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________________________________________________________________________________ XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1
INDICADOR HIDROLÓGICO DE TEMPO DE PERCURSO DETERMINADO PIXEL A PIXEL PARA UMA BACIA HIDROGRÁFICA.
Elisandra Maziero1; Jussara Cabral Cruz2; Damaris Padilha3; Edner Baumhardt4.
RESUMO: Diversos modelos chuva/vazão utilizam o histograma tempo-área (HTA) sintético para a simulação do efeito de translação do escoamento na bacia hidrográfica. Nestes casos o HTA é definido a partir do parâmetro tempo de concentração (Tc). Um modelo que faz o cálculo do HTA de forma automática não considera a variabilidade da cobertura e uso da terra, bem como as características fisiográficas da bacia, pois o modelo usa as condições médias da bacia, caracterizando-o como concentrado. Porém, algumas características físicas da bacia hidrográfica, como a declividade do terreno e o uso e ocupação da terra, interferem nas velocidades do escoamento, e, consequentemente, nos tempos de percurso da água. Um modelo que utilize estas peculiaridades passa a ser caracterizado como distribuído, pois tem nele incluídas as diferenças de velocidades conforme oferece menor ou maior resistência ao escoamento. Neste trabalho é apresentada parte de uma metodologia para obtenção do HTA de forma geoprocessada a partir da fisiografia e uso da terra em uma bacia hidrográfica de forma mais aprofundada, mostrando os passos para construir o mapa de tempos de percurso da água no interior de cada célula, ou seja, pixel a pixel.
ABSTRACT: Several rainfall-runoff methods use the synthetic time-area histogram – HTA – to simulate the translation effect of the watershed flow. In those cases, the HTA can be defined by using the parameter named time of concentration (Tc). A model which automatically calculates the HTA might not consider the variation of land use, vegetation cover and physiographic features of the basin. This fact is justified because the model uses the average conditions of the basin exactly as the concentrate model does. However, some physical aspects of the watershed change the flow velocity and the time of water flow, for instance the land slop and land use. A model that makes use of these peculiarities can be classified as distributed model, considering that, for the several aspects verified in the watershed, there are some velocity variations between the bigger and the smaller flow resistance. This paper presents part of a methodology which intends to obtain the HTA in a geo-processed way by evaluating the physiographic and the land use in a watershed. The main objective of this paper is to demonstrate the map construction for the time of water flow according to pixel-to-pixel.
Palavras-Chave: hidrologia, tempo de percurso.
1 Mestranda do Programa de pós Graduação em Engenharia Civil da UFSM. Av Roraima, 1000. Santa Maria-RS. Email: [email protected] 2 Professora adjunta do departamento de hidráulica e saneamento da UFSM. Av Roraima, 1000. Santa Maria-RS. Email: [email protected] 3 Me Geomática, Bolsista CNPQ - grupo de pesquisa GERHI/UFSM. Av Roraima, 1000. Santa Maria-RS. Email: [email protected] 4 Mestrando do Programa de pós Graduação em Engenharia Civil da UFSM. Av Roraima, 1000. Santa Maria-RS. Email: [email protected]
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INTRODUÇÃO
Os processos ambientais na natureza são geralmente bastante complexos. Pode haver um
entendimento qualitativo de um processo, mas o entendimento quantitativo pode ser limitado. Neste
contexto, os modelos são usados para representar os processos do mundo real. Para tanto, na
maioria das propostas práticas é necessário simplificar o modelo e negligenciar algumas fontes de
variação. Ainda, por serem uma aproximação da realidade, a saída do sistema nunca pode ser
prevista com total certeza (Chow, 1988).
Mesmo com limitações, os modelos são ferramentas essenciais de auxílio ao entendimento
das interações dos processos físicos que ocorrem na natureza. Desta forma, faz-se a seleção, no
sistema, de parâmetros e argumentos essenciais (parcimônia) para representá-los através de um
sistema artificial controlado.
