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REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA ISSN 1519-5228
Volume 18 - Número 2 - 2º Semestre 2018
ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
GURGUÉIA – PI
Maria José Herculano Macedo1
; Francineide Amorim Costa Santos2
; Rafael Silva dos Anjos3
;
Francisco de Assis Salviano de Sousa4
; Vilma Bragas de Oliveira5
RESUMO
O estudo dos recursos hídricos, associado às características físicas de bacias hidrográficas, contribui na
tomada de decisão dos gestores e melhora a atuação dos diversos atores sociais em relação ao meio
ambiente. A região hidrográfica do Gurguéia foi escolhida para o estudo, por abranger 33 municípios
piauienses e apresentar grande potencial de águas subterrâneas, inclusive com poços jorrantes que
drenam os aquíferos Serra Grande e Cabeças. Desta forma, o objetivo deste artigo consiste em analisar
as características físicas e topográficas da Bacia Hidrográfica do Rio Gurguéia (BHRG), um dos
principais afluentes do rio Parnaíba, de forma a contribuir com melhorias no gerenciamento dos
recursos naturais dessa região. Na metodologia foi utilizado o software Arcgis 10.2 para calcular os
valores fisiográficos da bacia. Ao analisar os resultados, observou-se que a área de drenagem é igual a
48305 km² com perímetro de 2280 km. A forma da bacia é alongada e irregular e não é suscetível a
enchentes em anos normais de precipitação. A BHRG tem baixa densidade de drenagem, com
predominância de rios de 1ª e 2ª ordem. A altitude média da bacia é de 444,69 m com declividade
média de 5,63%.
Palavras-chave: Bacia hidrográfica do rio Gurguéia, modelo digital de elevação, análise morfométrica.
ANALYSIS OF PHYSICAL CHARACTERISTICS OF THE GURGUÉIA RIVER BASIN – PI
ABSTRACT
The study of water resources associated with the physical characteristics of river basins, help in
decision making of managers and improves the performance of various stakeholders with the
environment. The Gurguéia river basin was chosen for the study because besides covering 33 counties
in Piaui state and has great potential groundwater, including wells that draining the aquifers Serra
Grande and Cabeças. Thus, the aim this article consists to analyze the physical and topographical
characteristics of the Gurguéia River Basin (GRB) in order to contribute to improvements in water
resources management in the GRB. The ArcGis 10.2 software was used to calculate the physiographic
index basin. By analyzing the results, it was observed that the GRB area is equal to 48305 km² with
perimeter of 2280 km. The GRB shape is elongated and irregular, and therefore not susceptible to
flooding during normal rainfall years. The GRB has low drainage density and predominance of rivers
of 1st and 2nd orders. Overall, the average altitude in the region is 444.69 m with average slope of
5,63%.
Keywords: Gurguéia River Basin, digital elevation model, morphometric analysis.
90
1. INTRODUÇÃO
A aplicação de Sistemas de Informação
Geográfica (SIG) permite reunir, assimilar,
analisar, exibir informações multissetoriais e
otimizar a tomada de decisões em diversas
localidades e regiões. O SIG aliado aos dados de
sensoriamento remoto são ferramentas
importantes para o monitoramento e gestão dos
recursos naturais em nível de bacias
hidrográficas. Nesse contexto, o modelo
matemático SWAT (Soil and Water Assessment
Tool) contribui para modelar diferentes processos
físicos em bacias hidrográficas com o objetivo de
estudar alterações no uso do solo e suas
consequências nos escoamentos superficiais e
subterrâneos, na produção de sedimentos, na
qualidade da água e na sua delimitação.
As Bacias Hidrográficas (BH)
correspondem a uma área definida e fechada
topograficamente num ponto de curso de água, de
forma que toda vazão afluente possa ser medida
ou descarregada através desse ponto. As
características topográficas, geológicas,
geomorfológicas, pedológicas e térmicas, bem
como o tipo de cobertura da BH, desempenham
papel essencial no seu comportamento
hidrológico (GARCEZ; ALVAREZ, 1988).
O estudo morfométrico de BH realiza uma
analise das relações entre a fisiografia e a
dinâmica hidrológica da bacia. Além disso,
permite verificar a influencia das ações
antrópicas sobre essa região. Segundo Oliveira e
Borsato (2011) nas últimas décadas as ações
antrópicas têm acelerado e potencializado
alterações nas características morfométricas da
BH, por meio da canalização e retilinização de
cursos pluviais, terraplanagem,
impermeabilização do solo etc.
Alguns autores realizaram diversos estudos
envolvendo a obtenção das características físicas
das BH com a utilização de SIG. Por exemplo,
Kouli et al. (2007) realizaram uma análise com
SIG em duas bacias hidrográficas agrícolas na
área central de Chania, na ilha de Creta, Grécia.
Os dados digitais foram imprescendíveis para
determinar os parâmetros geomorfométricos, para
avaliar as condições das bacias hidrográficas e
para extrair as características topográficas,
geológicas, hidrológicas e confeccionar mapas
hidro-litológicos. Price (2011) realizou uma
revisão na literatura para investigar o escoamento
de base e as características geomorfológicas,
solos e uso da terra e os potenciais efeitos de
alterações climáticas em bacias hidrográficas de
regiões que apresentam climas úmido, tropical e
temperado. Farias et al. (2015) descreveram as
características morfométricas, o uso e cobertura
do solo da bacia hidrográfica do Arroio Candiota,
RS.
As características das BH são importantes
para que se tenha um planejamento bem sucedido
da conservação do fluxo de base, da infiltração,
do escoamento superficial e da produção de água
na região hidrográfica. Desta forma, o objetivo
deste artigo consiste em analisar as características
físicas da Bacia Hidrográfica do rio Gurguéia
(BHRG) a fim de contribuir com melhorias no
gerenciamento dos recursos naturais da bacia.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Área de estudo
A BHRG é a segunda maior bacia
hidrográfica do Piauí e está localizada entre as
coordenadas geográficas 6°48’ e 10°52’ de
latitude sul e entre 43°16’ e 45° 32’ de longitude
a oeste de Greenwich, conforme Figura 1.
