Universidade Federal da ParabaCentro de Tecnologia

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA URBANA- MESTRADO

MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO NA IDENTIFICAO DE REAS COM RISCO DE

INUNDAO E EROSO NA BACIA DO RIO CUI

Por

LEONARDO PEREIRA E SILVA

Dissertao de Mestrado apresentada Universidade Federal da Paraba para obteno do grau de Mestre

Joo Pessoa - Paraba Fevereiro 2007

MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO NA IDENTIFICAO DE REAS COM RISCO DE

INUNDAO E EROSO NA BACIA DO RIO CUI

Universidade Federal da ParabaCentro de Tecnologia

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA URBANA- MESTRADO

MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO NA IDENTIFICAO DE REAS COM RISCO DE

INUNDAO E EROSO NA BACIA DO RIO CUI

Dissertao de mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Urbana da Universidade Federal da Paraba, como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre.

Leonardo Pereira e Silva

ORIENTADOR: Prof. Dr. Celso Augusto Guimares Santos

Joo Pessoa - Paraba Fevereiro 2007

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARABA

Reitor Rmulo Soares Polari

Vice-reitor Maria Yara C. Matos

Coordenador do PPGEU: Dr. Celso Augusto Guimares Santos

Permitida a cpia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte O autor

S 586 m Silva, Leonardo Pereira e Modelagem e Geoprocessamento na identificao de

reas com risco de inundao e eroso na bacia do Rio Cui /Leonardo Pereira e Silva - Joo Pessoa, 2007.

114p. :il Orientador: Celso Augusto Guimares Santos. Dissertao (Mestrado em Engenharia Urbana).

UFPB/CT. 1. Modelagem . 2. Geoprocessamento. 3. Eroso. 4.

Inundao. 5 Deslizamento.

UFPB/BC CDU:621.7.04(043)

LEONARDO PEREIRA E SILVA

MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO NA IDENTIFICAO DE REAS COM RISCO DE

INUNDAO E EROSO NA BACIA DO RIO CUI

Dissertao apresentada e aprovada, como requisito parcial para a obteno do grau de Mestre no Curso de Ps-Graduao em Engenharia Urbana da Universidade Federal da Paraba, pela seguinte comisso examinadora: APROVADA EM: ___/___ /___

BANCA EXAMINADORA:

____________________________________________________ Prof. Dr. Celso Augusto Guimares Santos - UFPB

(Orientador)

____________________________________________________ Prof. Dr. Eduardo Rodrigues Viana de Lima - UFPB

(Examinador Interno)

___________________________________________________ Prof. Dr. Vajapeyam Srirangachar Srinivasan - UFCG

(Examinador Externo)

DEDICATRIA Aos meus pais, Jos Maia e Ivonete, pela

grande contribuio: a minha existncia,

e pela dedicao, amor e confiana que

sempre depositaram em mim.

Ao meu irmo Luciano, pelo apoio que

sempre foi oferecido.

Ao meu av (in memoriam), pelo apoio e

por sempre confiar em mim e alegra-se

pelos ttulos obtidos, pois sempre passou

coragem e uma lio de vida: nunca

desistir!

AGRADECIMENTOS

Em primeiro a Deus, guia de luz e orientador do meu caminhar e das minhas conquistas.

Aos meus pais Jos Maia e Ivonete e ao meu irmo Luciano, pela credibilidade, esperana depositada em mim, pelo carinho e incentivo durante estes dois anos.

A minha noiva, NADJACLEIA VILAR ALMEIDA, companheira e amiga pela inestimvel e essencial ajuda nos trabalhos de campo, na formatao e nas diversas discusses que enriqueceram este trabalho. E acima de tudo pela pacincia e compreenso nestes dois anos.

Ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Urbana PPGEU/CT/UFPB, em particular, ao Coordenador Prof. Dr. Celso Augusto Guimares Santos. A todos os professores do PPGEU pela oportunidade de realizao deste curso e pelas contribuies imensurveis ao meu aprendizado. Em especial ao meu orientador Celso Augusto Guimares Santos por ter confiado em mim, por toda ateno, pacincia e ajuda durante todo o curso. Ao professores Dr. Eduardo Rodrigues Viana de Lima e Dr. Vajapeyam Srirangachar Srinivasan pela valiosa colaborao e por suas presena como membros da banca. A meu amigo Richarde Marques pelo incentivo em todo momento e pelas discusses valiosas sobre hidrologia, modelos hidrossedimentolgicos e SIG. Aos meus amigos e companheiros de jornada Yves, Paulo Falcone, Wamberto, Layse, Francisco, Fernanda, Mrcio e em especial a Paulo Srgio que contribuiu para realizao deste trabalho e pela convivncia afetiva que pude desfrutar. A Manoel Dur e Lutigard Padilha da Defesa Civil do municpio de Joo Pessoa pelos dados sobre reas de riscos, ao LEPAN pelo apio em equipamentos e ao Srgio Rosim (INPE) e Prof.Dr.Pedro Vianna (LEPAN) pelas discusses sobre processos de mancha de inundao. Agncia Executiva de Gesto das guas do Estado da Paraba AESA pelas informaes pluviomntricas e ao Dr. Carl Unkrich do Southwesth Watershed Research Center EUA, por fornecer o programa fonte utilizado no estudo e Srgio Ricardo e Joo Dantas do Laboratrio de Mecnica dos Solos do CT pela realizao dos testes de impermeabilidade. Ao CT-Hidro/MCT/CNPq pela bolsa de estudo disponibilizada, sem a qual a realizao deste trabalho estaria comprometida. A todos que direta ou indiretamente contriburam com este trabalho. MEU MUITO OBRIGADO!!

Bendita seja, pois, gua divina

que fecunda, consola, dessedenta, purifica,

e que, desde pequenina,

feita gota de orvalho,

mata a sede das plantas entreabertas

e prepara o festivo esplendor da primavera...

e que, nascida em pncaros da serra

vem de to alto, procurando sempre ter

um fim de plancie e de humildade

at perder, na ltima renncia,

o nome de batismo de seus rios

para ficar annima nos mares.

(Raul Machado)

RESUMO SILVA, Leonardo Pereira e. Modelagem e geoprocessamento na identificao de reas com risco de inundao e eroso na bacia do rio Cui. Joo Pessoa: PPGEU/CT/UFPB, 2007. O presente trabalho apresenta um estudo com o objetivo principal de identificar reas sujeitas inundao, eroso e deslizamento na bacia do rio Cui, atravs do uso de tcnicas de geoprocessamento e modelagem hidrossedimentolgica. A bacia do rio Cui est localizada na microrregio do litoral sul paraibano e na messorrregio da Mata Paraibana, abrangendo completamente oito bairros do municpio de Joo pessoa e 13 bairros parcialmente. Limita-se ao norte com a bacia do rio Jacarap, ao sul com a bacia do rio Gramame, a oeste com o conjunto Habitacional Ernany Stiro e a leste com o Oceano Atlntico; a bacia do rio Cui possui uma rea de aproximadamente 40 km2. Para a obteno do mapa do uso adequado do solo, foram integrados os mapas de inundao, produo de sedimentos, impermeabilizao e deslizamento, e para a confeco de um mapa sntese das variveis encontradas no decorrer do trabalho, foram definido cinco cenrio de riscos para a bacia do rio Cui: R5 Cenrio de risco muito alto, R4 Cenrio de risco alto, R3 Cenrio de risco mdio, R2 Cenrio de risco baixo e R1 Cenrio sem risco. Foi realizado um cruzamento entres os temas, para isso foi utilizada a lgebra booleana envolvendo as operaes de unio e de intercesso. Este mapa foi dividido em cinco setores, diferenciados pelo grau de risco. O cenrio R1 com 30,24 km2, cerca de 75,64% do total da bacia, mostra que a maior parte da bacia se encontra com reas sem risco algum. Para o cenrio R2, foi mensurada uma rea de 2,45 km2 representando cerca de 6,13% de toda bacia. Com 3,61% de toda a bacia com uma rea de 1,44 km2, o cenrio R3. De acordo com anlise realizada no SIG, o cenrio R4 tem uma rea de 0,04 km2, isso equivale a 0,09% do valor total da bacia. Finalmente, sendo a ltima categoria analisada, o cenrio R5 com uma rea de 5,81 km2, representa 14,54% da rea estudada. O trabalho mostrou uma proposta de adequao do uso e ocupao do solo tomando como bases as variveis de risco, tais como, risco inundao e deslizamento e, conseqentemente, impermeabilizao e eroso, com cinco cenrios de riscos, o R1 como o menos problemtico e o R5 como o mais problemtico. Pela anlise realizada no trabalho. Recomenda-se que: o cenrio R5 seja rea de recuperao urbana, onde os problemas encontrados foram impermeabilizao, eroso, inundao e deslizamento; o cenrio R4 seja uma rea de recuperao ambiental, pois os problemas encontrados foram de deslizamento e impermeabilizao; o cenrio R3 seja rea de reestruturao urbana, com problemas de deslizamento, eroso e impermeabilizao; o cenrio R2 seja uma rea de conservao ambiental, pois o problema encontrado o de deslizamento; e o cenrio R1 seja rea de ocupao dirigida e desenvolvimento econmico compatvel. Palavras-chave: Modelagem, Geoprocessamento, Eroso, Inundao, Impermeabilizao e Deslizamento.