Para muitos modeladores em hidrologia, um dos maiores desafios é representar de forma
confiável as características naturais da bacia hidrográfica em seus modelos. Tais características,
muitas vezes, são de difícil mensuração, seja por motivos técnicos, seja por motivos financeiros. A
falta de dados também pode gerar incertezas que comprometem o gerenciamento dos recursos
hídricos. Estas incertezas levam decisões errôneas, considerando viável um aproveitamento
inviável, tendo como conseqüência um ambiente impactado. Este artigo apresenta uma parcela de
uma metodologia que pretende melhorar a forma do histograma tempo/área (HTA) a partir de uma
estimativa utilizando técnicas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) com o auxílio de
Modelos Numéricos do Terreno (MNT). Como resultado parcial tem-se um mapa com os tempos de
percurso da água pixel a pixel de uma bacia hidrográfica.
METODOLOGIA
Os modelos podem ser classificados, dentre outros, como concentrados/pontuais ou como
distribuídos. Textos que tratam sobre a classificação de modelos podem ser encontrados em
diversos trabalhos, como: Chow (1988), Tucci (1998), Rennó e Soares (2000), Da Cunha (2004),
Moreira (2005), Magalhães (2005), entre outros.
Os modelos concentrados procuram representar grandes áreas através de variáveis assumidas
homogêneas no seu interior (Magalhães, 2005). Seus parâmetros e variáveis mudam somente em
função do tempo, sem a variabilidade espacial na área avaliada, ou seja, considera-se que todas as
variáveis de entrada e de saída são representativas de toda área modelada (Chow, 1988, Tucci,
1998, Reno & Soares, 2000, Da Cunha, 2004, Moreira, 2005). Estes modelos possuem poucos
parâmetros, o que facilita a sua manipulação e ajuste. Por outro lado, os modelos distribuídos
consideram a diversidade espacial encontrada nas variáveis do modelo. Os modelos distribuídos
dividem o espaço a modelar em pequenos compartimentos aos quais se aplicam as variáveis
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consideradas. Desta forma, os modelos distribuídos podem representar melhor a heterogeneidade de
usos da terra em uma bacia hidrográfica.
Os modelos hidrológicos têm como base os processos que ocorrem no ciclo hidrológico, que,
segundo Villela & Mattos (1975) caracteriza bem o comportamento natural da água quanto as suas
ocorrências, transformações e relações com a vida humana. Em se tratando de uma pequena bacia,
algumas variáveis irão mudar pouco sobre esta pequena área, o que faz do uso de um modelo
concentrado uma ferramenta satisfatória. Os modelos hidrológicos geralmente utilizam os seguintes
algoritmos para representar os processos do ciclo hidrológico:
- perdas por evaporação e interceptação;
- separação do escoamento;
- propagação do escoamento superficial e
- propagação do escoamento subterrâneo.
Histograma Tempo/área sintético
A propagação do escoamento superficial citado acima, resultante do algoritmo de perdas,
pode ser feita até a seção principal da bacia através do Método de Clark. O método utiliza o
parâmetro tempo de concentração (Tc) para definir o histograma tempo-área (HTA) sintético.
Sendo o Tc o tempo necessário para que toda a bacia contribua para o escoamento superficial na
seção considerada. O HTA é um método desenvolvido para representar o efeito de translação do
volume de água precipitado a ser propagado superficialmente pela bacia (Cruz 1998).
O Método de Clark apresenta duas partes: a primeira consiste em dividir a bacia em subáreas
e após procede-se ao efeito de translação destas subáreas para que todas contribuam na vazão
(escalonamento dos volumes). As subáreas são limitadas por linhas, denominadas isócronas, que
são formadas por pontos da bacia que têm os mesmos tempos de translação ou mesmos tempos de
concentração até a saída da bacia, figura 1. Se considerarmos que a chuva qj ao cair sobre uma área
Aj não sofre efeito de armazenamento na superfície e converge para o rio, a translação fará com que
cada chuva qj chegue à saída do sistema em tempos defasados (Magalhães, 1989).
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dT
A
T
A1
A2
A3
A4
A5
T1 T2 T3 T4 T5
Histograma Tempo/Área
T1
T2
T3T4
A2A3
A4
A5
A1
Bacia hidrográfica
IsócronasT5
Figura 1. Efeito de translação em uma bacia hidrográfica. (Fonte: adaptado de Magalhães, 1989 )
A segunda parte corresponde à simulação de um reservatório fictício para considerar a
contribuição devido à diminuição da lâmina d’água quando cessada a chuva, ou seja, o
amortecimento devido ao armazenamento em um reservatório linear (Porto et al, 1999). Figura 2.
