Trabalho - Análise Morfométrica - 2024-1

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL HIDROLOGIA ANÁLISE DE BACIA HIDROGRÁFICA Kevin Felipe de Lima Professor Pedro Luiz Borges Chaffe Florianópolis maio de 2024 2 SUMÁRIO HIDROLOGIA1 ANÁLISE DE BACIA HIDROGRÁFICA1 INTRODUÇÃO6 OBJETIVOS7 Objetivo Geral7 Objetivos Específicos7 MATERIAIS E MÉTODOS8 8 Área de Estudo8 Base de Dados9 DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA9 Delimitação da Bacia Hidrográfica Manual9 Delimitação da Bacia Hidrográfica Automática11 HIERARQUIZAÇÃO DA REDE FLUVIAL DA BACIA HIDROGRÁFICA12 Método do Strahler12 ÍNDICES FÍSICOS13 Áreas das Bacia A13 Comprimento do rio principal L13 Perímetro total da bacia P14 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA14 Largura Média da Bacia B14 B A L14 Fator da forma da bacia F14 Kf B L14 Índice de compacidade Kc14 Densidade de rios Dr15 3 Dr N A15 Densidade de drenagem Dd16 Dd Lt A16 LEIS DE HORTON16 Tabela 2 Leis de Horton 194517 Primeira Lei de Horton Lei de Número de Canais17 Ordem Número de rios Taxa de Bifurcação Rb17 Ordem Número de rios Taxa de Bifurcação Rb18 Segunda Lei de Horton Lei de Comprimento de Canais18 Rlm Lmu Lmu118 Bacia Manual18 Bacia Automática19 CURVA HIPSOMÉTRICA19 20 CURVA COM O PERFIL DO RIO E DECLIVIDADE MÉDIA E TOTAL21 Curva com o perfil21 Declividade média e total22 Dm dH L22 ALTITUDE MÉDIA Hm E ALTITUDE MEDIANA Hm22 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO23 Fórmula de Kirpich23 tc 57 L3 ΔH038523 Fórmula de Picking23 tc 53 L2 I1323 Fórmula de Ven te Chow24 tc 016 L064S03224 MAQUETE DA BACIAS HIDROGRÁFICA24 RESULTADOS E DISCUSSÕES25 Parâmetro Shape Vetorial Modelo Digital de25 4 CONCLUSÃO 26 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS28 INTRODUÇÃO 2 OBJETIVOS 4 Objetivo Geral4 Objetivos Específicos4 MATERIAIS E MÉTODOS4 Área de Estudo4 Base de Dados5 DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA6 Delimitação da Bacia Hidrográfica Manual6 Delimitação da Bacia Hidrográfica Automática7 HIERARQUIZAÇÃO DA REDE FLUVIAL DA BACIA HIDROGRÁFICA8 Método do Strahler8 ÍNDICES FÍSICOS10 Áreas das Bacia A10 Comprimento do rio principal L10 Perímetro total da bacia P11 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA11 Largura Média da Bacia B11 Fator da forma da bacia F11 Índice de compacidade Kc11 Densidade de rios Dr12 Densidade de drenagem Dd13 LEIS DE HORTON13 Primeira Lei de Horton Lei de Número de Canais14 Segunda Lei de Horton Lei de Comprimento de Canais15 CURVA HIPSOMÉTRICA16 CURVA COM O PERFIL DO RIO E DECLIVIDADE MÉDIA E TOTAL18 Curva com o perfil18 Declividade média e total19 ALTITUDE MÉDIA Hm E ALTITUDE MEDIANA Hm19 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO20 5 Fórmula de Kirpich20 Fórmula de Picking20 Fórmula de Ven te Chow21 MAQUETE DA BACIAS HIDROGRÁFICA21 RESULTADOS E DISCUSSÕES22 CONCLUSÃO 23 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS25 6 INTRODUÇÃO A bacia hidrográfica é definida por Barrella 2011 como um conjunto de terras drenada por um rio principal e seus afluentes onde as regiões mais altas da área são os divisores de águas onde a chuva escoa do ponto mais alto para o ponto mais baixo por gravidade Esse conjunto de rios acabam por escoar a água de toda uma região para um único ponto o qual é denominado exutório Um exutório de uma bacia hidrográfica pode ser definido como o ponto final onde as águas coletadas por um sistema fluvial convergem e são descarregadas para fora da bacia De acordo com as análises de Smith 2008 esse ponto representa o término do ciclo hidrológico de uma determinada área geográfica onde as águas escoadas são liberadas para um corpo dágua maior como um oceano ou um grande lago Essa definição ressalta a importância do exutório como um elemento crucial na compreensão e gestão dos recursos hídricos de uma região influenciando diretamente a qualidade e quantidade de água disponível para os diversos usos humanos e ambientais A compreensão do conceito de exutório de uma bacia hidrográfica é fundamental para o planejamento e a gestão dos recursos hídricos em uma determinada região Segundo as diretrizes propostas por Johnson et al 2015 o exutório representa o ponto de saída natural das águas coletadas dentro de uma bacia e sua identificação precisa é essencial para a delimitação das áreas de captação e para a análise dos processos hidrológicos que