ABSTRACT

SILVA, Leonardo Pereira e. Modeling and geoprocessing in identification of areas with flood and erosion risk in Cui River Basin. Joo Pessoa: PPGEU/CT/UFPB, 2007. The present work presents a study with the main objective to identify areas subject to flood, erosion and sliding in the Basin of Cui River, through geoprocessing and runoff-erosion modeling techniques. Cui river basin is located in the micro-region of southern coastal area of Paraba state and in the mesoregion of Paraba forest, including completely eight districts of Joo Pessoa city and partially 13 ones. It is limited to the North with Jacarap river basin, to the South with Gramame river basin, to the West with a habitation group called Ernany Stiro and to the East with Atlantic Ocean; Cui river basin has an area around 40 km2. In order to obtain the map of surface appropriate use, the maps of flood, sediment yield, surface imperviousness and land slide were integrated, and in order to make a summary map of the variants found during this study, five risk scenarios were defined to Cui river basin: risk scenario R5 set as very high, risk scenario R4 set as high, risk scenario R3 set as medium, risk scenario R2 set as low and risk scenario R1 set as non-risk. It was made a crossing among the themes, thus the Boolean expression for comparison was used involving space attributes, such as union and intersection operations. This map was divided in five sectors, which were differentiated by the risk degree, the scenario R1 with 30.24 km, around 75.64% of the basin, shows that most part of the basin has no risk at all. For the scenario R2, an area of 2.45 km was measured, which is about 6.13% of the basin, and the scenario R3 represents 3.61% of the basin with an area of 1.44 km. According to the analysis accomplished in SIG, the scenario R4 has an area of 0.04 km, which is equal to 0.09% of the basin. Finally, the last analyzed category, scenario R5, presented an area of 5.81 km, which represents 14.54% of the studied area. The work showed a proposal for adaptation of surface use and occupation taking as basis the risk variants, such as, risk to flood and land slide and, consequently, impermeabilization and erosion, with five risk scenarios, R1 as the least problematic and R5 as the most problematic ones. According to the analysis accomplished in this work, it is recommended that: scenario R5 is area for urban recovery, where the found problems were imperviousness, erosion, flood, and land slide; scenario R4 is an area for environmental recovery, due to the found problems about land slide and surface imperviousness; scenario R3 is an area for urban restructuring, with problems about land slide, erosion and surface impermeabilization; scenario R2 is an area for environmental conservation, due to the found problem about land slide; and scenario R1 is an area for designed occupation and compatible economical development. Keywords: Modeling, Geoprocessing, Erosion, Flood, Imperviousness and Sliding

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS RESUMO ABSTRACT 1 INTRODUO ......................................................................................................14

1.1 APRESENTAO ........................................................................................14 1.2 INTRODUO .............................................................................................15 1.3 JUSTIFICATIVA ..........................................................................................16 1.4 OBJETIVOS GERAL E ESPECFICOS.......................................................18

2 FUNDAMENTAO TERICA.........................................................................20 2.1 A BACIA HIDROGRFICA COMO UNIDADE DE PLANEJAMENTO.20 2.2 USO E COBERTURA DO SOLO NA PROBLEMTICA DO

CRESCIMENTO URBANO DESORDENADO ........................................................21 2.2.1 Impermeabilizao ...............................................................................22 2.2.2 Eroso...................................................................................................23 2.2.3 Deslizamentos ......................................................................................24 2.2.4 Enchente e Inundao...........................................................................25

2.3 O USO DE MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO COMO UMA FERRAMENTA DE TOMADA DE DECISO ........................................................27

2.3.1 Modelos Hidrolgicos ..........................................................................27 2.3.2 Geoprocessamento ...............................................................................30

3 MATERIAL E MTODO .....................................................................................35 3.1 CONCEPO DO MTODO PROPOSTO.................................................35 3.2 MAPEAMENTO DOS ASPECTOS FSICOS E USO DO SOLO...............37

3.2.1 Definio do SPRING..........................................................................37 3.2.2 Mapeamento .........................................................................................38

3.3 MODELO NUMRICO DO TERRENO......................................................41 3.4 GRAUS DE IMPERMEABILIDADE DO SOLO ........................................43

3.4.1 lgebra de Mapas com Programao em LEGAL...............................43 3.4.2 Ponderao de Solos.............................................................................44 3.4.3 Ponderao do Uso do Solo .................................................................49 3.4.4 Ponderao do Adensamento Urbano ..................................................50 3.4.5 Mapa dos Graus de Impermeabilizao ...............................................51

3.5 SIMULAES HIDROSSEDIMENTOLGICA E ACOPLAMENTO DA MODELAGEM AO SIG.............................................................................................53

3.5.1 Definio do Modelo Kineros ..............................................................53 3.5.2 Discretizao ........................................................................................58 3.5.3 Espacializao da Modelagem no SIG.................................................59

3.6 REAS COM RISCOS DE INUNDAO..................................................60 3.7 DESLIZAMENTO NA BACIA ....................................................................61 3.8 USO ADEQUADO DO SOLO NA BACIA .................................................62

4 LOCALIZAO E CARACTERIZAO DA REA DE ESTUDO .............66 4.1 BACIA HIDROGRFICA DO RIO CUI ..................................................66

4.2 ASPECTOS FSICOS DA BACIA DO RIO CUI ......................................67 4.2.1 Aspectos Geolgicos ............................................................................67 4.2.2 Aspectos da Compartimentao Geomorfolgica................................68 4.2.3 Aspectos de Solos.................................................................................69 4.2.4 Aspectos Hidrogrficos ........................................................................71 4.2.5 Aspectos Climticos.............................................................................72 4.2.6 Uso Atual do Solo ................................................................................73 4.2.7 Adensamento Urbano...........................................................................74

4.3 FEIES DO RELEVO DA BACIA DO RIO CUI ..................................75 4.3.1 Mapa de Sombras .................................................................................75 4.3.2 Declividade...........................................................................................76 4.3.3 Exposio ou Aspecto da Superfcie....................................................77 4.3.4 Hipsomtria ..........................................................................................78 4.3.5 Visualizao 3D ...................................................................................79 4.3.6 Perfis Transversal e Longitudinal ........................................................80

5 RESULTADOS .......................................................................................................82 5.1 GRAUS DE IMPERMEABILIDADE DO SOLO ........................................82 5.2 ESPACIALIZAO DAS SIMULAES HIDROSSEDIMENTO-

LGICAS....................................................................................................................84 5.3 REAS COM RISCOS DE INUNDAO..................................................92 5.4 RISCOS DE DESLIZAMENTO NA BACIA ...............................................94 5.5 USO ADEQUADO DO SOLO NA BACIA .................................................95

6 CONCLUSES E RECOMENDAES ............................................................98 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................102 APNDICE ...............................................................................................................108

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 - O MODELO DENTRO DAS FASES DE UM ESTUDO .....................30

FIGURA 2.2 - SIG COMO SISTEMA DE APOIO A DECISO.................................32

FIGURA 3.1 - FLUXOGRAMA DA METODOLOGIA...............................................36

FIGURA 3.2 - REPRESENTAO DO RELEVO DA BACIA EM GRADE

RETANGULAR E TRIANGULAR................................................................................41

FIGURA 3.3 - ESTRUTURA DA LINGUAGEM LEGAL EM FLUXOGRAMA ......44

FIGURA 3.4 - PONDERAO DOS SOLOS COM LINGUAGEM LEGAL.............49

FIGURA 3.5 - PONDERAO DO USO DO SOLO COM LINGUAGEM LEGAL .50

FIGURA 3.6 - PONDERAO DO ADENSAMENTO URBANA COM

LINGUAGEM LEGAL...................................................................................................51

FIGURA 3.7 - OVERLAY COM LINGUAGEM LEGAL .............................................52

FIGURA 3.8 - DISCRETIZAO DA BACIA DO RIO CUI EM PLANOS E

CANAIS ..........................................................................................................................58

FIGURA 3.9 - REPRESENTAO ESQUEMTICA DA DISCRETIZAO DA

BACIA DO RIO CUI EM PLANOS E CANAIS ........................................................59

FIGURA 3.10 - ARRANJO ENTRE CENRIOS.........................................................63

FIGURA 4.1 - LOCALIZAO DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO CUI.......66

FIGURA 4.2 - FEIES GEOLGICAS DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO

CUI ...............................................................................................................................67

FIGURA 4.3 - FEIES GEOMORFOLOGICAS DA BACIA HIDROGRFICA DO

RIO CUI .......................................................................................................................68

FIGURA 4.4 - FEIES DOS SOLOS DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO CUI

.........................................................................................................................................70

FIGURA 4.5 - REDE DE DRENAGEM DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO

CUI ...............................................................................................................................71

FIGURA 4.6 - ISOIETAS NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO CUI EM 1994 A

2004 .................................................................................................................................72

FIGURA 4.7 - USO E OCUPAO DO SOLO DA BACIA DO RIO CUI..............73

FIGURA 4.8 - MAPA DE ADENSAMENTO URBANO DA BACIA DO RIO CUI

.........................................................................................................................................74

FIGURA 4.9 - MAPA DE SOMBRAS DA BACIA DO RIO CUI ............................75

FIGURA 4.10 - CARTA DE DECLIVIDADE DA BACIA DO RIO CUI ................76

FIGURA 4.11 - MAPA DE EXPOSIO DA BACIA DO RIO CUI .......................77

FIGURA 4.12 - MAPA HIPSOMTRICO DA BACIA DO RIO CUI ......................78

FIGURA 4.13 - VISUALIZAO 3D DA BACIA DO RIO CUI.............................79

FIGURA 4.14 - TRAJETRIA DOS PERFIS...............................................................80

FIGURA 4.15 - PERFIS TRANSVERSAL E LONGITUDINAL DO RIO CUI .......80

FIGURA 5.1 - MAPA DE IMPERMEABILIZAO DO SOLO DA BACIA DO RIO

CUI ...............................................................................................................................83

FIGURA 5.2 - HIETOGRAMA ANUAL OBSERVADO E PRODUO TOTAL

ANUAL CALCULADA DE SEDIMENTOS PARA A BACIA DO RIO CUI ..........85

FIGURA 5.3 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1994 ..........................................................................................................................86

FIGURA 5.4 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1995 ..........................................................................................................................87

FIGURA 5.5 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1996 ..........................................................................................................................87

FIGURA 5.6 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1997 ..........................................................................................................................88

FIGURA 5.7 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1998 ..........................................................................................................................88

FIGURA 5.8 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1999 ..........................................................................................................................89

FIGURA 5.9 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 2000 ..........................................................................................................................89

FIGURA 5.10 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE

SEDIMENTOS EM 2001................................................................................................90

FIGURA 5.11 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE

SEDIMENTOS EM 2002................................................................................................90

FIGURA 5.12 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE

SEDIMENTOS EM 2003................................................................................................91

FIGURA 5.13 - MAPA DA ESPACIALIZAO DA PRODUO DE

SEDIMENTOS E 2004 ...................................................................................................91

FIGURA 5.14 - ESPACIALIZAO MDIA DA PRODUO DE SEDIMENTOS

EM 1994 A 2004 .............................................................................................................92

FIGURA 5.15 - MAPA COM AS MANCHAS DE INUNDAO DA BACIA DO

RIO CUI .......................................................................................................................93

FIGURA 5.16 - MAPA COM OS RISCOS DE DESLIZAMENTO DA BACIA DO

RIO CUI .......................................................................................................................95