Q - vazão
reservatório dearmazenamento
dT
A
T
A1
A2
A3
A4
A5
T1 T2 T3 T4 T5
translação
Figura 2. Efeito do armazenamento no reservatório linear. (Fonte: adaptado de Magalhães, 1989)
O histograma tempo/área pode ser melhorado a partir de uma estimativa utilizando técnicas de
Sistemas de Informação Geográfica (SIG) com o auxílio de Modelos Numéricos do Terreno
(MNT).
Histograma Tempo/área geoprocessado
Recentemente, a integração do desenvolvimento tecnológico da informática e do
monitoramento remoto à cartografia convencional motivou o surgimento de técnicas de
geoprocessamento. A utilização de Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) vem se
disseminando rapidamente, considerando que os sistemas computacionais têm evoluído, tornando-
se mais amigáveis a usuários não especialistas. Outro importante aspecto a ser considerado nesta
disseminação é a significativa redução dos custos com software e equipamentos (Becker, 2002).
Os SIGs ganharam espaço nos projetos e análises da engenharia, em especial na hidrologia e
na hidráulica. Cada vez mais os SIGs abrangem diversas funções, tais como: a cartografia de
regiões com aptidão à urbanização e/ou à agricultura considerando riscos de impactos, o traçado
otimizado de estradas, gasodutos e oleodutos, o gerenciamento do meio ambiente, etc. Estas
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funções têm sido crescentemente utilizadas no contexto do planejamento dos recursos hídricos com
o propósito de melhorar um dos grandes problemas enfrentados no âmbito da modelagem: a
escassez de dados disponíveis da bacia e de metodologias mais precisas para a determinação de
parâmetros sensíveis ao modelo (Pickbrenner et al, 2005).
Este sistema permite o tratamento das informações de maneira espacial e integrada, têm
aptidão de representação e de análise das características espaciais do terreno, compondo
ferramentas eficazes para incrementar o grau de definição espacial das bacias e seus representados,
em número e detalhes descritivos, além de permitir a visualização e avaliação dos resultados no
contexto geográfico, sendo o ArcGIS® (ESRI ArcMap, ArcInfo, ArcView) um dos mais utilizados
atualmente, conforme observou Maidment (2005).
Pode-se representar no SIG os elementos espaciais de duas maneiras: no formato vetorial e no
formato raster ou grade. Na representação vetorial, os limites de uma figura são definidos por uma
série de pontos de contorno referenciados, que unidos formam vetores (pontos, linhas, polígonos)
que a representam graficamente. A cada vetor é atribuído um número identificador que pode ser
associado aos seus atributos. No formato raster, a área em estudo é subdividida em uma fina rede de
unidades discretas (chamadas células ou pixels) nas quais são gravadas as características ou
atributos da superfície em estudo naquele ponto. A cada célula é atribuído um valor numérico, que
pode representar o identificador de uma característica, um atributo qualitativo ou um atributo
quantitativo (Becker, 2002).
Tratando-se de questões de planejamento de recursos hídricos, para Almeida et al (2008)
significa utilizar algumas ferramentas dentre o Sistema de Suporte à Decisão, Sistemas de
Informações Geográficas e Modelos Hidrológicos. A “tomada de decisão” depende do maior
número de informações para que seja feita de maneira mais sustentável. Para Rodrigues et al (2002)
o plano de um sistema de apoio à decisão não dispensa o uso de um modelo hidrológico. Para Ávila
et al (1999) o SIG representa hoje um conjunto de ferramentas especialmente adequado à tarefa de
gestão de recursos naturais. Becker (2002) ressalta a necessidade de se incorporar princípios
ecológicos às decisões de uso e manejo, e articular o conhecimento sobre ecologia a fim de
compreender e resolver problemas, como prever as respostas do ecossistema às alterações do uso da
terra. Maidment (1996) acrescenta que o SIG permite a modelagem para sistemas complexos como
grandes áreas, o que antes era impensável.