ocorrem em uma determinada região Nesse contexto a definição clara do exutório permite uma melhor compreensão dos fluxos de água e dos padrões de drenagem facilitando o planejamento de ações de conservação e manejo dos recursos hídricos visando a sustentabilidade ambiental e o desenvolvimento socioeconômico Cada vez mais eventos extremos de precipitações são registrados pelo mundo onde os impactos desses eventos afetam a sociedade em diversas formas colocando até mesmo vidas em risco Estudar bacias hidrológicas e suas capacidades limitações e influência de área tornouse questão de qualidade de vida em algumas regiões Além de que bacia hidrográfica é um recurso hídrico já que todos dependem de água para abastecimento ou usos múltiplos que afetem diretamente a economia de regiões e obras na casa dos milhões de transposições de corpos hídricos para abastecimento de regiões escassas O primeiro passo para analisar a influência de uma bacia hidrográfica a delimitação da área analisar suas especificidades e fatores de influência como declividade da área de captação 7 da chuva Atualmente com uma ampla base de dados e informações em plataformas virtuais governamentais estudantis e empresas privadas tornouse comum a utilização de Sistemas de Informações Geográficas SIG o que tornam os métodos manuais menos confiáveis e demandando uma maior carga de tempo Somando essa ampla gama de dados disponíveis com a utilização de um software QuantumGis QGIS foi possível gerar dados da bacia de maneira automática da a bacia hidrográfica do Rio das Cinzas localizado no estado de Paraná Os produtos obtidos nesse trabalho são a área da bacia comprimento do rio principal declividade e seu perfil altitude média da área de influência OBJETIVOS Objetivo Geral Utilizar a ferramenta QGis para delimitar uma bacia manual e automatocamente através da localização por Latitude e Longitude do exutório e todos seus corpos hídricos pelo MDE Modelo Digital de Elevação e outras bases de dados geográficos Objetivos Específicos 1 Delimitar a bacia hidrográfica de forma automática no software QGIS 2 Estimar a área da bacia e comprimento do seu rio principal 3 Estimar largura média da bacia 4 Calcular as características morfométricas da bacia hidrográfica 5 Calcular e confirmar graficamente as Leis de Horton 6 Elaborar a curva hipsométrica da bacia hidrográfica 7 Elaborar a curva com o perfil do rio e determinar declividade média e total da bacia 8 Determinar a altitude média e altitude mediana 9 Estimar o tempo de concentração utilizando as fórmulas de Kirpich de Picking e de Ven te Chow 10 Elaborar uma tabela resumo com os resultados e 11 Fazer uma maquete da BH 8 MATERIAIS E MÉTODOS Área de Estudo A área de estudo abrange a bacia hidrográfica do Rio das Cinzas que abrange parte dos municípios de Piraí do Sul Arapoti Pinhalão Tomazina e Wenceslau Braz ambos situados no estado do Paraná A hidrografia da região é predominantemente definida pelo Rio das Cinzas e seus principais afluentes são Ribeirão Grande Ribeirão Jaboticabal Ribeirão Vermelho e Rio Laranjinha Esses cursos dágua desempenham um papel fundamental na região contribuindo para a sustentabilidade ambiental e o abastecimento de água para a comunidade local Figura 1 Mapa de localização da área de estudo Fonte Autor 2024 9 Base de Dados Para análise da bacia hidrográfica foi utilizado uma de dados geográficos HydroRIVERS da ANA Agência Nacional de Águas e SRTM com resolução de 30 metros da NASA DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA Com a base de dados geográficos foi possível identificar o rio de maior ordem contido dentro da bacia de estudo Esse processo de identificação de cursos dágua é fundamental para a caracterização da bacia hidrográfica Delimitação da Bacia Hidrográfica Manual A delimitação manual da bacia hidrográfica foi um processo minucioso e cuidadoso realizado com base em fundamentos técnico O ponto de partida para essa delimitação foi a demarcação do ponto exutório da bacia Esse ponto exutório Estação Fluviométrica Tomazina foi escolhido estrategicamente na foz do rio principal onde todo o escoamento superficial gerado no interior da bacia converge A escolha desse ponto é crucial pois ele representa o local onde as águas da bacia fluem para fora do sistema sendo fundamental para a definição dos limites da bacia hidrográfica A partir do ponto exutório definido o