FIGURA 5.17 - MAPA DE RISCOS E ADEQUAO DA BACIA DO RIO CUI..96

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 - POSTOS PLUVIOMTRICOS UTILIZADOS....................................40

TABELA 3.2 - CLASSES DE DECLIVIDADE............................................................42

TABELA 3.3 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE DO SOLO SM .............................46

TABELA 3.4 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE DO SOLO AMD..........................46

TABELA 3.5 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE DO SOLO AE..............................47

TABELA 3.6 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE DO SOLO PV..............................47

TABELA 3.7 - ENSAIO DE PERMEABILIDADE DO SOLO LV..............................48

TABELA 3.8 - CLASSES DE SOLOS DA BACIA DO RIO CUI.............................49

TABELA 3.9 - CATEGORIAS DE USO DO SOLO ....................................................50

TABELA 3.10 - NVEIS DE ADENSAMENTO ..........................................................51

TABELA 3.11 - GRAUS DE IMPERMEABILIZAO..............................................52

TABELA 3.12 - RIOS E VALORES DE COTA ...........................................................61

TABELA 3.13 - CRITRIOS USADOS NO SUPORTE A DECISO........................62

TABELA 3.14 - GRAU DE RISCOS SEGUNDO ARRANJO ENTRE CENRIOS ..64

TABELA 4.1 - REAS CORRESPONDENTES S CLASSES DE DECLIVIDADE

.........................................................................................................................................76

TABELA 4.2 - REAS CORRESPONDENTES S CLASSES DE EXPOSIO ....77

TABELA 4.3 - REAS CORRESPONDENTES S CLASSES HIPSOMTRICAS .78

TABELA 5.1 - VARIAO DOS VALORES DOS PARMETROS USADOS PARA

A CAMADA SUPERIOR DO SOLO.............................................................................84

TABELA 5.2 - VARIAO DOS VALORES DOS PARMETROS USADOS PARA

AS DUAS CAMADAS DE SOLO .................................................................................84

TABELA 5.3 - PRODUO TOTAL DE SEDIMENTOS CALCULADA NO

EXUTRIO DA BACIA DO RIO CUI .......................................................................85

13

CAPTULO

1

Introduo

Apresentao

14

1 INTRODUO

1.1 APRESENTAO

Esta proposta de pesquisa teve sua origem em 2001, quando iniciada uma

pesquisa para a monografia de graduao do curso de bacharelado em geografia da

Universidade Federal da Paraba. O que chamou a ateno para a realizao deste

trabalho foi a falta de informaes e de pesquisas realizadas na bacia do rio Cui tanto

pela comunidade acadmica quanto pelas autoridades competentes para conservao da

rea, alm do crescimento urbano desordenado que vem mudando as caractersticas

naturais da paisagem. Diante de tais fatos, foi construdo um banco de dados geogrfico

para coletar o mximo de informaes. Ento veio a necessidade de aprofundar a

pesquisa e obter informaes mais concretas sobre reas de riscos e sobre o

gerenciamento na bacia hidrogrfica. Foi dentro dessa contextualizao que se

alimentou a idia de que se poderia analisar a realidade dos riscos existentes na bacia

hidrogrfica do rio Cui.

Com base no exposto anteriormente, procuramos estruturar o trabalho em

tpicos interdependentes de forma a dar horizontes e valorizar o mrito do tema da

pesquisa. No primeiro tpico, INTRODUO, procurou-se expor a importncia do

mrito da pesquisa enumerando os objetivos e as justificativas.

O segundo tpico, REFERENCIAL TERICO, tratou do embasamento terico

em trabalhos anteriormente realizados e em pesquisa de estudos realizados no mbito da

teoria crtica.

O terceiro tpico, PROCEDIMENTOS METODOLGICOS, mostrou os

processos de construo da pesquisa e os materiais utilizados, os quais foram

necessrios, e explicita-se neste item os procedimentos metodolgicos dos produtos

elaborados na dissertao.

O quarto tpico, LOCALIZAO E CARACTERIZAO, tratou de uma

meno da localizao e da caracterizao dos componentes fsicos, bem como das

informaes coletadas nos trabalhos de campo, publicaes e visitas a rgos

responsveis pelo gerenciamento de atividades humanas.

O quinto tpico, RESULTADOS E DISCUSSES, especificou uma anlise e

discusso dos produtos como mapas, tabelas, grficos e dados obtidos no decorrer do

trabalho.

15

E nas CONSIDERAES FINAIS se teceu diversas discusses, as quais

aparecem ao longo da dissertao, com reflexes a partir daquilo que foi proposto

enquanto objetivo do trabalho.

1.2 INTRODUO

Com os crescentes problemas de degradao e desequilbrios ambientais

ocasionados pelas intervenes humanas, que afetam os elementos do cenrio natural, a

rede fluvial torna-se um importante recurso natural que, juntamente com sua bacia de

captao, deve ser preservada. Neste contexto, a bacia hidrogrfica apresenta-se como

um excelente laboratrio de estudo de problemas ambientais, e como unidade

integradora dos setores naturais e sociais, devendo ser administrada com esta funo, a

fim de que os impactos ambientais sejam minimizados (CUNHA e GUERRA, 1999).

Quando sujeitas ao processo de ocupao, as bacias podem ser submetidas a

diversos desequilbrios ambientais. Segundo Cunha e Guerra (1999), as mudanas

ocorridas no interior das bacias de drenagem podem ter causas naturais; entretanto, nos

ltimos anos, a ao antrpica tem participado como um agente acelerador dos

processos de desequilbrios da paisagem. As atividades humanas desestabilizam as

encostas dos rios, provocam ravinas, voorocas e movimentos do solo em massa, alm

de provocarem alagamentos, e poluio dos rios, entre outros problemas, degradando o

ambiente natural. A preservao de uma bacia hidrogrfica depende muito da forma de

uso e das atividades desenvolvidas em toda bacia. A distribuio incorreta dos diversos

tipos de uso do solo pode ocasionar graves problemas ambientais, s vezes irreversveis.

A bacia hidrogrfica do rio Cui, localizada na parte sul do municpio de Joo

Pessoa, caracterizada como uma bacia urbana, e vem sofrendo vrias alteraes que

prejudicam os processos ambientais. Tais alteraes podem ser elencadas como:

crescimento urbano desordenado, e perda das caractersticas naturais dos rios, o que

ocasionada pelas sucessivas obras de engenharia, que muitas vezes no levam em

considerao o conjunto da rede de drenagem e modificam as sees transversais e o

perfil longitudinal dos rios, alterando assim a eficincia do fluxo de gua, e causando

mudanas nos processos hidrolgicos.

Neste caso, as mudanas no ciclo hidrolgico so provocadas pelo surgimento

de novas reas urbanizadas. Dessa forma, o solo passa a ter grande parte da sua rea

impermeabilizada, com edificaes, ruas, caladas etc., o que vem a modificar o

16

comportamento hdrico da bacia, visto que as reas impermeabilizadas reduzem a

porcentagem de gua infiltrada no solo e aumentam a velocidade do escoamento

superficial no sistema de drenagem, trazendo como conseqncia direta o aumento dos

processos erosivos na calha principal, nas margens e em seus contribuintes.

Outros problemas causados pela urbanizao so as inundaes, verifica-se que

uma determinada precipitao, que antes da urbanizao no causaria grandes

problemas, aps a urbanizao resulta em vazes muito maiores e inundaes

generalizadas, devido aos impactos hidrolgicos citados, causados principalmente pela

remoo da vegetao, pela impermeabilizao e pela canalizao da bacia, alm dos

aspectos qualitativos relativos ao carreamento de sedimentos, lixo e esgotos para os

cursos de gua (GONDIM FILHO, 2004).

Este estudo se prope a identificar, atravs de um conjunto de documentos

cartogrficos em meios analgicos e digitais, as formas de ocupao e as condicionantes

naturais da bacia, alm de verificar as reas que apresentam conflitos de uso e ocupao

do solo que causam impactos negativos e/ou positivos ao meio ambiente. Neste sentido,

as geotecnologias, atravs das tcnicas de geoprocessamento, oferecem ferramentas

capazes de propiciar meios para o levantamento de dados do meio fsico, do uso e

ocupao do solo, bem como, na integrao destes dados para posterior anlise e

interpretao, os quais resultam em subsdios relevantes s propostas de ordenamento

fsico territorial (VALRIO FILHO et al., 2005). A tcnica de geoprocessamento

permitiu o tratamento dos dados, desde a sua entrada, passando pela edio,

armazenamento e, finalmente, as anlises ambientais, com a extrao das informaes

registradas nos mapas. Finalmente, a modelagem hidrossedimentolgica permitiu a

simulao de cenrios e levantamentos de rea susceptveis inundao e ao processo

erosivo.

1.3 JUSTIFICATIVA

A importncia da bacia do rio Cui no contexto municipal se d pelo fato de

ser classificada como uma Zona Especial de Preservao Ambiental pelo Plano Diretor

do Municpio de Joo Pessoa. Embora toda bacia sejam enquadradas na legislao

ambiental brasileira, no Cdigo das guas e no Cdigo Florestal, como reas de

17

preservao permanente, as matas ciliares das margens de seus rios e riachos e de suas

nascentes continuam sendo degradadas pela ao antrpica.

O processo de degradao mais comum na bacia do rio Cui o desmatamento

das matas ciliares. Os prejuzos da retirada dessa vegetao protetora so incalculveis e

podem ser citados aqueles relacionados eroso das margens, assoreamento dos rios,

perdas de recarga do aqfero, inundaes e prejuzos fauna. Em alguns locais ao

longo de toda bacia as construes avanam na plancie de inundao transformando

reas de mata em reas totalmente impermeveis. Alm do problema do desmatamento,

tem-se a poluio dos rios com o lixo lanado pela populao que reside prximo s

margens do rio e pela contaminao das guas com os esgotos domsticos, industriais,

clandestinos e os lanados pela estao de tratamento da companhia de saneamento

responsvel pelo esgoto da cidade de Joo Pessoa.

Atualmente, as alteraes desordenadas no uso do solo da bacia do rio Cui

um processo que deve ser analisado e contido com eficincia e rapidez. Neste sentido, a

bacia hidrogrfica uma unidade perfeita para o diagnstico da situao dos processos

que envolvem problemas relacionados com impermeabilizao do solo, inundao e

eroso. Portanto, torna-se necessrio o planejamento e a promoo de aes destinadas a

prevenir e minimizar os efeitos destes problemas, tendo-se como base de anlise as

bacias hidrogrficas para uma gesto da gua no meio urbano.