Figura 1 – Localização da bacia hidrográfica do rio
Gurguéia. Fonte: Os autores (2016).
A BHRG abrange, total ou parcialmente, 33
municípios, são eles: Cristalândia do Piauí,
Corrente, Sebastião Barros, Parnaguá, Júlio
Borges, Avelino Lopes, Gilbués, Curimatá, São
Gonçalo do Gurguéia, Riacho Frio, Redenção do
Gurguéia, Morro Cabeça no Tempo, Bom Jesus,
Santa Luz, Guaribas, Currais, Cristino Castro,
Palmeira do Piauí, Uruçuí, Alvorada do
Gurguéia, Manoel Emídio, Colônia do Gurguéia,
Pavussu, Bertolínia, Eliseu Martins, Canavieira,
Itaueira, Floriano, Sebastião Leal, Landri Sales,
Jerumenha, Canto do Buriti e Monte Alegre do
Piauí (PIAUÍ, 2015).
O vale do Gurguéia apresenta grande
potencial em águas subterrâneas, inclusive com
poços jorrantes que drenam os aquíferos Serra
Grande e Cabeças. Com relação à vegetação
ocorre predominância do Cerrado. Também,
estão presentes ao longo da BHRG extensas áreas
de Caatinga, especialmente na região do Alto
Gurguéia, e ainda pequenas áreas de contato
Caatinga/Cerrado (PIAUÍ, 2015). Ao longo do
vale do rio foram cadastradas 11 lagoas com
expressiva capacidade, destacando a lagoa de
Parnaguá e a do Peixe, com capacidades de
armazenamento de 74 milhões de m³ e 11,9
milhões de m³, respectivamente (BRASIL, 2006).
2.2 Procedimentos Metodológicos
Os Modelos Digitais de Elevação (MDE)
utilizados para delimitação da região da BHRG
foram obtidos a partir de dados SRTM (Shuttle
Radar Topography Mission) segundo produtos
refinados por Miranda (2005).
O processo de tratamento dos dados,
delimitação da região hidrográfica, obtenção da
rede de drenagem, área de drenagem, perímetro,
comprimento do rio principal, comprimento do
talvegue, comprimento total dos cursos d’água e
comprimento axial da bacia hidrográfica foram
obtidos através da utilização do software ArcGis.
A relação entre o comprimento médio dos
canais de cada ordem (km) da BHRG foi obtida
conforme equação [1] (CHRISTOFOLETTI,
1980):
na qual:
Lm: Comprimento médio dos segmentos fluviais;
Lu: Soma total dos comprimentos dos canais de
cada ordem;
Nu: Segmentos encontrados na respectiva ordem.
O coeficiente de compacidade de uma bacia
hidrográfica, , é um índice que informa a
susceptibilidade da ocorrência de inundações nas
partes baixas da bacia, sendo definido pela
relação entre o perímetro da bacia hidrográfica e
o perímetro do círculo de igual área (VILLELA;
MATTOS, 1975) e foi obtido através da equação
[2]:
em que:
A = Área da bacia em km²;
P = Perímetro da bacia em km.
O fator de forma corresponde à relação
entre a área de uma bacia hidrográfica e o
quadrado de seu comprimento axial, medido ao
longo do curso de água da desembocadura à
cabeceira mais distante (GARCEZ; ALVAREZ,
1988). O fator de forma foi determinado pela
equação [3]:
em que:
A = Área da bacia em km²;
L = Comprimento axial da bacia em km.
O índice de circularidade (IC) relaciona a
área da bacia com a área de um círculo de
perímetro igual ao da área da bacia. Este valor
tende para unidade à medida que a bacia se
aproxima da forma circular e diminui conforme a
mesma se torna mais alongada (Cardoso et al.,
2006). Esse índice foi obtido pela equação [4]:
em que:
A = Área da bacia em km²;
P = Perímetro da bacia em km.
A densidade de drenagem de uma bacia
hidrográfica é obtida dividindo-se o comprimento
total dos cursos de água efêmeros, intermitentes e
perenes pela a área total da bacia (GARCEZ;
ALVAREZ, 1988).
O ordenamento dos canais da bacia foi
realizado conforme Strahler (1964). Nesse
sistema os canais sem tributários são de primeira
ordem, na confluência entre dois canais de
primeira ordem origina um de segunda e na
confluência de dois canais de segunda origina um
de terceira ordem. Quando dois rios de ordens
hierárquicas diferentes juntam-se, prevalece a
maior ordem.
A extensão média do escoamento
superficial é representada matematicamente por
(VILLELA; MATTOS, 1975):
em que:
L = Comprimento do rio principal em km;
A = Área de drenagem da bacia em km.
O índice de sinuosidade de um curso
d’água, é definido pela relação entre o
comprimento do rio principal e a distância
vetorial entre os pontos extremos do canal
principal (ALVES; CASTRO, 2003), dado pela
equação [6]:
sendo:
L = Comprimento do rio principal em km;
= Distância vetorial entre os pontos extremos
do canal principal.