A integração do SIG com um modelo matemático é uma ferramenta promissora para o
planejamento e gestão de recursos naturais. Estes modelos integrados permitem considerar as
diferenças existentes em uma bacia hidrográfica, tanto as diferenças ambientais (topografia, tipo de
solo, cobertura vegetal, etc.), como as socioeconômicas (população, limites políticos de regiões,
atividades agrícolas e industriais, etc.). Estas últimas refletem a alteração do uso da terra, com
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consequentes impactos sobre o sistema de drenagem (Pickbrenner et al, 2005). Para Ávila et all
(1999) a integração está na união do geoprocessamento com os modelos que busquem uma melhor
compreensão de fenômenos naturais e a gestão de recursos hídricos.
No entanto, o sucesso de qualquer implementação em computador de um sistema de
informação depende da confiabilidade dos dados utilizados, da qualidade da transposição de
entidades do mundo real e suas interações para um banco de dados informatizado (Borges e Davis,
1999).
Este trabalho está inserido em uma proposta de uso de uma ferramenta moderna para
melhorar a forma do histograma tempo/área utilizado nos modelos distribuídos. Será apresentado
um resultado parcial, onde se tem como objetivo a confecção do mapa da bacia hidrográfica que
informe o tempo de percurso da água dentro de cada célula ou pixel a pixel. Ou seja, calcula-se a
estimativa dos tempos de viagem por cada célula que forma o mapa da bacia como um primeiro
passo para calcular o “tempo de concentração por célula” (tempo entre a célula e a saída da bacia),
utilizado para a obtenção do histograma tempo-área geoprocessado.
Considerando uma bacia hidrográfica representada por uma estrutura de grade, pode-se
atribuir a cada pixel o valor do tempo de viagem da água pelo seu interior conforme a direção do
escoamento, calculado em função das características do terreno. Para tanto, necessita-se obter o
modelo numérico do terreno – MNT ou modelo digital de elevações – MDE.
O tempo pode ser calculado conforme a equação a seguir:
)60(*VelocidadeDistânciaT =
(1)
Onde, a distância é dada em metros, a velocidade em m/s e o tempo em minutos.
Um Modelo Numérico de Terreno (MNT) pode ser descrito como uma representação
matemática computacional da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma
região da superfície terrestre (Felgueiras, 2001). Segundo Rocha (2002) o termo Digital Terrain
Model DTM surgiu no Massachusetts Institute of Tecnology por volta de 1955, para confecção de
projetos de estradas.
Os dados de MNT estão representados por coordenadas em 3 Dimensões (x,y,z). Para a
representação de uma superfície real no computador é preciso a elaboração de um modelo digital,
que pode estar representado por equações analíticas ou uma rede (grade) de pontos, de modo a
transmitir ao usuário as características espaciais do terreno, através das coordenadas citadas
anteriormente.
A utilização dos modelos digitais possibilita o estudo de um determinado fenômeno sem a
necessidade de se trabalhar diretamente na região geográfica escolhida. No entanto, de acordo com
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o grau de abstração necessário para o trabalho, alguns casos exigem saídas para o campo para
complementar as informações pedidas no SIG.
O MNT permite determinar um mapa de declividades, bem como o de direções de
escoamento pixel a pixel (direções preferenciais de fluxo da água superficial), este último
conhecido como mapa de “aspectos” ou “matriz de direções”. A matriz de direções gerada oferece
subsídio para a concepção de outros mapas, como o da rede de drenagem, áreas contribuintes e
posteriormente, velocidades e tempos (Collischonn et al, 1998, apud Pilar et al, 1998).
Felgueiras (2001) citou alguns exemplos de representações feitas por um MNT: dados de
relevo, informação geológicas, levantamentos de profundidades do mar ou de um rio, informação
meteorológicas e dados geofísicos e geoquímicos.
A partir destas representações é possível obter produtos do geoprocessamento, com
informações de caráter qualitativo (visualização da superfície) ou quantitativo com cálculos de
áreas, volumes, curvas de isovalores, etc.
Descrição da área utilizada no estudo.