De acordo com as proposies de Drew (1998), a intensidade da mudana nas

bacias hidrogrficas depende de dois fatores: o primeiro, em que proporo a bacia se

tornou impermevel pela construo; e segundo, da natureza do sistema de drenagem

artificial instalado, e.g., drenagem e esgoto. Assim, evidente a necessidade de se

analisar o equilbrio ambiental desta rea, pois a qualidade desse ambiente

determinada pela forma como o homem se instala e como utiliza os recursos

provenientes do mesmo.

A questo da gesto da gua no meio urbano comea a despertar interesse na

comunidade em geral em funo dos diversos problemas relacionados a estes ambientes,

pois no meio urbano onde h maior concentrao populacional,e onde os problemas

tendem a se radicalizar, pois as desigualdades, a pobreza, o desconhecimento dos

princpios bsicos de higiene, a desorganizao social e a falta de uma democracia real

contribuem para a agresso voluntria e involuntria ao meio ambiente (SETTI, et al.

2000), resultando nos problemas de enchente, eroso, deslizamento e na prpria

degradao dos rios.

18

1.4 OBJETIVOS GERAL E ESPECFICOS

Com base na necessidade de propor um uso adequado na rea de estudo, foi

desenvolvido o presente trabalho, com o objetivo principal de identificar reas sujeitas

inundao, eroso e deslizamento na bacia do rio Cui, fazendo-se uso tcnicas de

geoprocessamento e da modelagem hidrossedimentolgica. Para alcanar o objetivo

principal foram definidos alguns objetivos especficos:

9 Mapear os diferentes tipos de uso e os aspectos fsicos da bacia; 9 Construir um Modelo Numrico do Terreno da rea de estudo;

9 Determinar os graus de impermeabilidade do solo na rea de estudo;

9 Realizar simulaes hidrossedimentolgicas para a bacia como um todo;

9 Espacializar a modelagem hidrossedimentolgica com SIG;

9 Mensurar as reas com riscos de inundao, eroso e deslizamento na bacia, obtendo como resultado uma carta de risco destas variveis; e

9 Propor um uso do solo adequado na bacia, com base nos resultados obtidos.

19

CAPTULO

2

Fundamentao terica

20

2 FUNDAMENTAO TERICA

A presente fundamentao terica pretende tratar de alguns temas gerais que

numa perspectiva mais ampla possam contextualizar esta pesquisa, sem a pretenso de

detalhadamente exaur-los.

Uma grande parte desta temtica tem sido constituda com propriedade de

inmeros autores, provenientes de diversos trabalhos como teses, dissertaes e artigos

de peridicos, priorizando as inter-relaes dos assuntos de interesse abordados nesse

trabalho. Assim, possvel avaliar os fenmenos da natureza e a interferncia humana

no ambiente.

2.1 A BACIA HIDROGRFICA COMO UNIDADE DE

PLANEJAMENTO

Para se tentar apontar medidas mitigadoras para os diversos problemas

existentes na rea de estudo, a unidade de planejamento a ser adotada a bacia

hidrogrfica, que a unidade afetada pelo ciclo hidrolgico.

O conceito de bacia hidrogrfica pode ser aplicado a cada rio do sistema

hdrico, e sua abrangncia determinada em funo da extenso do leito principal, de

seus efluentes, e do comportamento do relevo do terreno. Define-se como sendo uma

rea topogrfica, drenada por um curso dgua ou um sistema conectado de cursos

dgua de forma que toda a vazo efluente seja descarregada atravs de uma simples

sada. Para a cincia ambiental, a bacia hidrogrfica contm o conceito de integrao.

Seu uso e aplicao para estudos de problemas ambientais so fundamentais, pois

tambm contm informaes fsicas, biolgicas e scio-econmicas (VILLELA &

MATTOS, 1975 apud MUOZ, 2000).

A bacia hidrogrfica uma unidade de paisagem capaz de integrar todos os

componentes relacionados com a qualidade e disponibilidade de gua, como a

atmosfera, vegetao natural, solo e corpos d'gua. Ambientalmente, pode-se dizer que

a bacia hidrogrfica a unidade ecossistmica e morfolgica que melhor reflete os

impactos das interferncias antrpicas, possibilitando a definio de seus divisores

21

topogrficos, onde possvel estudar de forma integrada as inter-relaes entre os

diversos elementos da paisagem.

De acordo com Setti et al. (2000), a unidade bsica de gesto dos recursos

hdricos deve ser a bacia hidrogrfica, pois atravs da rede de drenagem fluvial, integra-

se grande parte das relaes causa-efeito que devem ser tratadas na gesto. Embora

existam outras unidades poltico-administrativas a serem consideradas, como os

municpios, Estados, regies e pases, essas unidades no apresentam necessariamente o

carter integrador da bacia hidrogrfica, o que poderia tornar a gesto parcial e

ineficiente caso fossem adotadas.

Devido ao seu carter integrador de diversos fatores naturais e antrpicos, o

uso do solo nas bacias hidrogrficas deve considerar diversas caractersticas da rea,

com especial ateno para os aspectos morfolgicos. Esta preocupao torna-se ainda

mais relevante quando observado o uso inadequado do solo em grandes bacias urbanas,

o que vem causando grandes problemas relacionados com a impermeabilizao do solo,

inundao e eroso, seguidos por diversos danos e transtornos aos prprios habitantes

da bacia.

2.2 USO E COBERTURA DO SOLO NA PROBLEMTICA DO

CRESCIMENTO URBANO DESORDENADO

O crescimento urbano ocorrido em pases em desenvolvimento, como o Brasil,

tem sido significativo desde a dcada de 70. Observa-se que enquanto nos pases

desenvolvidos o crescimento da populao estacionou, nos pases em desenvolvimento

isto somente ocorrer em 2150. As elevadas e crescentes taxas de urbanizao

observadas nas ltimas dcadas promoveram o agravamento dos problemas urbanos, em

funo do crescimento desordenado e concentrado, da ausncia ou carncia de

planejamento, da demanda no atendida por recursos e servios de toda ordem, da

obsolescncia da estrutura fsica existente, dos padres ainda atrasados de sua gesto e

das agresses ao ambiente urbano (PEREIRA & BALTAR, 1998).

Tal fato no teria problema se este crescimento no estivesse acontecendo em

sua maioria de forma desordenada, colocando em risco importantes fontes de recursos

naturais como a gua, por exemplo. O processo de urbanizao observado nos pases em

22

desenvolvimento apresenta grande concentrao populacional em pequenas reas com

deficincias no sistema de transporte, com falta de abastecimento e saneamento, e com

ar e gua poludos, alm das reas sujeitas a inundaes. Estas condies ambientais

inadequadas reduzem as condies de sade, a qualidade de vida da populao, causam

impactos ambientais e so as principais limitaes ao desenvolvimento (TUCCI, 2001).

Dentre os diversos impactos ocasionados pelo crescimento urbano desordenado, pode-

se destacar aqueles causados pela impermeabilizao do solo.

Com o aumento das reas urbanizadas, o solo que antes era coberto pela

vegetao que retinha a gua da chuva e facilitava a infiltrao de parte das guas

pluviais, possibilitando um escoamento gradual pela superfcie, torna-se

impermeabilizado pelas construes urbanas, tendo como conseqncia efeitos

simultneos: reduo da infiltrao, reduo no tempo de retardamento da bacia,

potencialidade dos efeitos de enchentes a jusante e aumento do volume de escoamento

superficial, trazendo tambm como conseqncia direta o aumento dos processos

erosivos, alm da reduo da recarga do lenol fretico.

2.2.1 Impermeabilizao

As mudanas no ciclo hidrolgico causadas pelo desenvolvimento de reas

urbanizadas so decorrentes da ocupao urbana. Dessa forma, como j dito

anteriormente, o solo passa a ter grande parte da sua rea impermeabilizada, com

edificaes, ruas, caladas etc., o que vem a modificar o comportamento do escoamento

superficial na bacia. A porcentagem de gua infiltrada cada vez menor, visto que a

impermeabilizao toma conta das superfcies, trazendo o aumento do escoamento

superficial.

Os principais impactos que decorrem do desenvolvimento de uma rea urbana

sobre os processos hidrolgicos, esto ligados forma de ocupao do solo, e tambm

ao aumento das superfcies impermeveis em grande parte das bacias que se localizam

prximas a zonas de expanso urbana ou inserida no permetro urbano (GENZ &

TUCCI, 1995 apud VALRIO FILHO et al., 2003).

Muitos trabalhos tm sido realizados no Brasil com o intuito de aumentar o

leque de ferramentas utilizadas nos processos decisrios no planejamento urbano;

23

entretanto, muito h por se conhecer sobre a dinmica de vrios parmetros importantes,

entre eles a impermeabilizao do solo e suas caractersticas especficas.

Segundo Garotti e Barbassa (2005), a impermeabilizao do solo um

importante indicador que reflete o impacto da urbanizao sobre os sistemas de

drenagem de guas pluviais. Porm, a medio direta deste parmetro, bem como a

estimativa de suas caractersticas especficas como a condutividade hidrulica

trabalhosa e complicada, e poucas anlises exatas tm sido feitas.

Das aes do homem, a densidade de ocupao no meio urbano um dos

principais fatores de alterao da superfcie do solo, tornando o solo impermevel e

alterando principalmente a relao desta superfcie com a gua. No ambiente urbano, a

gua atua de forma particular devido s modificaes na concentrao e dissipao de

energia dos corpos dgua causada pela morfologia antropognica (LIMA, 1990 apud

COSTA et al., 2005).

2.2.2 Eroso

As dcadas de 60, 70 e 80 foram palco de vrias decises polticas e

econmicas que concorrem para uma grande expanso dos stios urbanos. Como

resultado dessa expanso, processos geomorfolgicos so alterados, e, em

conseqncia, cheias, ravinas, voorocas e desabamentos passam a constituir problemas

que afetam toda a comunidade (CARRIJO & BACCARO, 2000).

Um dos principais problemas relacionados ao mau uso do solo a eroso, ela

torna-se um grande problema nas grandes cidades do pas, onde a cada ano, em torno de

600 milhes de toneladas de solo so erodidos causando graves conseqncias em

bacias urbanas (MACHADO, 2002).