A declividade de álveo é definida
dividindo-se a diferença total de elevação do leito
pela extensão horizontal do curso d’água entre
esses dois pontos conforme Villela e Mattos
(1975). A declividade e relevo foram obtidos a
partir do MDE e do programa ArcGis, através da
extensão Spatial Analyst. As classes de
declividade foram separadas em seis intervalos
distintos, sugeridos pela Embrapa (1979).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A delimitação, rede de drenagem,
hierarquia dos rios e extensão do rio principal da
BHRG pode ser vista na Figura 2. A análise
dessa região hidrográfica permitiu a obtenção de
suas características físicas. O comprimento do rio
principal é de aproximadamente 436 km,
enquanto o comprimento total dos rios é de 5612
km. Ao aplicar a proposta de hierarquização de
Strahler (1964), a BHRG foi classificada como
de 5ª ordem, isso indica que a bacia possui um
sistema de drenagem com ramificação
significativa (Figura 2). Na BHRG ocorre
predominância de cursos d’água de 1ª e 2ª
ordens. Os canais de 1ª ordem apresentaram
maior número de segmentos, cerca de 510, com
comprimento médio de 9,1 km (Tabela 1) e os
canais de 2ª ordem apresentaram comprimento
médio de 40,9 km.
Figura 2 – Rede de drenagem da BHRG.
Tabela 1 – Descrição dos canais que compõem a rede de
drenagem.
Hierarquia
fluvial
Comprimento
(km)
Número
de rios
Comprimento
médio dos
canais (km)
1ª ordem 2828,2 310 9,1
2ª ordem 1750,1 64 40,9
3ª ordem 449,5 11 8,8
4ª ordem 148,6 2 74,3
5ª ordem 435,8 1 435,8
FONTE: Os autores (2016).
O coeficiente de compacidade (2,90), o
fator de forma (0,21) e o índice de circularidade
(0,12) são índices relacionados à forma da bacia
hidrográfica. Os valores destes índices indicam
que a área da bacia não é suscetível a enchentes,
conforme Villela e Mattos (1975), haja vista que
a BHRG possui formato alongado e estreito. Em
bacias com formato circular, diferentemente da
BHRG, há maior probabilidade de ocorrências de
chuvas intensas no âmbito de toda área da bacia,
concentrando grande volume de água no rio
principal (CARDOSO et al., 2006).
A densidade de drenagem da BHRG foi de
0,76 km/km2
. Esse valor indica que a bacia
possui baixa capacidade de drenagem. De acordo
com Milani e Canali (2000) a densidade de
drenagem reflete a propriedade de
transmissibilidade do terreno e,
consequentemente, a suscetibilidade à erosão.
Esses autores obtiveram a densidade de 1,01
km/km² no sistema hidrográfico do rio Matinhos
e o consideraram como de baixa densidade de
drenagem e elevada transmissibilidade,
apresentando um bom grau de infiltração. Este
fato também pode ser considerado na BHRG.
A sinuosidade do curso d’água é de 0,92. E
esse valor indica que o rio Gurguéia tende a ser
retilíneo, conforme Alves e Castro (2003). A
extensão média do escoamento superficial é de
2,15 km. Esse índice indica a distância média em
que a água teria que escoar sobre os terrenos de
uma bacia, caso o escoamento se desse em linha
reta, de onde a chuva caiu até o curso d´água
mais próximo (VILLELA; MATTOS, 1975).
Tabela 2 – Características físicas da BHRG.
Características físicas Valores
Área da bacia hidrográfica 48305,00 km²
Perímetro da bacia hidrográfica 2280,00 km
Comprimento do rio principal 436,00 km
Largura média 102,00 km
Coeficiente de compacidade 2,90
Fator de forma 0,21
Índice de circularidade (IC) 0,12
Comprimento total dos rios 5612,09 km
Densidade de drenagem 0,76 km/km²
Extensão média do escoamento
superficial
2,15 km
Comprimento do talvegue 475,00 km
Sinuosidade do curso d'água 0,92
FONTE: Os autores (2016).
A Figura 3 ilustra a distribuição das
altitudes na bacia. A altitude média é de 444,69
m, enquanto a amplitude altimétrica, diferença
entre as cotas máxima e mínima é de 700 m. As
regiões de maior elevação na bacia se encontram
na parte sudoeste, correspondendo a uma região
de nascentes. A definição da amplitude
altimétrica é essencial para a caracterização física
da bacia, haja vista que influencia na temperatura,
precipitação e evaporação. A Tabela 3 exibe as
faixas hipsométricas da região, nela pode ser visto
que 68,1% da BHRG corresponde a uma altitude
inferior a 500 metros. Na BHRG predomina áreas
entre 300 e 600 metros.
Figura 3 – Mapa hipsométrico da BHRG.
Tabela 3 – Faixas hipsométricas da BHRG.
Altitude
(m)
Área
(km²)
Percentual
(por classe)
Percentual
(acumulado)
124 - 200 999,6 2,1 2,1
200 - 300 5092,4 10,5 12,6
300 - 400 11723,0 24,3 36,9
400 - 500 15072,7 31,2 68,1
500 - 600 9873,2 20,4 88,5
600 - 700 4567,4 9,5 98,0
700 - 800 770,3 1,6 99,6
800 - 824 204,5 0,4 100,0
FONTE: Os autores (2016).
A declividade do álveo (m/m) da BHRG é
igual a 0,0013 m/m. A maior parte da região
(80,6%) corresponde aos tipos de declividade
plana e suave ondulada, Tabela 4 e Figura 4. A
declividade média da região é de 5,63%. As
declividades fortes onduladas, montanhosas e
escarpadas correspondem a apenas 5,4% da
região, localizadas na região sudoeste e escassas
áreas ao longo bacia. A declividade média é de
5,6%, esse valor revela que a bacia possui, em
média, baixa declividade o que resulta numa
redução dos picos de enchentes devido à baixa
velocidade do escoamento superficial (VILLELA;
MATTOS, 1975).
Figura 4 – Mapa da declividade da BHRG.
