hidrológicos, de uma bacia hidrográfica de médio porte. Os modelos hidrológicos, que têm por base os efeitos dos impactos da urbanização sobre o sistema de drenagem, utilizam-se da técnica de quantificação do aumento das áreas impermeáveis e da representação das características superficiais do terreno para simular picos de vazão de cheias. Para possibilitar a quantificação das áreas impermeáveis foram realizadas a preparação da base cartográfica em meio digital e a posterior confecção das cartas temáticas de cobertura superficial do terreno dos anos de 1962, 1980 e 2000. Para tanto, utilizou-se da técnica específica de fotogrametria digital, através da função "Stereo Analyst" do software Erdas Imagine 8.6® . O aumento do escoamento superficial e do pico de vazão de cheias foram quantificados a partir da aplicação do Método Racional modificado; do Método de Ven Te Chow e do tratamento estatístico dos dados, através da Distribuição de Gumbel, objetivando a comparação dos resultados obtidos. Para tais cálculos, foi necessário definir alguns parâmetros hidrológicos como: intensidade da chuva, características físicas da bacia (área, comprimento do talvegue, tempo de concentração, grupos hidrológicos de solos, umidade antecedente dos solos, declividade do terreno entre outros), precipitação efetiva, coeficiente de retardo por armazenamento (S), tempo de pico do hidrograma, fator de redução de pico do hidrograma e o coeficiente de escoamento superficial do terreno (C). Na fase de SIG, foi criado um banco de dados contendo informações temáticas da superfície da bacia, através da confecção e combinação de cartas e tabelas por operações algébricas. Para simulação das vazões de pico foram utilizadas diversas cartas temáticas elaboradas em meio digitais como: carta de solos, carta geológica, carta de declividade do terreno, cartas de coberturas superficiais do terreno, cartas dos índices de armazenamento dos solos e cartas dos índices de escoamento superficial do terreno, além de outras informações que fazem parte dos parâmetros necessários à aplicação dos métodos propostos. Todos os parâmetros considerados foram analisados em conjunto e integrados em ambiente SIG, tendo como resultado final à quantificação e o mapeamento da capacidade de armazenamento dos solos, dos coeficientes de escoamento superficial e a análise dos picos de vazão de cheias, dentro de uma abordagem multitemporal. O procedimento metodológico desenvolvido através das técnicas de fotogrametria digital e SIG provou ser uma boa alternativa, para a distribuição espacial dos parâmetros hidrológicos e da estimativa de vazão de cheias, em bacias hidrográficas de médio porte, que não possuam dados fluviométricos.

Abstract: The main idea of this work is to apply hydrological models to evaluate the relationship between rainfall and runoff of medium size basins. Data processing and thematic maps builtina GIS environment were used to quantify the spatial distribution of several hydrological components. The hydrological model created considers proper characteristics of the area under study and it was based on urbanization impact over drainage systems, where simulated peaks of discharge obtained quantify areas of impermeable surfaces. Cartographic bases of land cover maps of 1962, 1980 and 2000 were confectioned by digital photogrammetry technique. For the digital photointerpretation the software Erdas Imagine 8.6 ("Stereo Analyst" function) was ran to obtain surface covering maps. The increases of runoff coefficient and maximum discharge were quantified using a modification of Rational Equation and Ven Te Chow method. The results were compared with those obtained aplying the statistical treatment, carried through the Distribution of Gumbel. In order to run this calculations some hydrological parameters were established: rainfall intensity, basin physical characteristics including size, talvegue length, concentration time, soil hydrologic groups, soil antecedence humity, declivity land surface, effective precipitation, potential maximum retention (S), time of hydrogram peack, reduction factor of hydrogram and runoff coefficient (C). During GIS step was created a data set containing thematic information of basin surface combining maps confectioned and tables of information by algebric operations. Simulations of maximum discharge were performed applying thematic maps of soil, geology, land declivity, surface covering, potential maximum retention and runoff indices, all created by digital methods. All the parameters considered were analyzed together and integrated in a GIS environment considering a multi-temporal overview and a future projection. As a final result, were obtained the quantification and mapping for potential maximum retention of the soils, runoff coefficient and maximum discharge. The methodology developed here (based in digital photogrammetric and GIS) seems to be an interesting alternative for analyze spatial distribution of hydrologic parameters and estimate maximum discharge in hydrographic basins of medium size not containing fluviometric data.