Segundo Simes et al. (2003), a eroso o processo de desgaste ou

arrastamento da superfcie da terra pela ao da gua corrente, vento, gelo ou outros

agentes geolgicos e o arraste gravitacional. Dentre as vrias formas de eroso, a

provocada pela ao hdrica a que mais afeta a bacia do rio Cuia. A eroso hdrica

pode ser dividida em eroso laminar que a remoo de uma camada fina e

relativamente uniforme do solo pela precipitao pluvial e pelo escoamento superficial;

e eroso linear que ocorre formando canais de freqncia de dimenses variadas, de

24

acordo com as caractersticas da chuva. influenciada pela rugosidade da superfcie,

pelo comprimento da rampa, pela declividade e pela cobertura do solo. Outra forma de

eroso hdrica so os deslizamentos que caracterizam-se pelo desprendimento coletivo

do solo e de fragmentos de rochas ocorrendo geralmente em poca de chuva forte e

contnua, e por fim a eroso fluvial que se processa de modo espontneo e contnuo

pela ao das correntes dos rios e riachos, sendo responsvel pelo aprofundamento e

alargamento dos leitos dos rios.

O controle da eroso hdrica deve ser realizado de forma que exista um plano

de uso, manejo e conservao em nvel de bacia hidrogrfica, considerando os diversos

fatores que interferem na eroso. Assim, se faz necessrio a utilizao de ferramentas

que possam simular e quantificar os processos ambientais na bacia, um tipo de

ferramenta seria os modelos hidrolgicos, os quais esto sendo cada vez mais utilizados

em estudos ambientais, pois ajudam a entender o impacto das mudanas no uso da terra

e prever alteraes futuras nos ecossistemas. Um modelo hidrolgico uma ferramenta

extremamente til que permite, atravs da equacionalizao dos processos, representar,

entender e simular o comportamento de uma bacia hidrogrfica (TUCCI, 1998).

O comportamento de uma bacia hidrogrfica difere de acordo com suas

caractersticas, podendo ser urbanas e rurais. Nas reas onde a caracterstica rural o

cultivo deixa o solo periodicamente exposto, aumentando a produo de sedimentos e

alterando a estrutura da camada superficial do solo, tornando-o menos resistente

eroso. Em reas onde as caractersticas so urbanas, a alterao de uso do solo

definitiva, o solo e at o subsolo ficam expostos para eroso no lapso de tempo entre o

incio do loteamento e o fim da ocupao. Quando a bacia urbana est completamente

ocupada e o solo praticamente impermeabilizado, a produo de sedimentos tende a

decrescer (COLLISCHONN e TUCCI, 1998).

2.2.3 Deslizamentos

A ocupao intensa e muitas vezes desordenada no ambiente urbano intensifica

os processos de desmatamento, eroso e assoreamento dos canais. A urbanizao altera

diretamente o ciclo hidrolgico, interferindo no processo de infiltrao da gua no solo

e no escoamento superficial, provocando inundaes e deslizamentos (GONALVES &

25

GUERRA, 2001). De acordo com Xavier (1996), os deslizamentos de encostas

destacam-se entre os vrios tipos de riscos da natureza, ao lado das inundaes, da

eroso e dos desmoronamentos.

Os deslizamentos caracterizam-se como movimentos de massa do tipo rpido.

Correspondem movimentao de um grande volume da parte superficial do solo

decomposto. Tal movimentao iniciada pelo efeito da gravidade que coincide com a

influncia da alta pluviosidade (intensidade e freqncia) (ARAJO et al., 2003). J o

movimento de massa o movimento de solo ou material rochoso encosta abaixo sob a

influncia da gravidade, sem a contribuio direta de outros fatores como gua, ar ou

gelo (SELBY, 1990 apud DIAS & HERRMANN, 2002).

O desencadeamento de deslizamentos e movimentos de massa depende de vrios

fatores naturais (geologia, declividade, solo, vegetao, clima, etc.) e antrpicos; no

entanto, entre os fatores naturais, a chuva exerce um importante papel, pois quase todos

os registros esto associados a eventos de chuva de grande intensidade. J entre os

fatores antrpicos, destaca-se o uso e ocupao do solo, visto que, dependendo da

cobertura do solo, este poder est mais ou menos susceptvel aos processos erosivos.

Os tipos de uso da terra atuam decisivamente na ocorrncia de movimentos de

massa, especialmente em reas de aglomerados urbanos com ocupaes irregulares das

encostas onde podem ocorrer acidentes, desastres e catstrofes, pois durante os eventos

de chuvas intensas que se caracterizam por serem de curta durao e de grande

intensidade, esta ocupao indevida contribui para graves problemas de deslizamento de

terras para os moradores, alm de provocarem alteraes na paisagem (DELGADO et

al., 2006).

2.2.4 Enchente e Inundao

Outro processo problemtico em bacias hidrogrficas so as enchentes e

inundaes urbanas, que constituem-se em um relevante impacto sobre a sociedade.

Estas enchentes, ampliadas pela urbanizao em geral, ocorrem em bacias de pequeno e

mdio porte.

Segundo Vianna (2000), as cheias so definidas como eventos em que so

verificados valores extremos de vazo associados a inundaes das plancies ou reas

26

adjacentes ao canal principal dos cursos dgua. As enchentes so fenmenos naturais

dos regimes dos rios e de outros corpos dgua, sendo que todo rio tem sua rea natural

de inundao. As inundaes passam a ser um problema quando o homem deixa de

respeitar os limites naturais dos rios.

A enchente caracteriza-se por uma vazo relativamente grande de

escoamento superficial. J a inundao caracteriza-se pelo extravasamento do canal.

Assim, uma enchente pode no causar inundao, principalmente se obras de controle

forem construdas para esse fim. Por outro lado, mesmo no havendo um grande

aumento de escoamento superficial, poder acontecer uma inundao, caso haja alguma

obstruo no canal natural do rio (VILLELA, S.M.; MATTOS, A., 1975, p.138 apud

GONDIM FILHO et al., 2004).

As inundaes em reas urbanas ocorrem principalmente devido ao

desmatamento, a pavimentao do solo, construes, movimentos de terra, e a aterros de

reservatrios e de curso dgua, aumentando a freqncia e magnitude das enchentes,

somado ao processo natural no qual o volume da gua do rio transborda at o leito

maior da plancie de inundao, atingindo as habitaes que ocupam reas inapropriadas

a ocupao humana. Esses fatores em conjunto, causam srios problemas de inundao.

A inundao pode ser definida pelo excesso do volume dgua que no

consegue ser drenado e ocupa a vrzea inundvel de acordo com a topografia das reas

prximas aos rios, ocorrendo de forma aleatria em funo dos processos climticos

locais e regionais.

Quando a precipitao intensa e a gua que chega ao solo no tem

capacidade de infiltrar, grande parte do volume escoa para o sistema de drenagem,

superando a capacidade natural de escoamento. O excesso do volume que no consegue

ser drenado ocupa a vrzea inundando de acordo com a topografia das reas prximas

aos rios. Este tipo de inundao denominado de inundao de reas ribeirinhas

(TUCCI, 2003).

Existe outro tipo de inundao que est diretamente ligado urbanizao, que

pode ser dividida de acordo com os fatores que a provoca. Nas regies ribeirinhas as

inundaes ocorrem na vrzea natural do rio e so provocadas devido m ocupao,

essas reas geralmente pertencem ao poder pblico e no tm valor imobilirio, sendo,

portanto, freqentemente invadidas por sub-habitaes. No processo de urbanizao

considerada apenas a drenagem da rea do loteamento (esgotos pluviais), sem se

preocupar com os efeitos para a macrodrenagem, havendo uma sobrecarga da drenagem

27

secundria sobre a macrodrenagem, tornando-se outra variao de inundao. Na

medida em que a populao impermeabiliza o solo e acelera o escoamento atravs de

obstrues como condutos e canais, a quantidade de gua que chega ao mesmo tempo

no sistema de drenagem aumenta produzindo inundaes mais freqentes do que as que

existiam quando a superfcie era permevel e o escoamento se dava pelo ravinamento

natural. Este tipo de inundao tipicamente devido urbanizao (ENOMOTO, 2004;

TUCCI, 2003).

Uma forma de solucionar o problema de inundao a partir da delimitao

dessas reas, ou seja, um zoneamento de reas sujeitas inundao. Desta forma, ser

possvel analisar as dimenses das reas de inundao, e, portanto, caracterizar as

regies mais favorveis ocupao urbana na bacia sem o perigo de inundao. A

possibilidade de previso das inundaes, com antecedncia apropriada, estimula aes

de preveno e respostas que podem reduzir ou eliminar perdas humanas e materiais.

2.3 O USO DE MODELAGEM E GEOPROCESSAMENTO COMO

UMA FERRAMENTA DE TOMADA DE DECISO

2.3.1 Modelos Hidrolgicos

A hidrologia abrange o estudo dos fenmenos naturais encontrados no ciclo

hidrolgico: precipitao, evaporao, infiltrao e escoamento em rios que dependem

de muitos fatores, o que dificulta a sua anlise. Dentro do contexto da presente pesquisa,

estes fenmenos foram analisados para a bacia hidrogrfica em estudo que caracteriza-

se como um sistema natural. Para compreender melhor o funcionamento destes

fenmenos dentro do sistema da bacia hidrogrfica, tm-se desenvolvido modelos

hidrolgicos que simulam a ocorrncia dos mesmos.

De acordo com Tucci (1998), o modelo a representao de algum objeto ou

sistema, numa linguagem ou forma de fcil acesso e uso, com o objetivo de entend-lo e

buscar suas respostas para diferentes entradas. E, quanto mais complexos os sistemas,

mais desafiadores e necessrios so os modelos. E ainda, segundo Renn e Soares

(2000), um modelo pode ser considerado como uma representao simplificada da

realidade, auxiliando no entendimento dos processos que envolvem esta realidade. De

28

maneira geral, um modelo um sistema de equaes e procedimentos compostos por

variveis e parmetros que esto sendo cada vez mais utilizados em estudos ambientais,

pois ajudam a entender o impacto das mudanas no uso da terra e prever alteraes

futuras nos ecossistemas.

O modelo hidrolgico pode ser considerado como uma ferramenta

desenvolvida para representar o comportamento da bacia hidrogrfica, prever condies

futuras e/ou simular situaes hipotticas no intuito de avaliar impactos de alteraes,

pode ser definido como uma representao matemtica do fluxo de gua e seus

constituintes sobre alguma parte da superfcie e/ou subsuperfcie terrestre (ENOMOTO,

2004; RENN e SOARES, 2000).