Tabela 4 – Faixas de declividade da BHRG
Tipos de declividade
Área
(km²)
Percentual
(por classe)
Percentual
(acumulado)
Plano 21332,7 44,2 44,2
Suave Ondulado 17575,6 36,4 80,6
Ondulado 6791,6 14,1 94,6
Forte Ondulado 2383,0 4,9 99,5
Montanhoso 217,8 0,5 100,0
Forte Montanhoso 1,7 0,0 100,0
FONTE: Os autores (2016).
A média pluviométrica anual na região da
BHRG varia de 400 a 1000 mm (Figura 5). As
maiores pluviometrias são observadas ao norte,
noroeste e sudoeste da região hidrográfica.
Figura 5 – Mapa da precipitação média anual da BHRG.
Em relação aos sistemas atmosféricos
atuantes na região, destacam-se dois: Vortíce
Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) e Complexos
Convectivos de Mesoescala (CCMs).
O VCAN penetra no Nordeste Brasileiro a
partir do Oceano Atlântico entre os meses de
novembro e março, sendo os meses de janeiro e
fevereiro mais frequentes. Sua área de atuação
pode abranger vários estados do Nordeste,
inclusive no litoral (FERREIRA; MELLO, 2005).
O seu processo de formação está atrelado ao fato
de que no seu centro, em baixos níveis, existe
uma predominância de altas pressões impedindo
a nebulosidade na região; ao mesmo tempo em
que nas regiões de altos níveis predominam uma
área de baixa pressão (convergência dos ventos).
No entanto, a sua importância em termos de
precipitação no semiárido, é devido a sua
periferia em baixos níveis favorecer a
ascendência do ar, ocasionando uma grande
presença de nuvens cumulunimbus, que são
responsáveis pela precipitação.
Em relação ao CCMs, são aglomerados de
nuvens que se formam a partir da influência dos
fatores e elementos climáticos (pressão,
temperatura, relevo) ocasionando chuvas intensas
e de curta duração (FERREIRA; MELLO, 2005).
São mais presentes nas estações de primavera e
verão. Sua atuação abrange áreas de maneiras
mais isoladas.
É importante ressaltar que em alguns casos
esporádicos a atuação da Zona de Convergência
Intertropical pode influenciar em linhas de
instabilidade em latitudes mais altas que 4° ao
Sul, ocasionando chuvas na estação do
verão/outono.
Segundo a classificação de Köppen, a
região da bacia é caracterizada por ser Aw’, onde
predomina um clima tropical com regime de
chuvas durante as estações de verão e outono.
Para uma análise mais específica, observa-se o
climograma (Figura 6) do município de Eliseu
Martins, com médias de precipitação e
temperatura que vão desde 1911 até 1990
(UFCG, 2016). Assim, observa-se que as
temperaturas possuem baixa amplitude térmica,
com as chuvas concentradas entre os meses de
novembro até abril.
Figura 6 – Climograma do município Eliseu Martins.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base na análise do coeficiente de
compacidade e no fator de forma, a bacia
apresenta forma mais alongada, não sendo,
portanto suscetível a enchentes. A BHRG
apresentou baixa densidade de drenagem. A
altitude média é de 444,69 m e as maiores
elevações se encontram na região das nascentes
do rio Gurguéia. Na BHRG predomina a
declividade do tipo plana. O rio Gurguéia
apresenta baixa declividade com tendência
retilínea em seu percurso.
As informações obtidas advindas das
análises das características físicas da bacia
aliadas às técnicas de geoprocessamento
apresentaram resultados satisfatórios. No entanto,
este estudo é um diagnóstico preliminar e fornece
subsídios para futuros trabalhos na BHRG de
forma a contribuir com o planejamento e
gerenciamento dos recursos naturais da bacia.
5. AGRADECIMENTOS
A Fundação de Amparo à Pesquisa e
Desenvolvimento Científico e Tecnológico do
Maranhão (FAPEMA) pelo apoio e
disponibilidade dos recursos necessários para a
realização do presente trabalho.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, J. M. P.; CASTRO, P. T. A. Influência
de feições geológicas na morfologia da bacia do
rio do Tanque (MG) baseada no estudo de
parâmetros morfométricos e análise de padrões de
lineamentos. Revista Brasileira de Geociências, v.
33, n.2, p.117-124, 2003.
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Parnaíba. Ministério do Meio Ambiente.
Secretaria de Recursos Hídricos. Brasília, 2006.
Disponível em: <<http://www.mma.
gov.br/estruturas/161/_publicacao/161_publicaca
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2015.
CARDOSO, C. A.; DIAS, H. C. T.; SOARES, C.
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n. 2, p. 241-248, 2006.
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Nacional de Levantamento e Conservação de
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Janeiro, 1979. 83p. (EMBRAPA-SNLCS.
Micelânea, 1).
FARIAS, R. N.; PEDROZO, C. S.; MACHADO,
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hidrográfica do Arroio Candiota, RS. Pesquisas
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FERREIRA, A. G; MELLO, N. G. S. Principais
sistemas atmosféricos atuantes sobre a região
Nordeste do Brasil e a influência dos Oceanos
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2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1988, 291p.
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ALEXAKIS, D. Gis-based morphometric analysis
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Journal of Environmental Hydrology, v. 15, n.1,
p. 1-17, 2007.
MILANI, J. R.; CANALI, N. E. Analise
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matinhos por uma analise morfométrica. Revista
RA’EGA, Curitiba, n.4, p. 139-152, 2000.
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Disponível em <<www.dca. ufcg.edu.br/clima/
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VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia
Aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil,
1975, 245p.