processo de delimitação manual foi realizado utilizando a ferramenta de polígono disponível no software QGIS Esse processo envolveu a criação de um polígono que circunscreveu a área de drenagem da bacia hidrográfica de acordo com os seguintes fundamentos Traçar uma linha contínua que inicie e termine no ponto exutório Isso garante que todos os fluxos de água que entram na bacia sejam considerados na delimitação A linha do divisor corta ortogonalmente as curvas de níveis Essa abordagem garante que o divisor de águas seja definido de forma precisa seguindo as mudanças de elevação do terreno A linha do divisor nunca deve cortar um curso dágua exceto na seção correspondente à descarga de toda a área Isso assegura que todos os cursos dágua que 10 fazem parte da bacia sejam devidamente incluídos e que o ponto exutório seja o local onde todas as águas saem da bacia Quando o divisor segue um aumento de altitude corta as curvas de níveis por sua parte convexa e quando o divisor segue um decréscimo de altitude corta as curvas de níveis por sua parte côncava Essa orientação leva em consideração a topografia do terreno para garantir que o divisor de águas siga as características naturais do relevo Esses fundamentos técnicos garantem uma delimitação precisa e consistente da bacia hidrográfica levando em consideração tanto os aspectos físicos do terreno quanto as características hidrológicas da região O resultado desse processo fornece uma base sólida para estudos posteriores gestão de recursos hídricos e análises ambientais na área de estudo Figura 2 Delimitação da bacia hidrográfica manual no software QGIS Fonte Autor 2024 11 Delimitação da Bacia Hidrográfica Automática O processo de delimitação da bacia hidrográfica foi executado no ambiente do QGIS utilizando a extensão do GRASS e envolveu várias etapas técnicas para obter resultados precisos Primeiramente foi empregada a ferramenta rfilldir para corrigir as imperfeições do mapa e definir a direção de fluxo na região Isso é crucial para estabelecer como a água flui naturalmente no terreno identificando os pontos de convergência e divergência Em seguida a ferramenta rwatershed foi aplicada permitindo a definição da rede de drenagem da bacia hidrográfica Essa etapa é fundamental para identificar as áreas onde a água escoa para dentro da bacia Posteriormente a ferramenta rwateroutlet foi utilizada para especificar o ponto de exutório da bacia ou seja o local onde a água flui para fora da área de estudo Isso delimitou a área total de drenagem da bacia hidrográfica Por fim a ferramenta rstreamextract foi empregada para identificar e criar os cursos de água desejados dentro da bacia Essa etapa permitiu a geração dos cursos dágua que compõem a rede hidrográfica da região auxiliando na análise e no mapeamento detalhado dos recursos hídricos Figura 3 Delimitação da bacia hidrográfica automática Fonte O autor 2024 12 HIERARQUIZAÇÃO DA REDE FLUVIAL DA BACIA HIDROGRÁFICA Método do Strahler A classificação dos rios pelo método de Strahler reflete o grau de ramificação ou bifurcação dentro de uma bacia hidrográfica Neste modelo atribuise um número de ordem a cada curso de água sendo classificadas como curso de água de 1º ordem aqueles que não apresentam afluentes A linha de água formada pela junção de duas linhas de água com a mesma ordem tornará uma ordem maior em um A linha de água formada pela junção de duas linhas de águas de ordens diferentes tornará a ordem maior das duas Assim a junção de um rio de ordem n com um rio de ordem n 1 dá lugar a um rio de ordem n 1 Para hierarquizar a rede fluvial na bacia hidrográfica manual foi utilizada a ferramenta Feições através de traço livre em que foram demarcados os rios de cada ordem manualmente Figura 4 Bacia Manual Hierarquização da rede fluvial pelo Método de Strahler Fonte A autora 2024 13 Figura 5 Bacia automática Hierarquização da rede fluvial pelo Método de Strahler Fonte A autor 2024 ÍNDICES FÍSICOS Áreas das Bacia A Para obter a área da bacia hidrográfica manual e automática foi utilizada a própria tabela de atributos do shapefile utilizando a calculadora de campo foi selecionada a função área A área total da bacia hidrográfica manual obtida foi de 1967384 km2 já para a bacia hidrográfica automática a área total obtida foi de 2016041 km2 Onde foi perceptível uma diferença entre as bacias Ativando ambas as camadas em conjunto