Os modelos hidrossedimentolgicos e hidrodinmicos vm sendo aplicados

para predizer os impactos causados em bacias hidrogrficas, ligados eroso e

inundao. Uma das limitaes dos modelos a dificuldade em trabalhar uma grande

quantidade de dados que descrevem a heterogeneidade dos sistemas naturais. O

reconhecimento que a variabilidade espao-temporal nas caractersticas da paisagem,

incluindo solo, uso da terra, relevo e clima, afeta a resposta hidrolgica do sistema

fsico, e implica tambm em limitaes na aplicao destes modelos.

Seguindo a proposta de Renn e Soares (2000), os modelos podem ser

classificados sob diferentes aspectos.

Comumente, os modelos so classificados, dentre outras formas, de acordo com o

tipo de variveis utilizadas na modelagem (estocsticos ou determinsticos). Sendo os

modelos estocsticos aqueles que uma das variveis envolvidas na modelagem tem um

comportamento aleatrio, possuindo distribuio de probabilidade, e os modelos

determinsticos aqueles que no tm este tipo de varivel e assim reproduzem respostas

idnticas para o mesmo conjunto de entradas. Quanto ao tipo de relaes entre essas

variveis, podem ser: empricos ou conceituais. Os Empricos so modelos que so

derivados do conceito e sua formulao no possui nenhuma representao explcita dos

processos fsicos da bacia, possuindo uma caracterstica regionalista, enquanto que os

Conceituais, tambm denominados de modelos baseados em processos, so aqueles que

procuram descrever todos os processos que esto envolvidos no fenmeno estudado

fundamentados em formulaes fsicas.

De acordo com a forma de representao dos dados, os modelos podem ser

discretos ou contnuos, onde os contnuos so aqueles que simulam os processos

hidrolgicos num amplo intervalo de tempo, sendo determinada a simulao em todos

29

os perodos, seja de cheia ou de seca, e os discretos so aqueles que simulam as

mudanas nos processos hidrolgicos em um perodo discreto. Quanto existncia ou

no de relaes espaciais, eles podem ser classificados como globais ou distribudos.

Nos modelos globais a rea da bacia representada de forma nica, isto , homognea,

no sendo possvel a distribuio das caractersticas de parmetros fsicos relacionados

ao solo, a vegetao e a chuva, j nos modelos distribudos, a rea da bacia toda

dividida em unidades irregulares ou regulares, assumidas como hidrologicamente

homogneas, reconhecendo desta forma a distribuio espacial das variveis e dos

parmetros considerados e. Finalmente, quanto existncia de dependncia temporal, os

modelos podem ser estticos ou dinmicos; os modelos podem ser estticos quando,

com um conjunto de dados de entrada, produz-se um resultado oriundo da resoluo das

equao do modelo em um nico passo. J modelos dinmicos utilizam o resultado de

uma iterao como entrada para uma prxima iterao.

A simulao o processo de utilizao do modelo composta por trs fases,

classificadas como estimativa ou ajuste que a fase onde os parmetros devem ser

determinados, verificao que a simulao do modelo com os parmetros estimados

onde se verifica a validade do ajuste realizado, e a previso que a simulao do

sistema pelo modelo com os parmetros ajustados para quantificao de sua resposta a

diferentes entradas (TUCCI, 1998).

Os modelos utilizados no gerenciamento dos recursos hdricos ainda podem ser

classificados como:

Modelos de comportamento: utilizado para prognosticar a resposta de um

sistema sujeito a diferentes entradas ou devido a modificaes nas suas caractersticas.

Um modelo de comportamento, que represente um trecho de rio, busca reproduzir o

hidrograma de jusante, sujeito a diferentes hidrogramas de entrada a montante ou a

modificaes no seu leito ou mesmo a construo de uma barragem no trecho.

Modelos de otimizao: esto preocupados com as melhores solues, em nvel

de projeto, de um sistema especfico.

Modelos de planejamento simulam condies globais de um sistema maior.

Normalmente, envolvem uma regio ou uma bacia e buscam no somente a soluo

meramente hidrulica, hidrolgica ou econmica, mas englobam tambm, quantificao

socioeconmica e ambiental (TUCCI, 1998).

A Figura 2.1 mostra uma seqncia do uso do modelo dentro das fases do

desenvolvimento de um estudo:

30

FIGURA 2.1 - O MODELO DENTRO DAS FASES DE UM ESTUDO

FONTE: (TUCCI, 1998).

2.3.2 Geoprocessamento

O uso do geoprocessamento, no que se refere ao problema de eroso dos solos,

pode ser entendido como sendo o levantamento das condies ambientais os quais so

identificadas a extenso e a possvel expanso territorial de um processo ambiental

(XAVIER DA SILVA & CARVALHO FILHO, 1993).

O crescimento desordenado da urbanizao em reas prximas a corpos

lquidos, permite inferir a possibilidade deste ambiente estar comprometido pela

possvel ocorrncia de inundaes. As tcnicas de geoprocessamento, aps a criao de

Tcnicas matemticas: mtodos numricos otimizao estatstica geoprocessamento

Tomada de Deciso

Previso dos cenrios

Anlise Econmica

Social e Ambiental

Coleta e anlise dos

dados e parmetros

Modelos: hidrolgicos hidrodinmicos

Ajuste e verificao

Representao: escolha dos modelos para atender os objetivos

Avaliao e equacionamento: definio do problema, objetivos e justificativa

31

um modelo digital do ambiente, permitem estimar em detalhe este fenmeno ambiental

(XAVIER DA SILVA, 2000).

Para Xavier da Silva (1992), "o uso do Sistema Geogrfico de Informao

permite ganhar conhecimento sobre as relaes entre fenmenos ambientais", estimando

reas de risco, potenciais ambientais e definindo zoneamentos.

Os Sistema de Informaes Geogrficas (SIG) tambm um conjunto das

tcnicas de Geoprocessameto mais amplas e que podem englobar todas as demais.

Rocha (2000) define um SIG como um sistema computacional, usado para o

entendimento dos fatos e fenmenos que ocorrem no espao geogrfico.

A integrao do SIG com os modelos hidrolgicos e a sua aplicao em bacias

hidrogrficas permite a realizao de um grande nmero de operaes, como projeto,

calibrao, simulao e comparao entre os modelos. O uso do SIG permite, ainda,

subdividir a bacia hidrogrfica em subreas homogneas de mesma resposta hidrolgica

(MACHADO, 2004).

Um Sistema de Informao Geogrfica (SIG) um sistema baseado em

computador que permite capturar, modelar, manipular, recuperar, consultar, analisar e

apresentar dados geograficamente referenciados (CMARA, 1995). A tecnologia de

SIG pode trazer enormes benefcios devido sua capacidade de manipular a informao

espacial de forma precisa, rpida e sofisticada (GOODCHILD, 1993). Na dcada de 80,

o uso do SIG tornou-se comum em empresas, universidades e agncias governamentais,

e atualmente diversos profissionais o utilizam para as mais variadas aplicaes.

Em um SIG, o aspecto mais fundamental dos dados tratados a natureza dual da

informao, um dado espacial ou dado geogrfico possui uma localizao expressa

como coordenadas de um mapa e atributos descritivos representados num banco de

dados convencional (CMARA, 1995).

Os SIGs so empregados na criao do banco de dados, na gerao de Modelos

Numricos do Terreno MNT, na anlise de imagens de satlite e na recuperao de

informaes, por exemplo, GPS - Global Positioning System. Os SIGs so destinados ao

acoplamento e ao tratamento de informaes georreferenciadas, permitindo a

manipulao de dados de diversas fontes, recuperando e combinando informaes e

efetuando vrios tipos de anlises, inclusive podem ser combinados com modelos

hidrolgicos para a utilizao em Sistema de Apoio Deciso - SAD.

Os Sistemas de Apoio Deciso (SAD) so sistemas de informao dotados de

capacidades de modelagem cientfica, ferramentas de manipulao e de anlise de

32

dados, configurados para atender processos de tomada de deciso sobre problemas

grandes e mal ou semi-estruturados. Seus objetivos gerais so melhorar a eficcia ou

qualidade da deciso e eficincia do processo de tomada de deciso em nvel de

planejamento e gerncia (RAFAELI NETO, 2000).

A Figura 2.2 mostra a seqncia das fases do desenvolvimento de tomada de

deciso num SIG em um estudo.

FIGURA 2.2 SIG COMO SISTEMA DE APOIO A DECISO

FONTE: (ROCHA, 2000).

Uma tcnica muito utilizada visando facilitar a preparao das simulaes

hidrolgicas o MNT (Modelo Numrico do Terreno) que pode ser definido como uma

representao matemtica computacional da distribuio de um fenmeno espacial que

ocorre dentro de uma regio da superfcie terrestre. Essas formas podem ser

compartimentos da superfcie terrestre como colina, planalto, plancie e depresso entre

outro. Esses elementos podem ser representados pela carta de declividade, mapa

Info

rma

es p

ara

tom

ada

de d

ecis

o

USURIO

MUNDO REAL

FONTE DE DADOS

GERENCIAMENTO

DE DADOS

SIG

Aquisio de dados

Entrada de dados

A

o

Arm

azen

amen

to e

an

lis

e de

dad

o

33

hipsomtrico, perfis longitudinal e vertical, imagem sombreada e visualizao 3D

(FELGUEIRAS, 2004).

Em estudo de modelagem hidrolgica, o crescimento de tcnicas automticas

nas ltimas dcadas para determinar as propriedades da drenagem em bacias

hidrogrficas, fez com que a representao cartogrfica usual do relevo fosse substituda

gradualmente por Modelos Numricos do Terreno, o que facilitou e muito a tarefa de

preparao desses dados.

A gerao do MNT inicia-se com a aquisio de um conjunto de amostras que

esto representadas por curvas de isovalores e pontos tridimensionais, seguido pela

gerao do modelo ou modelagem que envolve a criao de estruturas de dados e a

definio de superfcies de ajuste, com o objetivo de se obter uma representao

contnua do fenmeno a partir das amostras. E por ltimo, tm-se as aplicaes dos

modelos digitais que podem ser qualitativas, e.g., a visualizao do modelo usando

projees geomtricas planares ou quantitativas tais como clculos de volumes e

gerao de mapas de declividades (FELGUEIRAS, 2004).