97

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  • 1. REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA ISSN 1519-5228 Volume 18 - Número 2 - 2º Semestre 2018 ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO GURGUÉIA – PI Maria José Herculano Macedo1 ; Francineide Amorim Costa Santos2 ; Rafael Silva dos Anjos3 ; Francisco de Assis Salviano de Sousa4 ; Vilma Bragas de Oliveira5 RESUMO O estudo dos recursos hídricos, associado às características físicas de bacias hidrográficas, contribui na tomada de decisão dos gestores e melhora a atuação dos diversos atores sociais em relação ao meio ambiente. A região hidrográfica do Gurguéia foi escolhida para o estudo, por abranger 33 municípios piauienses e apresentar grande potencial de águas subterrâneas, inclusive com poços jorrantes que drenam os aquíferos Serra Grande e Cabeças. Desta forma, o objetivo deste artigo consiste em analisar as características físicas e topográficas da Bacia Hidrográfica do Rio Gurguéia (BHRG), um dos principais afluentes do rio Parnaíba, de forma a contribuir com melhorias no gerenciamento dos recursos naturais dessa região. Na metodologia foi utilizado o software Arcgis 10.2 para calcular os valores fisiográficos da bacia. Ao analisar os resultados, observou-se que a área de drenagem é igual a 48305 km² com perímetro de 2280 km. A forma da bacia é alongada e irregular e não é suscetível a enchentes em anos normais de precipitação. A BHRG tem baixa densidade de drenagem, com predominância de rios de 1ª e 2ª ordem. A altitude média da bacia é de 444,69 m com declividade média de 5,63%. Palavras-chave: Bacia hidrográfica do rio Gurguéia, modelo digital de elevação, análise morfométrica. ANALYSIS OF PHYSICAL CHARACTERISTICS OF THE GURGUÉIA RIVER BASIN – PI ABSTRACT The study of water resources associated with the physical characteristics of river basins, help in decision making of managers and improves the performance of various stakeholders with the environment. The Gurguéia river basin was chosen for the study because besides covering 33 counties in Piaui state and has great potential groundwater, including wells that draining the aquifers Serra Grande and Cabeças. Thus, the aim this article consists to analyze the physical and topographical characteristics of the Gurguéia River Basin (GRB) in order to contribute to improvements in water resources management in the GRB. The ArcGis 10.2 software was used to calculate the physiographic index basin. By analyzing the results, it was observed that the GRB area is equal to 48305 km² with perimeter of 2280 km. The GRB shape is elongated and irregular, and therefore not susceptible to flooding during normal rainfall years. The GRB has low drainage density and predominance of rivers of 1st and 2nd orders. Overall, the average altitude in the region is 444.69 m with average slope of 5,63%. Keywords: Gurguéia River Basin, digital elevation model, morphometric analysis. 90
  • 2. 1. INTRODUÇÃO A aplicação de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) permite reunir, assimilar, analisar, exibir informações multissetoriais e otimizar a tomada de decisões em diversas localidades e regiões. O SIG aliado aos dados de sensoriamento remoto são ferramentas importantes para o monitoramento e gestão dos recursos naturais em nível de bacias hidrográficas. Nesse contexto, o modelo matemático SWAT (Soil and Water Assessment Tool) contribui para modelar diferentes processos físicos em bacias hidrográficas com o objetivo de estudar alterações no uso do solo e suas consequências nos escoamentos superficiais e subterrâneos, na produção de sedimentos, na qualidade da água e na sua delimitação. As Bacias Hidrográficas (BH) correspondem a uma área definida e fechada topograficamente num ponto de curso de água, de forma que toda vazão afluente possa ser medida ou descarregada através desse ponto. As características topográficas, geológicas, geomorfológicas, pedológicas e térmicas, bem como o tipo de cobertura da BH, desempenham papel essencial no seu comportamento hidrológico (GARCEZ; ALVAREZ, 1988). O estudo morfométrico de BH realiza uma analise das relações entre a fisiografia e a dinâmica hidrológica da bacia. Além disso, permite verificar a influencia das ações antrópicas sobre essa região. Segundo Oliveira e Borsato (2011) nas últimas décadas as ações antrópicas têm acelerado e potencializado alterações nas características morfométricas da BH, por meio da canalização e retilinização de cursos pluviais, terraplanagem, impermeabilização do solo etc. Alguns autores realizaram diversos estudos envolvendo a obtenção das características físicas das BH com a utilização de SIG. Por exemplo, Kouli et al. (2007) realizaram uma análise com SIG em duas bacias hidrográficas agrícolas na área central de Chania, na ilha de Creta, Grécia. Os dados digitais foram imprescendíveis para determinar os parâmetros geomorfométricos, para avaliar as condições das bacias hidrográficas e para extrair as características topográficas, geológicas, hidrológicas e confeccionar mapas hidro-litológicos. Price (2011) realizou uma revisão na literatura para investigar o escoamento de base e as características geomorfológicas, solos e uso da terra e os potenciais efeitos de alterações climáticas em bacias hidrográficas de regiões que apresentam climas úmido, tropical e temperado. Farias et al. (2015) descreveram as características morfométricas, o uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do Arroio Candiota, RS. As características das BH são importantes para que se tenha um planejamento bem sucedido da conservação do fluxo de base, da infiltração, do escoamento superficial e da produção de água na região hidrográfica. Desta forma, o objetivo deste artigo consiste em analisar as características físicas da Bacia Hidrográfica do rio Gurguéia (BHRG) a fim de contribuir com melhorias no gerenciamento dos recursos naturais da bacia. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Área de estudo A BHRG é a segunda maior bacia hidrográfica do Piauí e está localizada entre as coordenadas geográficas 6°48’ e 10°52’ de latitude sul e entre 43°16’ e 45° 32’ de longitude a oeste de Greenwich, conforme Figura 1. Figura 1 – Localização da bacia hidrográfica do rio Gurguéia. Fonte: Os autores (2016).