é possível ver essa diferença Comprimento do rio principal L Após escolhido o rio principal dentro da bacia utilizouse a ferramenta feições através do traço livre e selecionouse cada fragmento do rio manualmente Então utilizamos a tabela de atributos e aplicamos a função length Que nos retorna o comprimento somando 14 dos fragmentos do rio o qual foi obtido o valor de 101513km para a bacia manual e 105086km para a bacia automática Perímetro total da bacia P O cálculo do perímetro total da bacia hidrográfica manual e automática seguiu o mesmo procedimento utilizado para o cálculo da área da bacia após abrir a calculadora de campo na tabela de atributos foi escolhida a função permiter Assim o perímetro total da bacia hidrográfica manual foi 21655 km já para a automática o perímetro encontrado foi de 36678 km CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA Largura Média da Bacia B O cálculo da largura média da bacia é obtido dividindose a área da bacia A pelo comprimento do seu rio principal L Sendo assim utilizando a seguinte equação B A L Temse para a bacia hidrográfica manual 194 km e para a bacia automática 192 km Fator da forma da bacia F O cálculo do fator de forma da bacia hidrográfica kf é definido pela relação entre a largura média da bacia e o comprimento do rio principal Assim com a fórmula Kf B L É encontrado para a bacia manual o valor de 019 já para a bacia automática é encontrado o valor de 018 Índice de compacidade Kc O índice de compacidade é a relação entre o perímetro da bacia e o perímetro de um círculo de mesma área que a bacia Possui a seguinte fórmula 15 O Kc será sempre um valor maior que 1 quanto menor o Kc mais circular é a bacia Uma bacia será mais suscetível a enchentes mais acentuadas quando seu Kc for mais próximo da unidade Para a bacia manual o valor obtido foi de 137 já para a automática foi de 229 Densidade de rios Dr A densidade dos rios é a relação existente entre o número de rios cursos de água e a área da bacia hidrográfica Dr N A Onde N é o número total de rios ou cursos dágua e A é a área da bacia considerada A densidade de rios é importante pois representa matematicamente a capacidade que a bacia tem de gerar novos cursos de água A tabela mostra a quantidade de rios pertencentes a cada ordem da bacia manual e automática para a contagem de rios na bacia manual foi utilizada a tabela de atributos e para a bacia automática os rios foram contados manualmente Tabela 1 Número de rios pertencente a cada ordem Bacia Manual Bacia Automática F onte Autor 2024 Sendo assim utilizandose a fórmula citada acima é encontrado para a bacia manual o Dr igual a 004 já para a automática é encontrado um Dr de 024 473 79 Total 1 2 0 5 4 1 4 21 3 3 13 2 15 2 315 60 1 Número de rios Ordem 16 Densidade de drenagem Dd A densidade de drenagem é uma boa indicação do grau de desenvolvimento de um sistema de drenagem ou seja fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia é expressa pela relação entre o somatório dos comprimentos de todos os cursos dágua de uma bacia e a área total da bacia sendo considerada então a seguinte fórmula Dd Lt A A densidade de drenagem representa relação inversa com o comprimento dos rios pois quanto mais aumenta o valor numérico da densidade há diminuição do tamanho dos cursos dágua Para esse cálculo havia sido utilizada a calculadora de campo na tabela de atributos com a função lenght utilizandose a fórmula citada é encontrado para a bacia manual o Dd igual a 025 já para a automática é encontrado um Dd de 067 LEIS DE HORTON As leis de Horton analisam as características da composição fluvial mostrando que certas características das bacias se apresentam de maneira constante As Leis de Horton são Lei de Número de Canais Lei de Comprimento de Canais Lei de declividade e Lei de Área da Bacia de Canais Podemse observar suas características na tabela abaixo 17 Tabela 2 Leis de Horton 1945 Fonte Associação Brasileira de Recursos Hídricos 2017 Primeira Lei de Horton Lei de Número de Canais A primeira Lei de Horton 1945 estabelece que o número de canais das várias ordens que constitui uma bacia de drenagem segue aproximadamente uma série geométrica inversa na qual o primeiro termo da sequência é a primeira ordem Assim o número de canais de uma dada bacia decresce das ordens inferiores para as superiores Amparada em tal lei a Relação de Bifurcação Rb representa