Outra ferramenta importante o Sensoriamento Remoto, que utilizado para

obter informaes sobre um objeto ou fenmeno na superfcie da terra, sem contato

fsico com ele, atravs de dispositivos que so colocados em aeronaves ou satlites

(ROCHA, Op cit). O sensoriamento remoto tem o objetivo de obteno de informaes

confiveis, identificado, mensurados e que quantificam o uso do solo atravs da

interpretao de imagens de satlite.

34

CAPTULO

3

Mtodo

Materiais

35

3. MATERIAIS E MTODO

3.1 CONCEPO DO MTODO PROPOSTO

A metodologia utilizada incorporou algumas etapas de procedimento

especfico, constituindo-se nas seguintes atividades:

a) Pesquisa e anlise bibliogrfica sobre o tema e a rea. Embora tenha se constitudo

em etapa inicial, continuou praticamente durante toda a pesquisa, fornecendo os

subsdios terico-metodolgicos sobre o tema abordado e informaes teis para a

caracterizao da rea de estudo, detalhamentos de casos e elaborao de propostas

e recomendaes;

b) Coleta e aquisio de informaes, a partir do material bibliogrfico, e cartogrfico;

c) Elaborao dos mapas dos aspectos fsicos e do uso e ocupao do solo, visando a

facilitar o levantamento de informaes ambientais, e de permitir a realizao de

ensaios cartogrficos e exibio de cenrios e/ou do mapa-sntese final;

d) Construo do Modelo Numrico do Terreno, tendo em vista facilitar a preparao

dos dados para permitir a realizao de simulaes hidrossedimentolgicas;

e) Trabalhos de campo com percursos, observaes e registros fotogrficos pela rea

da bacia, sesses de mapeamento com correes de possveis erros do material

cartogrfico e realizao de entrevistas;

f) Estudo e detalhamento dos problemas de impermeabilizao, eroso, deslizamento e

inundao, como mapas com os graus de impermeabilizao do solo, localizao

dos processos erosivos, das reas com risco de deslizamento e das machas de

inundao em reas da bacia como um todo; e

g) A realizao de um mapa sntese elaborado a partir dos resultados do detalhamento

dos problemas na rea da bacia e a redao final da dissertao.

Para melhor entender os procedimentos metodolgicos foi elaborado um

fluxograma com as etapas destes procedimentos que pode ser visto na Figura 3.1.

MAPAS TEMATICOS

MNT

IMPERMEABILIZAO

EROSO

DESLIZAMENTO

INUNDAO

U

S

O

A

D

E

Q

U

A

D

O

SIG

SIG

SIG

MODELAGEM

MODELAGEMSIG

SIG

FIGURA 3.1 - FLUXOGRAMA DA METODOLOGIA.

37

3.2 MAPEAMENTO DOS ASPECTOS FSICOS E USO DO SOLO

3.2.1 Definio do SPRING

O SPRING Banco de dados geogrfico de 2 gerao, caracteriza-se por ser

concebida para uso em ambientes multiplataformas com interfaces baseadas em janelas.

Os sistemas desta gerao so concebidos para uso em conjunto com ambientes cliente-

servidor, geralmente vinculados a gerenciadores de bancos de dados relacionais,

operando como um banco de dados geogrfico e suporta grande volume de dados sem

limitaes de escala, fuso e projeo, mantendo a identidade dos objetos geogrficos ao

longo de todo banco(CMARA, 1995).

O SPRING pode administra tanto dados matriciais "raster" como dados

vetoriais e realiza a integrao de dados de Sensoriamento Remoto num Sistema de

Informaes Geogrficas. Aperfeioa a juno de dados geogrficos, com a introduo

do conceito de objetos geogrficos, de mapas cadastrais, mapas de redes e campos.

Prov um ambiente de trabalho poderoso, atravs da combinao de menus e

janelas com uma linguagem espacial facilmente programvel pelo usurio LEGAL -

Linguagem Espao-Geogrfica baseada em lgebra, fornecendo ao usurio um

ambiente interativo para visualizar, manipular e editar imagens e dados geogrficos. O

banco de dados SPRING composto por 3 mdulos IMPIMA, SPRING, SCARTA. O

IMPIMA que executa leitura de imagens digitais de satlite, CCT (Computer

Compatible Tapes), "streamer" e DAT (Digital Audio Tape) adquiridas a partir dos

sensores TM/LANDSAT-5, HRV/SPOT e AVHRR/NOAA. Converte as imagens dos

formatos BSQ, Fast Format, BIL e 1B para o formato GRIB (Gridded Binary).

O SPRING propriamente dito que o mdulo principal de entrada,

manipulao e transformao de dados geogrficos, executando as funes relacionadas

criao, manipulao de consulta ao banco de dados, funes de entrada de dados,

processamento digital de imagens, modelagem numrica de terreno e anlise geogrfica

de dados.

O SCARTA que o responsvel por edita uma carta e gera arquivo para

impresso a partir de resultados gerados no mdulo principal SPRING, permitindo a

apresentao na forma de um documento cartogrfico.

38

3.2.2 Mapeamento

Para a criao da base de dados temtica foi necessria a criao de um banco

de dados no software SPRING. Para isso foi criado um banco de dados, ou seja, foi

criado um diretrio via programa onde foram armazenados os dados, o qual foi utilizado

pelo gerenciador de banco de dados para armazenar as informaes tabulares. O

gerenciador de dados escolhido foi o Dbase, pois para o mesmo no necessria

nenhuma instalao a mais no computador, pois o SPRING j prov as ferramentas

necessrias para trabalhar com tabelas em Dbase.

Aps a criao do banco de dados, necessrio criar um projeto, com a

definio dos estabelecer os limites geogrficos da rea em estudo, a projeo

cartogrfica do trabalho, o sistema de projeo, o modelo da Terra, os parmetros de

Hemisfrio, latitude e longitude de origem e paralelos padro. Para o projeto no

SPRING para a bacia do rio Cui foi escolhido o sistema de projeo UTM, com datum

horizontal em Crrego Alegre com origem no meridiano de 330000 Oeste de

Grenwitch, o que equivale zona 25. O limite geogrfico para esse estudo foram as

coordenadas mtricas 291000 e 302000 mE e 9200000 e 9210000 mN.

Com o projeto criado e ativado, passou-se para a etapa de criao dos modelos

de dados, pois para inserir qualquer dado no SPRING, obrigatoriamente, necessrio a

definio dos diferentes tipos de dados que sero manipulados, ou seja, a definio do

modelo de dados. Para o banco de dados da bacia do rio Cui, os mapas de aspectos

geolgicos, geomorfolgicos, solos, hidrogrficos, climticos, uso atual do solo e

adensamento urbano so temticos por se referirem a dados que classificam uma

posio geogrfica quanto a um determinado tema. J as imagens de satlite ou

digitalizadas (mapas pr-existentes) referem-se a dados provenientes de sensoriamento

remoto e/ou imagens em formato matricial, os dados de feies do relevo (MNT), por

exemplo. Os mapas de sombras, declividade, exposio, mapa hipsomtico e

visualizao 3D so dados que possuem uma variao contnua de seus valores

numricos em funo de sua posio na superfcie, e por fim os dados cadastrais que

contm a representao de determinado tipo de objeto. Para essa categoria se fez

necessrio a espacializao dos objetos geogrficos, por exemplo, o mapa da rede de

drenagem para gerar o mapa de inundao.

39

Utilizando o software IMPIMA, que um dos mdulos de integrao do

SPRING, foi possvel a transformao das imagens de mapas pr-existentes da extenso

TIFF-Tagged Image File Format para a extenso nativa do SPRING, o GRIB Gridded

binary, um formato de valores de ponto de grade expresso no modo binrio, para d

incio criao dos mapas temticos.

O mapa de geologia foi elaborado a partir da digitalizao sobre a imagem

digitalizada do mapa geolgico da zona costeira do Estado da Paraba elaborado por

Neves (1993). O mapa geolgico da bacia do rio Cui ficou divido em trs

compartimentos geolgicos: os Sedimentos Plio-Pleistocnicos do final do Tercirio e

incio do Quaternrio que so representados pelo Grupo Barreiras, pelos Sedimentos

Quaternrios Holocnicos, englobando aluvies, sedimentos de praia, recifes, depsitos

flvio-marinhos e esturios, e Sedimentos Meso-Cenozicos do grupo Paraba com a

Formao Beberibe e Gramame.

O mapa da compartimentao geomorfolgica foi gerado a partir de uma

digitalizao de um mapa pr-existente em uma escala de menor tamanho, o mapa da

Classificao Geomorfolgica do Estado da Paraba. O mapa foi dividido nos seguintes

temas: os Tabuleiros Costeiros, Plancie Flvio-Marinha, Plancies Fluviais, Plancie

Marinha e as Falsias, devido ao tamanho da escala se fez necessrio um ajuste

tomando-se como base as curvas de nvel, as quais foram a base para a criao do

modelo numrico do terreno.

O mapa de solos foi elaborado a partir da tcnica da digitalizao via tela,

tomando como base o mapa pedolgico do Estado da Paraba para o Plano Diretor de

Recursos Hdricos do Estado da Paraba 1995, e adaptado com o auxlio das curvas de

nveis de eqidistncia de 5 em 5 metros das cartas topogrficas (folhas J-11, J-12, J-13,

K-11, K-12, K-13, L-11, L-12, L-13) na escala de 1:10.000 do INTERPA-Instituto de

Terras e Planejamento Agrcola do Estado da Paraba.

Para a elaborao do mapa com a rede de drenagem da bacia em estudo, foi

necessrio a digitalizao das cartas planialtimtricas do INTERPA, com eqidistncia

entre as curvas de nvel tambm de 5 em 5 metros. O limite da bacia foi digitalizado

utilizando-se tcnicas de identificao de divisores de guas e cotas altimtricas,

respeitando as curvas de nvel com seus respectivos valores, cujo vetor foi definido

como um polgono fechado. Aps a digitalizao, foi realizada uma atualizao de toda

rede de drenagem com o auxlio de uma imagem de satlite. A imagem usada nesse

processo foi a do satlite CBERS2 usando as tcnicas de classificao e de composio.