Para a aplicação da metodologia elegeu-se uma sub-bacia pertencente à bacia hidrográfica do
rio Ibicuí, a bacia Cachoeira Cinco Veados. A bacia da região hidrográfica do Ibicuí (Figura 3) está
situada na Região Hidrográfica do Uruguai, no extremo oeste do Estado do Rio Grande do Sul, com
as coordenadas geográficas 28°53' e 30°51' de latitude Sul e 53°39' e 57°36' de longitude Oeste. Na
Divisão Hidrográfica do Estado, proposta pela Comissão Consultiva do Conselho Estadual de
Recursos Hídricos, a bacia hidrográfica é identificada com a sigla U-50.
O rio Ibicuí é o principal afluente da margem esquerda do rio Uruguai em território brasileiro,
a bacia tem cerca de 35.062,51 Km2. Os principais formadores do Rio Ibicuí são os Rios Toropi,
Jaguari, Ibicuí-Mirim, Ibirapuitã e Santa Maria (UFSM/FINEP, 2005; ANA, 2005). A população
residente na bacia é de 396.469 habitantes (IBGE, 2005). A região é caracterizada pelo intenso
desenvolvimento da lavoura de arroz irrigada, com demandas médias de água que chegam a 15.000
m3/ha.safra. Os recursos são retirados dos cursos de água existentes na bacia ou dos reservatórios
construídos pelos lavoureiros.
O rio Ibicuí tem o curso principal no sentido leste-oeste, a partir do centro do Estado do RS.
Possui seus efluentes chegando por dois sentidos contrários de fluxo, entre a margem esquerda (sul-
norte) e a direita (norte-sul). As duas regiões apresentam distintos comportamentos hidrológicos
identificados nos estudos anteriores da bacia do Ibicuí (UFSM, 2005). Na margem esquerda do rio,
as bacias encontram-se no limite de sua exploração hídrica para os meses de verão (época da
irrigação das lavouras), enquanto que para o restante da bacia, observa-se uma situação sustentável,
inclusive nos anos mais secos, permitindo ainda expansão da lavoura irrigada.
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A bacia Cachoeira Cinco Veados está localizada ao extremo leste da região hidrográfica do
rio Ibicuí, abrange 4 municípios: Tupanciretã, Quevedos, Júlio de Castilhos e São Martinho da
Serra, que somam 48.238 habitantes segundo dados da contagem da população pelo IBGE (2007).
Figura 3. Região Hidrográfica do Rio Ibicuí. Fonte relatório final SIOGA /2007
Processo construtivo do mapa dos tempos pixel a pixel
A seguir é apresentado o fluxograma da metodologia utilizada na determinação do tempo de
percurso pixel a pixel. Figura 4. Nesta etapa o objetivo é encontrar o mapa com os tempos pixel a
peixel, para tanto, é necessário obter os mapas com as informações das velocidades pixel a pixel e o
mapa com as distâncias a serem percorridas no interior de cada pixel. Posteriormente, deve-se
proceder o cálculo do tempo através da equação 1 citada anteriormente.
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Modelo Numérico do Terreno -MNT
cotas do terreno
Mapa do Uso do SoloMapa de declividades(%)
Mapa de AspectosDireções de Fluxo
Mapa das Velocidadescélula a célula
TabelaSCS
Uso do SoloDeclividade do terrenoVelocidades
Mapa das Distânciasna célula
30
30
42,43
Mapa dos Tempos depercurso na célula
Etapa 1
1286432
1
24
8
16
Figura 4. Fluxograma metodológico do geoprocessamento.
Os mapas necessários para desenvolver o trabalho, como o MNT da bacia (com as
informações das cotas altimétricas de cada célula) e o da informação do uso da terra, Figuras 5 e 6
foram obtidos do SIG existente da bacia em um trabalho realizado anteriormente pelo Grupo de
Pesquisa em Recursos Hídricos da UFSM- GERHI (SIOGA, 2007). Nestes mapas o pixel tem o
tamanho de 30 X 30 metros.
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Figura 5. Mapa do Modelo Numérico do Terreno.