a razão entre o número de canais de uma dada ordem Nu e o número de segmentos da ordem imediatamente superior sendo expresso pela fórmula Rb Nu Nu1 Tabela 3 Relação de Bifurcação da bacia manual Ordem Número de rios Taxa de Bifurcação Rb 1 60 4 2 15 5 3 3 3 4 1 Média 3 Fonte Autor 2024 Tabela 4 Relação de Bifurcação da bacia automática 18 Ordem Número de rios Taxa de Bifurcação Rb 1 315 239 2 132 629 3 21 525 4 4 4 5 1 Média 359 Fonte Autor 2024 Segunda Lei de Horton Lei de Comprimento de Canais A segunda Lei de Horton 1945 determina que o comprimento médio dos canais das várias ordens que compõem uma bacia hidrográfica segue aproximadamente uma série geométrica direta sendo o primeiro termo da sequência os canais de primeira ordem Sendo assim de forma inversa em relação ao sentido de aumento do número de segmentos e declividade dos canais o comprimento tende a ser maior nas ordens superiores em relação aos canais de ordens inferiores Portanto a Relação do Comprimento Médio dos Canais Rlm expressa a razão existente entre o comprimento médio dos canais de determinada ordem Lmu e o comprimento médio dos canais de ordem imediatamente inferior Lmu1 Rlm Lmu Lmu1 Devido ao erro em se calcular o comprimento de canais na bacia hidrográfica automática no QGIS o cálculo da Segunda Lei de Horton para a bacia automática foi impossibilitado Tabela 5 Relação do Comprimento Médio dos Canais da bacia manual Bacia Manual Ordem Número de rios Comprimento médio km Relação do Comprimento Médio dos Canais 1 60 402 247 2 15 992 1048 3 3 104 736 4 1 7655 Média 2522 272 19 Fonte Autor 2024 Tabela 5 Relação do Comprimento Médio dos Canais da bacia automática Bacia Automática Ordem Número de rios Comprimento médio km Relação do Comprimento Médio dos Canais 1 315 195 126 2 132 245 556 3 21 1363 099 4 4 1347 554 5 1 7465 Média 2123 267 Fonte Autor 2024 CURVA HIPSOMÉTRICA A curva hipsométrica representa graficamente o relevo da bacia hidrográfica A curva mostra a percentagem da área de drenagem que existe acima ou abaixo das várias elevações da bacia e para a determinação da curva é aplicado o mapa topográfico curvas de nível No eixo vertical são representadas as cotas geralmente em metros e no eixo horizontal o percentual acumulado da área total correspondente a cada cota Para a determinação da curva hipsométrica foi utilizada a ferramenta Curvas Hipsométricas onda foi selecionado a camada raster MDE para analisar e a camada do limite sendo escolhido utilizar percentagem da área ao invés de um valor absoluto Os dados obtidos foram exportados para Microsoft Excel tanto para a bacia manual quanto para a automática esse histograma pode ser visto nas tabelas abaixo As curvas hipsométricas geradas no Microsoft Excel para a bacia hidrográfica manual e automática podem ser vistas nas Figuras 6 e 7 20 Figura 6 Curva hipsométrica da bacia manual Fonte Autor 2024 Figura 7 Curva Hipsométrica da bacia automática Fonte Autor 2024 21 CURVA COM O PERFIL DO RIO E DECLIVIDADE MÉDIA E TOTAL Curva com o perfil Para traçar a curva com o perfil do rio foi necessário utilizar o Plugin Profile Tool onde foi adicionado o layer MDE sem depressão e o layer do rio principal da bacia gerando assim automaticamente os gráficos para bacia manual e automática As curvas com os perfis do rio podem ser vistas nas figuras abaixo Figura 8 Curva com o perfil do rio principal da bacia manual Fonte A autora 2024 22 Figura 9 Curva com o perfil do rio principal da bacia automática Fonte A autor 2024 Declividade média e total A declividade de um rio tem relação com a velocidade de escoamento do canal Assim quanto maior a declividade maior será a velocidade de escoamento e mais pronunciados e estreitos serão os hidrogramas das enchentes A declividade total é igual à diferença das cotas dH já a declividade média Dm é dada pela fórmula Dm dH L Onde L representa o comprimento do rio principal Através das curvas com o perfil do rio é possível identificar a maior e menor cota do rio principal ainda utilizando o Plugin Profile Tools Sendo assim o rio principal da bacia manual possui a maior cota no valor de 9427 m e a menor cota em 46453 m já para a bacia automática os valores para cota máxima e mínima são 90681m e 46819 m respectivamente Para a declividade total foi obtido para a bacia manual o valor de 47817 m já para a bacia automática foi obtido o valor de 43862 m Utilizandose a