  • 3. A BHRG abrange, total ou parcialmente, 33 municípios, são eles: Cristalândia do Piauí, Corrente, Sebastião Barros, Parnaguá, Júlio Borges, Avelino Lopes, Gilbués, Curimatá, São Gonçalo do Gurguéia, Riacho Frio, Redenção do Gurguéia, Morro Cabeça no Tempo, Bom Jesus, Santa Luz, Guaribas, Currais, Cristino Castro, Palmeira do Piauí, Uruçuí, Alvorada do Gurguéia, Manoel Emídio, Colônia do Gurguéia, Pavussu, Bertolínia, Eliseu Martins, Canavieira, Itaueira, Floriano, Sebastião Leal, Landri Sales, Jerumenha, Canto do Buriti e Monte Alegre do Piauí (PIAUÍ, 2015). O vale do Gurguéia apresenta grande potencial em águas subterrâneas, inclusive com poços jorrantes que drenam os aquíferos Serra Grande e Cabeças. Com relação à vegetação ocorre predominância do Cerrado. Também, estão presentes ao longo da BHRG extensas áreas de Caatinga, especialmente na região do Alto Gurguéia, e ainda pequenas áreas de contato Caatinga/Cerrado (PIAUÍ, 2015). Ao longo do vale do rio foram cadastradas 11 lagoas com expressiva capacidade, destacando a lagoa de Parnaguá e a do Peixe, com capacidades de armazenamento de 74 milhões de m³ e 11,9 milhões de m³, respectivamente (BRASIL, 2006). 2.2 Procedimentos Metodológicos Os Modelos Digitais de Elevação (MDE) utilizados para delimitação da região da BHRG foram obtidos a partir de dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) segundo produtos refinados por Miranda (2005). O processo de tratamento dos dados, delimitação da região hidrográfica, obtenção da rede de drenagem, área de drenagem, perímetro, comprimento do rio principal, comprimento do talvegue, comprimento total dos cursos d’água e comprimento axial da bacia hidrográfica foram obtidos através da utilização do software ArcGis. A relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem (km) da BHRG foi obtida conforme equação [1] (CHRISTOFOLETTI, 1980): na qual: Lm: Comprimento médio dos segmentos fluviais; Lu: Soma total dos comprimentos dos canais de cada ordem; Nu: Segmentos encontrados na respectiva ordem. O coeficiente de compacidade de uma bacia hidrográfica, , é um índice que informa a susceptibilidade da ocorrência de inundações nas partes baixas da bacia, sendo definido pela relação entre o perímetro da bacia hidrográfica e o perímetro do círculo de igual área (VILLELA; MATTOS, 1975) e foi obtido através da equação [2]: em que: A = Área da bacia em km²; P = Perímetro da bacia em km. O fator de forma corresponde à relação entre a área de uma bacia hidrográfica e o quadrado de seu comprimento axial, medido ao longo do curso de água da desembocadura à cabeceira mais distante (GARCEZ; ALVAREZ, 1988). O fator de forma foi determinado pela equação [3]: em que: A = Área da bacia em km²; L = Comprimento axial da bacia em km. O índice de circularidade (IC) relaciona a área da bacia com a área de um círculo de perímetro igual ao da área da bacia. Este valor tende para unidade à medida que a bacia se aproxima da forma circular e diminui conforme a mesma se torna mais alongada (Cardoso et al., 2006). Esse índice foi obtido pela equação [4]: em que: A = Área da bacia em km²; P = Perímetro da bacia em km. A densidade de drenagem de uma bacia hidrográfica é obtida dividindo-se o comprimento total dos cursos de água efêmeros, intermitentes e
  • 4. perenes pela a área total da bacia (GARCEZ; ALVAREZ, 1988). O ordenamento dos canais da bacia foi realizado conforme Strahler (1964). Nesse sistema os canais sem tributários são de primeira ordem, na confluência entre dois canais de primeira ordem origina um de segunda e na confluência de dois canais de segunda origina um de terceira ordem. Quando dois rios de ordens hierárquicas diferentes juntam-se, prevalece a maior ordem. A extensão média do escoamento superficial é representada matematicamente por (VILLELA; MATTOS, 1975): em que: L = Comprimento do rio principal em km; A = Área de drenagem da bacia em km. O índice de sinuosidade de um curso d’água, é definido pela relação entre o comprimento do rio principal e a distância vetorial entre os pontos extremos do canal principal (ALVES; CASTRO, 2003), dado pela equação [6]: sendo: L = Comprimento do rio principal em km; = Distância vetorial entre os pontos extremos do canal principal. A declividade de álveo é definida dividindo-se a diferença total de elevação do leito pela extensão horizontal do curso d’água entre esses dois pontos conforme Villela e Mattos (1975). A declividade e relevo foram obtidos a partir do MDE e do programa ArcGis, através da extensão Spatial Analyst. As classes de declividade foram separadas em seis intervalos distintos, sugeridos pela Embrapa (1979). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A delimitação, rede de drenagem, hierarquia dos rios e extensão do rio principal da BHRG pode ser vista na Figura 2. A análise dessa região hidrográfica permitiu a obtenção de suas características físicas. O comprimento do rio principal é de aproximadamente 436 km, enquanto o comprimento total dos rios é de 5612 km. Ao aplicar a proposta de hierarquização de Strahler (1964), a BHRG foi classificada como de 5ª ordem, isso indica que a bacia possui um sistema de drenagem com ramificação significativa (Figura 2). Na BHRG ocorre predominância de cursos d’água de 1ª e 2ª ordens. Os canais de 1ª ordem apresentaram maior número de segmentos, cerca de 510, com comprimento médio de 9,1 km (Tabela 1) e os canais de 2ª ordem apresentaram comprimento médio de 40,9 km. Figura 2 – Rede de drenagem da BHRG. Tabela 1 – Descrição dos canais que compõem a rede de drenagem. Hierarquia fluvial Comprimento (km) Número de rios Comprimento médio dos canais (km) 1ª ordem 2828,2 310 9,1 2ª ordem 1750,1 64 40,9 3ª ordem 449,5 11 8,8 4ª ordem 148,6 2 74,3 5ª ordem 435,8 1 435,8 FONTE: Os autores (2016). O coeficiente de compacidade (2,90), o fator de forma (0,21) e o índice de circularidade (0,12) são índices relacionados à forma da bacia hidrográfica. Os valores destes índices indicam que a área da bacia não é suscetível a enchentes, conforme Villela e Mattos (1975), haja vista que a BHRG possui formato alongado e estreito. Em bacias com formato circular, diferentemente da BHRG, há maior probabilidade de ocorrências de