40

O mapa pluviomtrico foi gerado a partir dos valores mdios de precipitao de

trs postos pluviomtricos localizados nos municpios de Joo Pessoa e do Conde, os

quais foram os de Mares, Mangabeira e o do Conde, no perodo de 1994 a 2004 (Tabela

3.1). Posteriormente, foi utilizado o mtodo de Thiessen para determinar a mdia

espacial da pluviosidade na bacia com base nos valores pluviomtricos anteriormente

citados. Com os dados espacializados, utilizou-se o interpolador Mdia

Ponderada/Cota/Quadrante para a distribuio em toda bacia e para gerar o traado das

isoietas com o software SPRING.

TABELA 3.1 POSTO PLUVIOMTRICO UTILIZADOS Cdigo Cidade Nome do posto X Y Mdia anual (mm)

3940321 Joo Pessoa Mars 289193 9208586 1.856 3940437 Joo Pessoa Mangabeira 299234 9206023 1.871 3940522 Conde Conde 287820 9197788 1.660

O mapa de uso e ocupao do solo para a bacia do rio Cui foi gerado atravs

de tcnicas de sensoriamento remoto, para isso se fez necessrio a utilizao de uma

imagem de satlite CBERS2, Sensor CCD, rbita 146, Ponto 108, datada de 19 de

agosto de 2005, (banda 5, Vermelho; banda 4, Verde; banda 3, Azul). Com a imagem de

satlite em mos, foi realizado o registro da imagem, ou seja, o georreferenciamento da

imagem, estabelecendo uma relao entre as coordenadas da imagem e as coordenadas

conhecidas, obtendo-se assim uma maior preciso para a interpretao.

Para iniciar a interpretao e anlise do uso do solo da bacia do rio Cuia, foram

definidas as classes temticas. As reas com culturas foram definidas na espacializao

no mapa na cor margenta, as reas destinadas expanso e/ou de solos expostos foram

representadas na cor pastel, as reas ocupadas por bairro e conjuntos habitacionais na

cor amarela, as reas coberta por gramneas e/ou reas de pastagens na cor verde clara,

as reas ocupadas pelas matas e/ou capoeiras na cor verde escura e as rea cobertas pela

vegetao de mangue na cor marrom. Para verificar os possveis erros de interpretao,

foram realizadas visitas de campo, com verificao de coordenadas, atravs de um

equipamento GPS, para sanar assim as possveis dvidas de interpretao.

O mapa de adensamento urbano foi gerado a partir do processo de digitalizao

em tela, no software SPRING, com base no mapa de macrozoneamento do Plano

Diretor do municpio de Joo Pessoa 2003, que dividido em trs nveis, onde o nvel 1

41

rea adensvel prioritria, o nvel 2 rea em processo de adensamento e o nvel 3

rea no adensveis.

3.3 MODELO NUMRICO DO TERRENO

Para a elaborao do modelo numrico do terreno, foram utilizadas as cartas

planialtimtricas do INTERPA citadas anteriormente e tambm o programa SPRING.

A partir das curvas de nvel com referncias de X, Y e Z, tambm conhecidas

como amostras do MNT, a qual a distribuio no espao das coordenadas em latitude,

longitude e elevao, foi gerada a grade retangular que um modelo digital que

aproxima superfcies atravs de um poliedro de faces retangulares. Os vrtices desses

poliedros podem ser os prprios pontos de amostras e atravs da grade retangular que

consiste em uma grade regular que estima os valores de cota de cada ponto da grade a

partir do conjunto de amostras de entrada e por meio da grade retangular, foi gerada a

grade triangular que so geralmente os pontos amostrados da superfcie. A modelagem

do terreno (Figura 3.2), considerando as arestas dos tringulos, permite que as

informaes morfolgicas importantes, como as descontinuidades representadas por

feies lineares de relevo (cristas) e drenagem (vales), sejam consideradas durante a

gerao da grade triangular, possibilitando assim, a modelagem da superfcie do terreno

preservando as feies geomorfolgicas da superfcie (FELGUEIRAS, 2004).

FIGURA 3.2 - REPRESENTAO DO RELEVO DA BACIA EM GRADE RETANGULAR

E TRIANGULAR

42

A partir da grade triangular gerada, foi construdo o mapa da declividade que

utilizou o fatiamento de classe e tomou como referncia as classes de declividade

utilizadas pela Embrapa (1984), por Silva e Santos (2005), e adaptadas para a regio

tropical mida, como mostrado na Tabela 3.2.

TABELA 3.2 - CLASSES DE DECLIVIDADE Classe Declividade Classificao

01 0 a 3% Muito baixa 02 3 a 8% Baixa 03 8 a 15% Mdia 04 15 a25% Mdia alta 05 25 a 45% Alta 06 Maior que 45% Muito alta

A imagem de sombras foi gerada tomando por base a grade retangular do

MNT, considerando o intervalo entre 0, que referente ao preto, e 255, que referente

ao branco, este valor de nvel de cinza igual a 0 usado em reas onde no existe

definio do valor de cota para a imagem sombreada.

O mapa hipsomtrico foi gerado atravs da grade retangular da mesma forma

que foi gerada a declividade. Foram criadas classes em uma ordem altimtrica de forma

a agrupar sua distribuio em relao s cotas altimtricas. As classes foram criadas na

seguinte ordem, segundo a altimetria, de 0 a 10 m, de 10 a 20 m, de 20 a 30 m, de 30 a

40 m, de 40 a 50 m, e de 50 a 60 m.

Na visualizao 3D utilizou-se a tcnica de ray-tracing com textura externa. O

ray-tracing uma simulao dos raios de luz refletidos entre objetos do modelo e estas

reflexes vo sendo multiplicadas medida que os raios vo encontrando mais objetos

ou novamente os objetos j refletidos. Para o 3D foi dado alguns parmetros, tais como

a projeo paralela, o azimute de 35 graus e a elevao de 35, graus para o item

observado, mantendo o exagero vertical de 0,1, referente escala vertical da

apresentao da imagem.

Neste processo, o modelo responsvel pela definio da geometria da

superfcie projetada enquanto que a imagem usada como dado de textura. A imagem

de textura pode ser qualquer imagem, como a imagem sombreada gerada sobre o

prprio modelo que est sendo projetado no plano.

Por fim, foram gerados os perfis transversal e longitudinal, sendo realizado a

partir de um traado sobre os dados do modelo da grade regular ou irregular, podendo

ser exibido assim os grficos de perfis do fenmeno ao longo de uma trajetria. Este

43

perfil representa a variao do fenmeno estudado em funo da distncia plana

percorrida numa trajetria pr-definida. Os pontos do perfil so determinados pela

interseco da trajetria com as arestas do Modelo Digital de Terreno (FELGUEIRAS,

2004).

3.4 GRAUS DE IMPERMEABILIDADE DO SOLO

Para a construo do mapa de impermeabilidade, foram necessrias

informaes especializadas de alguns temas da rea de estudo, como o mapa de solos, o

qual fornece caractersticas que influenciam na velocidade da infiltrao como textura

do solo, estrutura do solo, porosidade do solo, a condutividade hidrulica,

impermeabilidade, uso e ocupao, cobertura vegetal. Tambm foram fornecidas

caractersticas a respeito do tipo de ocupao, homogeneizando reas com composio

antrpica e rea com presena de estruturas biolgicas tais como: razes de plantas,

perfuraes de vermes e buracos feitos por animais, pois estes aumentam a porosidade e

a permeabilidade do solo. O mapa de adensamento indicou a intensidade de reas

impermeveis levando em conta a densidade da ocupao urbana em cada classe do uso

do solo. Para a ponderao e cruzamento dos dados foi utilizada a linguagem de

programao LEGAL disponvel no SPRING.

3.4.1 lgebra de Mapas com Programao em LEGAL

LEGAL uma linguagem de programao baseada nos modelos de dados do

SPRING, que atua sobre as representaes de dados dos modelos numricos

representados pelas grades retangulares, por modelos de imagens, temticos, cadastrais

e por modelos do tipo objetos. Uma programao em LEGAL consiste de uma

seqncia de operaes descritas por sentenas no ambguas e organizadas segundo

regras gramaticais, envolvendo operadores, funes e dados espaciais, categorizados

segundo o modelo de dados do SPRING. Uma programao em LEGAL constituda

por uma lista de sentenas que descreve um procedimento, ou conjunto de aes sobre

os dados espaciais. Tais sentenas em LEGAL so estruturadas em quatro grupos

descritos no fluxograma da Figura 3.3.

44

FIGURA 3.3 - ESTRUTURA DA LINGUAGEM LEGAL.

As declaraes definem variveis que sero associadas aos dados fornecidos ou

produzidos num programa. Nas instanciaes, variveis so efetivamente associadas

aos planos de informao (layers), objetos, mapas cadastrais ou tabelas de

transformao. As operaes correspondem aplicao de um ou mais operadores ou

funes sobre variveis declaradas e instanciadas previamente, e os comandos de

controle permitem o controle do fluxo de processamento de um programa em LEGAL.

Para facilitar o entendimento da linguagem LEGAL utilizada nesse trabalho,

convencionou-se a utilizao de cores nos script, assim as palavras na cor verde

correspondem aos comentrios, as palavras na cor vermelha so as constates numricas,

os caracteres na cor azul escuro so palavras-chave da linguagem, as na cor azul so

palavras especiais, na cor marrom so os tipos de dados e em preto o texto geral.

3.4.2 Ponderao de Solos

Aps o processo de digitalizao do mapa de solos no SPRING, se fez

necessrios alguns ensaios de permeabilidade do solo no Laboratrio de Solos do

45

Departamento de Engenharia Civil do Centro de Tecnologia da UFPB. Foram realizados

coleta e cinco testes em amostras de diferentes locais da bacia. O ponto de coleta do SM

- Solo de Mangue foi na coordenada X 300809, Y 9202917, o AMD Areias Quartzosas

Marinhas foi na coordenada X 300951, Y 9202761, o AE Aluvissolo foi na coordenada

X 297331, Y 9204436, PV - Podzlico Vermelho Amarelo foi na coordenada X 295801,

Y 9204221 e LVA Latossolos Vermelho Amarelos foi na coordenada X 293843, Y

9206766.

O teste realizado de permeabilidade foi o de carga constante nas amostras dos

solos SM, AMD, AE e PV, e enquanto que para o LVA foi realizado o ensaio de

permeabilidade de carga varivel.

Para a determinao do Kmd no ensaio de permeabilidade com a carga

constante, se fez necessrio a utilizao das seguintes frmulas:

AhtVLKT = (3.1)

TV KCK =20 (3.2)

O Kmd a uma temperatura de 20C obtido pela mdia aritmtic