fórmula para a declividade média o valor encontrado para a bacia manual é de 0030 mm e para a bacia automática foi encontrado 0026 mm ALTITUDE MÉDIA Hm E ALTITUDE MEDIANA Hm 23 Através do arquivo MDE usado no presente trabalho foi possível obter os valores de Altitude Média Hm e Altitude Mediana Hm da bacia analisada Para a bacia manual foi identificado um valor de Hm de 8599 m e Hm de 840m já para a bacia automática foi obtido um valor de Hm de 86097 m e Hm de 840m TEMPO DE CONCENTRAÇÃO Este é um parâmetro importante para controlar as vazões máximas uma vez que representa o tempo necessário para a chuva que cai no ponto mais distante do exutório escoar pelo mesmo Fórmula de Kirpich A fórmula de Kirpich é expressa pela seguinte relação tc 57 L3 ΔH0385 Onde tc é o tempo de concentração em minutos L é o comprimento do rio principal o ΔH a diferença de altitude entre a montante e o exutório Utilizando esta fórmula para o cálculo obtémse para a bacia manual o tempo de concentração de 94986 minutos e a bacia automática com tempo de concentração de 92238 minutos Fórmula de Picking Esta fórmula é expressa da seguinte maneira tc 53 L2 I13 Onde L é o comprimento do rio principal I é a declividade média do rio principal e tc o tempo de concentração em minutos Utilizando esta fórmula para o cálculo obtémse para a bacia manual o tempo de concentração de 60552 minutos e a bacia automática com tempo de concentração de 59063 minutos 24 Fórmula de Ven te Chow Á fórmula de Ven te Chow é expressa por tc 016 L064S032 Onde L representa o comprimento do rio principal em km o S a declividade média e tc o tempo de concentração em horas Utilizando esta fórmula para o cálculo obtémse para a bacia manual o tempo de concentração de 90743 minutos e a bacia automática com tempo de concentração de 88597 minutos MAQUETE DA BACIAS HIDROGRÁFICA Figura 10 Maquete eletrônica da bacia automática Fonte Autor 2024 25 Figura 11 Maquete eletrônica da bacia manual Fonte Autor 2024 RESULTADOS E DISCUSSÕES Tabela 7 Planilha resumo Parâmetro Shape Vetorial Modelo Digital de Elevação MDE Ordem de Strahler 4 5 Área de drenagem da bacia 1967284 km2 2016041 km2 Comprimento do rio principal 101513 km 105086 km Largura média da bacia 194 km 192 km Fator de forma 019 018 Índice de compacidade 137 223 Densidade de rios 004 024 1º Lei de Horton 3 359 2º Lei de Horton 272 267 Declividade média do curso dágua 000691mm 000798 26 Tempo de concentração Kirpich 94986 min 92238 min Tempo de concentração Picking 60552min 59097 min Tempo de concentração Ven te Chow 90743 min 88597 min Altitude média Hm 8599 m 86097 m Altitude mediana Hm 840 m 840 m Fonte Autor 2024 Apesar da bacia hidrográfica gerada pelo Modelo Digital de Elevação possuir um número significativamente maior de segmentos de rios do que a bacia hidrográfica delimitada manualmente a hierarquização fluvial pelo método de Strahler foi de 5º ordem para as duas delimitações Entretanto houve uma discrepância muito elevada no número total de rios Apesar de na ferramenta rwatershade utilizada para determinar a rede de drenagem ter sido testado diferentes valores de tamanho mínimo da bacia hidrográfica externa para ficar o mais parecido possível com a hidrografia da bacia ainda sim a delimitação automática gerou diversos cursos dágua a mais Os índices físicos da bacia manual e automática calculados ficaram próximos sendo possível apenas perceber maior diferença no perímetro do rio principal possivelmente devido a bacia gerada com o MDE possuir mais curvas e voltas comparada a bacia manual fazendo com que seu perímetro seja maior Os cálculos das características morfométricas da bacia também se mostraram semelhantes A bacia exibiu um baixo fator de forma sendo uma indicação de que a bacia não possui forma arredondada portanto tem uma tendência a ser mais alongada Assim há menor tendência de ocorrer chuvas intensas simultaneamente em toda sua extensão CONCLUSÃO Diante da análise da bacia hidrográfica apresentada neste estudo por diferentes formas com diversos cálculos e parâmetros assim como a geração de gráficos fica evidente a importância do estudo de uma bacia em todos os seus aspectos sendo imprescindível a utilização de softwares como o QGIS para a manipulação de dados e possível simulação da solução de problemas Analisando ambas as bacias hidrográficas geradas pelo método manual e automático é possível notar