  • 5. chuvas intensas no âmbito de toda área da bacia, concentrando grande volume de água no rio principal (CARDOSO et al., 2006). A densidade de drenagem da BHRG foi de 0,76 km/km2 . Esse valor indica que a bacia possui baixa capacidade de drenagem. De acordo com Milani e Canali (2000) a densidade de drenagem reflete a propriedade de transmissibilidade do terreno e, consequentemente, a suscetibilidade à erosão. Esses autores obtiveram a densidade de 1,01 km/km² no sistema hidrográfico do rio Matinhos e o consideraram como de baixa densidade de drenagem e elevada transmissibilidade, apresentando um bom grau de infiltração. Este fato também pode ser considerado na BHRG. A sinuosidade do curso d’água é de 0,92. E esse valor indica que o rio Gurguéia tende a ser retilíneo, conforme Alves e Castro (2003). A extensão média do escoamento superficial é de 2,15 km. Esse índice indica a distância média em que a água teria que escoar sobre os terrenos de uma bacia, caso o escoamento se desse em linha reta, de onde a chuva caiu até o curso d´água mais próximo (VILLELA; MATTOS, 1975). Tabela 2 – Características físicas da BHRG. Características físicas Valores Área da bacia hidrográfica 48305,00 km² Perímetro da bacia hidrográfica 2280,00 km Comprimento do rio principal 436,00 km Largura média 102,00 km Coeficiente de compacidade 2,90 Fator de forma 0,21 Índice de circularidade (IC) 0,12 Comprimento total dos rios 5612,09 km Densidade de drenagem 0,76 km/km² Extensão média do escoamento superficial 2,15 km Comprimento do talvegue 475,00 km Sinuosidade do curso d'água 0,92 FONTE: Os autores (2016). A Figura 3 ilustra a distribuição das altitudes na bacia. A altitude média é de 444,69 m, enquanto a amplitude altimétrica, diferença entre as cotas máxima e mínima é de 700 m. As regiões de maior elevação na bacia se encontram na parte sudoeste, correspondendo a uma região de nascentes. A definição da amplitude altimétrica é essencial para a caracterização física da bacia, haja vista que influencia na temperatura, precipitação e evaporação. A Tabela 3 exibe as faixas hipsométricas da região, nela pode ser visto que 68,1% da BHRG corresponde a uma altitude inferior a 500 metros. Na BHRG predomina áreas entre 300 e 600 metros. Figura 3 – Mapa hipsométrico da BHRG. Tabela 3 – Faixas hipsométricas da BHRG. Altitude (m) Área (km²) Percentual (por classe) Percentual (acumulado) 124 - 200 999,6 2,1 2,1 200 - 300 5092,4 10,5 12,6 300 - 400 11723,0 24,3 36,9 400 - 500 15072,7 31,2 68,1 500 - 600 9873,2 20,4 88,5 600 - 700 4567,4 9,5 98,0 700 - 800 770,3 1,6 99,6 800 - 824 204,5 0,4 100,0 FONTE: Os autores (2016). A declividade do álveo (m/m) da BHRG é igual a 0,0013 m/m. A maior parte da região (80,6%) corresponde aos tipos de declividade plana e suave ondulada, Tabela 4 e Figura 4. A declividade média da região é de 5,63%. As declividades fortes onduladas, montanhosas e escarpadas correspondem a apenas 5,4% da região, localizadas na região sudoeste e escassas áreas ao longo bacia. A declividade média é de 5,6%, esse valor revela que a bacia possui, em média, baixa declividade o que resulta numa redução dos picos de enchentes devido à baixa
  • 6. velocidade do escoamento superficial (VILLELA; MATTOS, 1975). Figura 4 – Mapa da declividade da BHRG. Tabela 4 – Faixas de declividade da BHRG Tipos de declividade Área (km²) Percentual (por classe) Percentual (acumulado) Plano 21332,7 44,2 44,2 Suave Ondulado 17575,6 36,4 80,6 Ondulado 6791,6 14,1 94,6 Forte Ondulado 2383,0 4,9 99,5 Montanhoso 217,8 0,5 100,0 Forte Montanhoso 1,7 0,0 100,0 FONTE: Os autores (2016). A média pluviométrica anual na região da BHRG varia de 400 a 1000 mm (Figura 5). As maiores pluviometrias são observadas ao norte, noroeste e sudoeste da região hidrográfica. Figura 5 – Mapa da precipitação média anual da BHRG. Em relação aos sistemas atmosféricos atuantes na região, destacam-se dois: Vortíce Ciclônico de Altos Níveis (VCAN) e Complexos Convectivos de Mesoescala (CCMs). O VCAN penetra no Nordeste Brasileiro a partir do Oceano Atlântico entre os meses de novembro e março, sendo os meses de janeiro e fevereiro mais frequentes. Sua área de atuação pode abranger vários estados do Nordeste, inclusive no litoral (FERREIRA; MELLO, 2005). O seu processo de formação está atrelado ao fato de que no seu centro, em baixos níveis, existe uma predominância de altas pressões impedindo a nebulosidade na região; ao mesmo tempo em que nas regiões de altos níveis predominam uma área de baixa pressão (convergência dos ventos). No entanto, a sua importância em termos de precipitação no semiárido, é devido a sua periferia em baixos níveis favorecer a ascendência do ar, ocasionando uma grande presença de nuvens cumulunimbus, que são responsáveis pela precipitação. Em relação ao CCMs, são aglomerados de nuvens que se formam a partir da influência dos fatores e elementos climáticos (pressão, temperatura, relevo) ocasionando chuvas intensas e de curta duração (FERREIRA; MELLO, 2005). São mais presentes nas estações de primavera e verão. Sua atuação abrange áreas de maneiras mais isoladas. É importante ressaltar que em alguns casos esporádicos a atuação da Zona de Convergência Intertropical pode influenciar em linhas de instabilidade em latitudes mais altas que 4° ao Sul, ocasionando chuvas na estação do verão/outono. Segundo a classificação de Köppen, a região da bacia é caracterizada por ser Aw’, onde predomina um clima tropical com regime de chuvas durante as estações de verão e outono. Para uma análise mais específica, observa-se o climograma (Figura 6) do município de Eliseu Martins, com médias de precipitação e temperatura que vão desde 1911 até 1990 (UFCG, 2016). Assim, observa-se que as temperaturas possuem baixa amplitude térmica, com as chuvas concentradas entre os meses de novembro até abril.