Para obtenção do mapa do uso e cobertura da terra da bacia em estudo, adaptou-se o mapa de
uso da terra existente no SIG do projeto SIOGA conforme UFSM (2007). Na a classificação dos
usos e cobertura da terra definiram-se quatro categorias: áreas florestadas, com pastagem
natural/campos, com solo exposto/quase nu e com agricultura.
Figura 6. Mapa do uso e ocupação da terra.
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A partir do Modelo Numérico do Terreno obtém-se o mapa das declividades (Figura 7) e o
mapa de aspectos da bacia (Figura 9), com as direções de fluxo pixel a pixel. A declividade é
calculada pela diferença entre as altitudes entre os pixels, e varia de uma declividade menor para
terrenos com topografia mais suave até os terrenos montanhosos, com declividades mais
acentuadas.
Figura 7. Mapa das Declividades da Bacia
No mapa de aspectos estão representadas as oito diferentes direções de fluxo para cada pixel
conforme a Figura 8-b a seguir. Este mapa foi gerado a partir da informação das altitudes, contidas
no MNT e, portanto, informa a direção preferencial da água ao percorrer a área (bacia) conforme a
sua tipologia (Figura 8-a). No caso do geoprocessamento, esta direção é representada pelo caminho
preferencial do escoamento em cada pixel.
1286432
1
24
8
16
(a) (b)
Figura 8. a) Representação esquemática de um mapa de aspectos e b) Oito direções de fluxo
possíveis.
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Figura 9. Mapa de Aspectos (direções de fluxo ).
Para avaliar a ordem de grandeza das velocidades de escoamento por célula, fez-se uso do
trabalho do Soil Conservation Service (SCS, 1957) desenvolvido nos Estados Unidos. Este trabalho
apresenta uma tabela de velocidades em função das declividades e do tipo de uso da terra (Tabela
1). A área ocupada com a atividade da agricultura foi somada a área contendo o solo exposto, pois
permanece sem a cobertura vegetal (plantio) por longos períodos.
Tabela 1. Velocidades pelo SCS, em m/s, adaptado de Cruz (1998).
Declividades %
Florestas Pastos Naturais Declividades % Solos quase nus
0 a 4 4 a 8 8 a 12
12 a 15
0,3048 0,6096 0,9144 1,0668
0,4572 0,9144 1,2192 1,3716
O a 2 2 a 4 4 a 6 6 a 10
10 a 12 12 a 15
0,6096 0,9144 1,2192 1,52 1,63
1,78308
Como resultado do processamento destes mapas com a Tabela 1 acima, tem-se o mapa com as
velocidades pixel a pixel (Figura 10), ou seja, pode-se atribuir a cada célula do mapa um valor de
velocidade. Cada célula irá carregar a informação da velocidade que a água alcança no seu interior
em função da declividade e do uso ou cobertura da terra.
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Figura 10. Mapa das velocidades de cada célula
Em paralelo a esta fase, confeccionou-se o mapa que representa a distância a ser percorrida no
interior de cada célula conforme a respectiva direção do fluxo (Figura 12). Este mapa é, portanto,
gerado a partir do mapa de aspectos. Existem duas distâncias possíveis para o caminho percorrido.
Considerando que a célula tem o tamanho de 30 x 30 metros, tem-se 30 metros para direções
horizontais e verticais e 30(2)1/2 ou 42, 43 metros para as direções diagonais (Figura 11):
30m
30m
42,43m42,43m 30m
30m30m
Figura 11. Distâncias de percurso na célula
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Figura 12. Mapa das distâncias das células
Do cruzamento do mapa de distâncias com o mapa das velocidades na célula, calcula-se o
tempo de percurso na célula. Este tempo foi calculado conforme a equação 1 e resultou no mapa dos
tempos pixel a pixel conforme a Figura 13.
Figura 13. Mapa dos tempos de percurso pixel a pixel.
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CONCLUSÕES
O mapa de tempos de percurso no interior de cada célula, ou pixel a pixel nos informa o
tempo gasto pela água ao percorrer uma célula da bacia conforme a velocidade característica que
ela carrega. Pode-se observar no mapa dos tempos pixel a pixel a diferença do valor da velocidade
pelo gradiente das cores, onde os tons mais escuros representam os tempos maiores, o que significa
que neste pixel há maior resistência ao escoamento, ou seja, a velocidade é menor.