que a maioria dos parâmetros não apresentam grande discrepância entre si 27 apesar de a bacia gerada automaticamente possuir segmentos de fluxo significativamente mais numerosos As duas bacias hidrográficas são semelhantes visualmente quando comparadas entre si entretanto os cursos dágua diferem quando comparados entre si Portanto o método mais adequado para delimitação da bacia neste caso seria o manual 28 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CARDOSO Christiany Araujo DIAS Herly Carlos Teixeira SOARES Carlos Pedro Boechat MARTINS Sebastião Venâncio CARACTERIZAÇÃO MORFOMÉTRICA DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DEBOSSAN NOVA FRIBURGO RJ Sociedade de Investigações Florestais Viçosa Mg v 30 n 2 p 241248 2006 Disponível em httpswwwscielobrjrarvacXmkNxXThc8ksdjWwFM6vNtformatpdflangpt Acesso em 21 maio 2022 ANNENBERG Priscila Rio dos Cedros rede de avaliação e de captação para implementação dos planos diretores participativos Rio dos Cedros Furb 2008 32 p CAMANA Jheini Cristina MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO APLICAÇÕES EM BACIAS HIDROGRÁFICAS 2016 49 f TCC Graduação Curso de Engenharia Ambiental Universidade Tecnológica Federal do Paraná Medianeira 2016 Referência CARVALHO Daniel Fonseca de SILVA Leonardo Duarte Batista da Capítulo 3 Bacia Hidrográfica In CARVALHO Daniel Fonseca de Hidrologia Rio de Janeiro Science 2006 p 1532 ARROS Luciana Lira Análise morfométrica automatizada para bacia do rio Maranhão In ANAIS XIV SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO 14 2009 Natal Anais Brasília Inpe 2009 p 46554661 Disponível em httpmartesidinpebrcoldpiinpebrsbsr8020081117171147doc46554661pdf Acesso em 26 maio 2022 LIMA Walter de Paula Capítulo 4 Análise física da bacia hidrográfica In LIMA Walter de Paula HIDROLOGIA FLORESTAL APLICADA AO MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS Piracicaba Isbn 2008 p 5069 Disponível em httpsengflorestalwebnodecombrfiles200000001e7c75e8c14Apostila hidrologiaNOVA2008pdf Acesso em 18 maio 2022 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL ENS7013 HIDROLOGIA ANÁLISE MORFOMÉTRICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS Neste trabalho você irá receber o exutório de uma Bacia Hidrográfica BH conforme está apresentado na Tabela 1 A partir deste exutório e com o uso de diversas bases de dados iremos delimitar e analisar as características morfométricas da BH Datas Importantes 29042024 Entrega do Trabalho e Maquete 06052024 Recebimento das correções do Trabalho 13052024 Entrega do Trabalho corrigido e Vídeo Carta Resposta Importante será descontado 1 ponto por hora de atraso Tabela 1 Distribuição e informações das bacias hidrográficas Matrícula Código da Estação Bacia Coordenadas do Exutório Área km² Longitude Latitude 20103030 60010000 465508 188411 275893 18200448 60490000 476678 159478 213340 20206355 60650000 491964 166811 283186 21101979 60750000 502894 170792 263711 19203181 60850000 491803 193597 244887 19202557 60940000 520964 185161 309132 21105496 61012000 443269 214925 205542 19100562 61107000 442333 211222 269885 20204486 61305000 457089 222508 278277 22100656 62615000 469864 227081 218847 23250771 63250000 535711 193775 289683 19250239 63950010 545072 209942 251949 16205049 64075000 483897 235639 247574 17100561 64360000 4995 237667 201855 22102516 64382000 5045 234 263906 20103039 64652000 514822 241058 264833 22100662 64775000 527028 247486 252218 21100459 64810000 531331 239167 204602 19200468 64815000 533167 241331 295225 20203642 65025000 495133 256003 231452 17105282 65095000 496036 262156 258263 Matrícula Código da Estação Bacia Coordenadas do Exutório Área km² Longitude Latitude 18200467 65815050 518189 255383 221565 18204974 70200000 503019 284394 276801 20250399 72630000 518853 277067 280437 21202156 74370000 536444 273328 201837 21100463 75295000 543308 283897 216621 20103814 76100000 543422 295561 276372 ROTEIRO DO TRABALHO 1 Crie uma pasta no disco local C do computador com o título AnaliseBHNomeSobrenome Todos os arquivos gerados durante a utilização do QGIS devem ficar salvos nesta pasta é obrigatório a entrega dessa pasta zipada 2 Crie um projeto no QGIS com o título AnaliseBHNomeSobrenome o projeto deve ser salvo na pasta AnaliseBHNomeSobrenome 3 Faça o download dos dados de Altimetria e salveos na pasta AnaliseBHNomeSobrenome 4 Estime a área da bacia A