  • 7. Figura 6 – Climograma do município Eliseu Martins. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com base na análise do coeficiente de compacidade e no fator de forma, a bacia apresenta forma mais alongada, não sendo, portanto suscetível a enchentes. A BHRG apresentou baixa densidade de drenagem. A altitude média é de 444,69 m e as maiores elevações se encontram na região das nascentes do rio Gurguéia. Na BHRG predomina a declividade do tipo plana. O rio Gurguéia apresenta baixa declividade com tendência retilínea em seu percurso. As informações obtidas advindas das análises das características físicas da bacia aliadas às técnicas de geoprocessamento apresentaram resultados satisfatórios. No entanto, este estudo é um diagnóstico preliminar e fornece subsídios para futuros trabalhos na BHRG de forma a contribuir com o planejamento e gerenciamento dos recursos naturais da bacia. 5. AGRADECIMENTOS A Fundação de Amparo à Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) pelo apoio e disponibilidade dos recursos necessários para a realização do presente trabalho. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, J. M. P.; CASTRO, P. T. A. Influência de feições geológicas na morfologia da bacia do rio do Tanque (MG) baseada no estudo de parâmetros morfométricos e análise de padrões de lineamentos. Revista Brasileira de Geociências, v. 33, n.2, p.117-124, 2003. BRASIL. Caderno da Região Hidrográfica do Parnaíba. Ministério do Meio Ambiente. Secretaria de Recursos Hídricos. Brasília, 2006. Disponível em: <<http://www.mma. gov.br/estruturas/161/_publicacao/161_publicaca o03032011023605.pdf>>. Acesso em: 04 mar. 2015. CARDOSO, C. A.; DIAS, H. C. T.; SOARES, C. P. B.; MARTINS, S. V. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do rio Debossan, Revista Árvore, Nova Friburgo, v. 30, n. 2, p. 241-248, 2006. CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia. 2 ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1980. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Súmula da 10. reunião Técnica de Levantamento de Solos. Rio de Janeiro, 1979. 83p. (EMBRAPA-SNLCS. Micelânea, 1). FARIAS, R. N.; PEDROZO, C. S.; MACHADO, N. A. F.; RODRIGUEZ, M. T. R. Análise morfométrica e de usos do solo da bacia hidrográfica do Arroio Candiota, RS. Pesquisas em Geociências, v. 42, n.2, p. 159-172, 2015. FERREIRA, A. G; MELLO, N. G. S. Principais sistemas atmosféricos atuantes sobre a região Nordeste do Brasil e a influência dos Oceanos Pacíficos e Atlântico no clima da região. Revista Brasileira de Climatologia, Vol. 1, n 1. 2005. GARCEZ, L. N.; ALVAREZ, G. A. Hidrologia. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1988, 291p. KOULI, M.; VALLIANATOS, F.; SOUPIOS, P. ALEXAKIS, D. Gis-based morphometric analysis of two major watersheds, Western Crete, Greece. Journal of Environmental Hydrology, v. 15, n.1, p. 1-17, 2007. MILANI, J. R.; CANALI, N. E. Analise morfométrica do complexo hidrográfico do rio matinhos por uma analise morfométrica. Revista RA’EGA, Curitiba, n.4, p. 139-152, 2000.
  • 8. MIRANDA, E. E. de; (Coord.). Brasil em Relevo. Campinas: Embrapa Monitoramento por Satélite, 2005. Disponível em:<<http://www.relevobr.cnpm.embrapa. br>>. Acesso em: 20 nov. 2015. OLIVEIRA, É. D.; BORSATO, V. A. Propriedades morfométricas da bacia hidrográfica hidrográfica do córrego Marumbizinho, Jandaia do Sul/PR. Revista Geografar, v.6, n.1, p.76-94, 2011. PIAUI. 2015. Bacia do Rio Gurguéia. <<http://www.ccom.pi.gov.br/download /GURG.pdf>>. Acesso em: 05 nov. 2015. PRICE, K. Effects of watershed topography, soils, land use, and climate on baseflow hydrology in humid regions: A review. Progress in Physical Geography, v.35, n.4, p.465-492, 2011. STRAHLER, A.N.Quantitative geomorphology of drainage basins and channel networks. In: CHOW, V.T. (Ed.). Handbook of applied Hidrology. New York: McGraw-Hill. p. 439-476, 1964. UFCG. Dados climatológicos do Estado do Piauí. Disponível em <<www.dca. ufcg.edu.br/clima/ dadospi.htm>> . Acesso em março de 2016. VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975, 245p. 97