A velocidade foi definida a partir das informações de declividade (direção do fluxo), e da
cobertura vegetal ou uso do solo. Desta forma, o modelo avalia melhor as características físicas da
bacia e sua influência no escoamento superficial pixel a pixel e não as condições médias da área em
estudo, como num modelo concentrado convencional. O trabalho apresentado é parte de uma
pesquisa que visa desenvolver uma metodologia de cálculo do HTA através do geoprocessamento.
Para tanto, o estudo tem continuidade com o desenvolvimento de rotinas em programação Visual
Basic para o cálculo do tempo que a água demora em percorrer o caminho da célula até a saída do
sistema, utilizando como dado de entrada o mapa de tempos de escoamento da água pixel a pixel.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a CAPES e o CNPq pela bolsa de estudo designada a esta pesquisa que
faz parte da dissertação de mestrado de Elisandra Maziero. Os estudos apresentados tiveram
também o apoio dos projetos SIOGA e VERTENTES financiados pelo FINEP/CT-HIDRO. Os
autores agradecem também ao PPGEC/UFSM.
BIBLIOGRAFIA
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Região Hidrográfica do Uruguai. Brasília, 2005. Disponível em: . Acesso em: 23 ago. 2006. ALMEIDA, Cristiano Das Neves; SILANS, Alain Marie B. P. De; WENDLAND, Edson; ROEHRIG, Jackson. Programação Orientada a Objetos para desenvolvimento e integração de um modelo hidrológico distribuído Chuva/vazão a um Sistema de Informações Geográficas livre. Revista Brasileira de Recursos Hídricos. Vol. 13, n° 2, 2008. p. 151 – 163. ÁVILA, C. J. C. P.; ASSAD, Eduardo Delgado; VERDESIO, J. J.; EID, N. J.; SOARES, W.; FREITAS, M. A. V.. Geoprocessamento da Informação Hidrológica. In: Marcos Aurélio Vasconcelos de Freitas. (Org.). O Estado das Águas no Brasil - 1999 - Perspectivas de gestão e informação de recursos hídricos. 1 ed. Brasília: Designum Comunicação, 1999, v. 1, p. 187-196. BECKER, F. G. Aplicações de sistemas de informação geográfica em ecologia e manejo de bacias hidrográficas. In: Conceitos de bacias hidrográficas: teorias e aplicações. Ilhéus: Editus, 2002. cap. 4. BORGES, Karla Albuquerque de Vasconcelos, DAVIS Junior, C. A. Modelagem de dados geográficos. In: G. Câmara; C. A. Davis Jr.; A. M. V. Monteiro. (Org.). Geoprocessamento: Teoria e Aplicações: 1999. CHOW, Vem Te, MAIDMENT, David R., MAYS, Larry W., Applied Hydrology, McGraw-Hill series in water resources and environmental engineering, 1988.
________________________________________________________________________________ XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 16
CRUZ, J.C., 1987. Dissertação. Estudo de previsão de cheias em tempo real com modelos empíricos e semi-conceitual. UFRJ. Rio de Janeiro. CRUZ, Jussara Cabral . O Uso do histograma tempo-área geoprocessado na Potencialização de Métodos Hidrológicos. In: I Fórum Geo-Bio-Hidrologia: Estudo em Vertentes e Microbacias Hidrográficas. Anais. Curitiba, 1998. p. 114-122. - Outubro, 1998, Curitiba, Paraná. CUNHA, Luciana Kindl da. Sistemas avançados de previsão hidrológica e operação hidráulica em tempo real. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2004. FELGUEIRAS, Carlos Alberto. Introdução à Ciência da Geoinformação, Cap. 7 - Modelagem numérica do terreno. Editado e organizado por Câmara, Gilberto; Davis, Clodoveu e Monteiro, Antônio Miguel, Vieira. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. São José dos Campos. 2001. Disponível em: . Acesso em: 29 jul. 2008. GERMANO, A.; TUCCI, C.E.M. e SILVEIRA, A.L.L da,. Estimativa dos parâmetros do Modelo IPH II para algumas bacias urbanas brasileiras. Revista Brasileira de Recursos Hídricos V.3 N.4 p. 103-120. 1998. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística- IBGE. Estimativas populacionais para os municípios brasileiros em 01/07/2005. Brasília, 2005. Disponível em: . Acesso em: 13 mar. 2006. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística- IBGE. Contagem da população 2007. Brasília, 2007. Disponível em http://www.ibge.gov.br/cidadesat/. Acesso em xxx. MAGALHÃES, Paulo Canedo. Engenharia Hidrológica, cap. 4 - Hidrologia Superficial, p. 201, editora da UFRJ. Rio de Janeiro, 1989. MAGALHÃES, L. P. C. Modelo Integrado para Simulação de Sistemas Hídricos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil), 100 p. - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. MAIDMENT, David R.. GIS and Hydrologic Modeling - an Assessment of Progress, Presented at The Third International Conference on GIS and Environmental Modeling, Santa Fe, New Mexico, 1996. MAIDMENT, David R. Hydrologic Information System Status Report CUAHSI – Universities Allied For Water Research. Version 1: September 15, 2005, Edited by David R. Maidment. p. 53. Disponível em: . Acesso em: 11 nov. 2008. MOREIRA, Itamar Adilson. Modelagem hidrológica chuva-vazão com dados de radar e pluviômetros. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2005. PICKBRENNER, Karine; Pedrollo, M. C.; RISSO, A.. Determinação do CN utilizando geoprocessamento: Simulação hidrológica na Bacia do rio Criciúma. In: XVI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, João Pessoa, 2005. PILAR, J.; CRUZ, M. A. S.; MENDIONDO, E. M.; SANTANA, A. G. 1998 - Modelos Numéricos do Terreno e suas Aplicações a Bacias Hidrográficas 3: Obtenção do Hidrograma Unitário. In: XVII Congreso Nacional del Agua / II Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur. PORTO, Rubem La Laina; Filho, Kamel Zahed; Marcellini, Silvana Susko. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária, PDH 307. Hidrologia Aplicada. Apostila de aula. São Paulo 1998. RENNÓ, Camilo Daleles, SOARES, João Vianei. Modelos Hidrológicos para Gestão Ambiental - Programa de Ciência e Tecnologia para Gestão de Ecosistemas. Ação "Métodos, modelos e geoinformação para a gestão ambiental” – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Relatório Técnico Parcial Dezembro, 2000. RODRIGUES, Luís; Lourenço, Nelson; Machado, Carlos Russo; Jorge, Maria do Rosário. A Integração do SIG num Sistema de Apoio à Decisão – “Uma proposta metodológica de apoio ao estudo empírico para a gestão
________________________________________________________________________________ XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 17
dos recursos hídricos”. VII Encontro de utilizadores de informação geográfica (ESIG), 2002, Oeiras, USIG. Disponível em: . Acesso em: 29 jul. de 2008. ROCHA, Cézar Henrique Barra, Geoprocessamento – tecnologia Trandisciplinar. 2° edição – revisada, atualizada e ampliada, Juiz de Fora, MG: Ed. Do Autor, 2002. SOIL CONSERVATION SERVICE, 1957, USDA, Hydrology, Supplement A – Section 4 of Engeneering Handbook. TUCCI, C. E. M. Modelos Hidrológicos. 1°. ed. Porto Alegre, Ed. da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Associação Brasileira de Recursos Hídricos. 1998. UFSM – Universidade Federal de Santa Maria. Metodologia para Iniciar a Implantação de Outorga em Bacias Carentes de Dados de Disponibilidade e Demanda – IOGA – Bacia do Rio Ibicuí. 3 vol. Relatório Técnico. Convênio FINEP/CT-Hidro/FATEC/HDS-UFSM. Santa Maria, 2005.
UFSM – Universidade Federal de Santa Maria. Implantação plena da outorga:análise das condições de contorno ao balanço hídrico em sistema de apoio a decisão, em bases socialmente sustentadas - SIOGA - Relatório Final FINEP.Santa Maria, 2007.
VILLELA, S. M.; MATTOS, A.. Hidrologia Aplicada. Ed. McGraw-Hill do Brasil. São Paulo, 1975.