o comprimento do rio principal L e o perímetro total da bacia P 5 Estime a largura média da bacia B o fator da forma da bacia F e o índice de compacidade Kc 6 Estime a densidade de rios Dr e a densidade de drenagem Dd 7 Elaborar a curva hipsométrica da BH e calcular a altitude média Hm altitude mediana Hm da BH 8 Elaborar a curva com o perfil do rio principal gráfico altitude x comprimento e determinar a declividade total Dt do rio principal 9 Estimar o tempo de concentração Tc da BH utilizando as equações de Kirpich de Picking e de Ven te Chow 10 Calcular e confirmar graficamente as Leis de Horton 11 Elaborar uma tabela resumo Tabela 2 com todos os resultados 12 Fazer uma maquete da BH 13 Fazer um vídeo explicando o trabalho e as correções realizadas após a primeira avaliação máx 7 min mostrando o que foi feito no QGIS em cada item Fazer upload do vídeo no YouTube e o link deve estar no relatório Dividir o vídeo em time stamps 14 Todos os passos do trabalho devem ser feitos para dois cenários 1 delimitação manual da BH utilizando os dados vetoriais e 2 delimitação automática da BH utilizando dados raster Assim será possível comparar os dois métodos Bacia Manual Vetor Todos passos do roteiro devem ser aplicados utilizando a delimitação manual da BH com os dados vetoriais Para delimitar a BH manualmente o MDT do SRTM será utilizado para gerar as curvas de nível necessárias para a delimitação da BH juntamente com os rios obtidos no HydroRIVERS Bacia Automática Raster Todos os passos do roteiro devem ser aplicados utilizando a delimitação automática da BH com os dados raster O MDT do SRTM será utilizado na delimitação da BH e na geração dos rios Para este caso devese testar pelo menos 3 três valores de limiar para formação de um rio e o melhor deve ser adotado para o cálculo das características morfométricas ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO 1 Introdução Descrever a importância do estudo de BH e objetivo do trabalho 2 Metodologia Apresentar a área de estudo figura de localização Explicar sucintamente como as análises foram conduzidas A metodologia deve ser explicada de maneira técnica Por exemplo não é necessário adicionar o relatório detalhes de quais funções do software foram utilizadas em cada etapa OBS não misturar os resultados com os métodos eles devem ser apresentados separadamente no próximo tópico 3 Resultados Apresentar os resultados encontrados com a metodologia proposta e suas limitações Os resultados devem ser apresentados por meio de figuras e tabelas e devem ser discutidos 4 Conclusão Aqui devem ser apresentados os resultados mais relevantes encontrados durante a análise Tabela 2 Exemplo de tabela resumo dos resultados Coordenadas do Exutório devem ser apresentadas utilizando todas as casas decimais AQUISIÇÃO DOS DADOS A Primeira etapa do trabalho é a obtenção dos dados A execução deste trabalho depende da utilização de dados altimétricos ie elevação curvas de nível e da hidrografia ALTIMETRIA Serão utilizados dados altimétricos obtidos pela missão espacial da NASA Shuttle Radar Topography Mission SRTM O propósito da missão SRTM foi atuar na produção de um banco de dados digitais para todo o planeta necessários na elaboração de um Modelo Digital do Terreno MDT Estes dados estão disponíveis no link httpwwwwebmapitcombrinpetopodata resolução espacial de 30m Nesta ferramenta webmapping o objetivo é facilitar o download de dados SRTM NASA 2000 do projeto TOPODATA INPE 2008 aos usuários de SIG e estimular a aplicação destas informações em diversas áreas como florestal agricultura e meio ambiente Parâmetro Unidade Vetorial Manual Matricial Raster Coordenadas Exu Ordemm Strahler Limiar A km² P L B F kmkm² Kc kmkm² Dr rioskm Dd rioskm² Hm m Hm m Kirpich Piecking Ven the Cho 1 LH 2 LH 3 LH 4 LH km h HIDROGRAFIA A hidrografia está disponível no HydroSHEDSHydroRIVERS O HydroRIVERS é uma base de dados globais de rios em que foram vetorizados todos os rios para bacias com área de pelo menos 10 km² ou então com vazão de pelo menos 01 m³s Estes rios foram gerados a partir de um MDT da HydroSHEDS com resolução de espacial de 450m células de 450m x 450m Para baixar os dados devemos seguir os seguintes passos acessar o site do HydroSHEDS link httpswwwhydroshedsorg Products parte superior da página HydroRIVERS parte superior da página baixar o arquivo no formato Shapefile para a América do Sul