INTEGRAO DE GEOINFORMAES: APLICAO DAS GEOTECNOLOGIAS EM
HIDROGEOLOGIA
Paulo Srgio de Rezende Nascimento1
1Eng Gelogo, Professor Visitante da Ps-Graduao do Depto.
Geocincias, UFAM, Manaus-AM, [email protected] RESUMO: Os
lineamentos estruturais e a altitude do terreno comportam o sistema
de drenagem na rea de estudo, deste modo, o objetivo deste trabalho
foi integrar o mapa de densidade de lineamento geolgico com o mapa
de altitude estrutural, definindo assim reas favorveis recarga e
descarga da Sub-bacia do Baixo Piracicaba (SP). Para tal, foram
utilizados os seguintes procedimentos: extrao dos lineamentos pelo
mtodo fotointerpretativo de imagens de satlite, gerao do mapa de
densidade de lineamentos estruturais pelo mtodo geoestatstico de
krigagem, modelagem numrica do terreno para gerar o mapa de
altitude estrutural e integrao destes mapas para produzir o mapa de
favorabilidade recarga e descarga de guas subterrneas. Foram
obtidas as seguintes classes: favorvel recarga, moderadamente
favorvel recarga e favorvel a descarga e moderadamente favorvel
descarga. PALAVRAS-CHAVE: lineamento estrutural, hidrogeologia,
altitude estrutural.
INTRODUO: A anlise interpretativa das imagens orbitais dos
terrenos paleo-mesozoicos da Bacia Sedimentar do Paran no Estado de
So Paulo mostrou a evidncia de uma enorme quantidade de feies
lineares fortemente expressas na topografia, invariavelmente
representadas pela morfologia dos vales e/ou serras e
significativamente relacionadas a processos endgenos e exgenos, com
feies estruturais e erosivas, visveis em produtos sensoriados. A
Sub-bacia Hidrogrfica do Baixo Piracicaba (SP), rea de estudo deste
trabalho, inserida nesta bacia sedimentar, pertence Bacia
Hidrogrfica do Rio Piracicaba, a qual , em geral, estudada
juntamente com as Bacias dos Rios Capivari e Jundia, devido s
reverses existentes no abastecimento pblico dos municpios de Jundia
e Campinas. Esta unidade hidrogrfica localiza-se na regio
centro-sudeste do Estado de So Paulo, o segundo plo industrial do
pas e seu sistema geoeconmico o mais dinmico do Estado. Parte
substancial dos recursos hdricos de superfcie transferida para o
Sistema Cantareira que, atualmente, sofre a maior seca de sua
histria, desde o incio dos anos de 1970. A estrutura produtiva da
regio est ligada monocultura de cana-de-acar, cuja mecanizao
encontra-se em processo de intensificao. Aliada mecanizao, o
processo de irrigao essencial para o processo produtivo. Desta
forma, o objetivo desse trabalho integrar os mapas de concentrao de
lineamentos geolgicos e de altitudes estruturais, visando definir
reas propcias explotao de guas para uso de irrigao atravs da
delimitao de reas favorveis recarga e descarga das guas subterrneas
na sub-bacia do Baixo Piracicaba, na escala de 1:50.000.
MATERIAL E MTODOS: A Sub-bacia do Baixo Piracicaba delimitada
pelos paralelos 2215 a 2245 de latitude Sul e pelos meridianos 4745
a 4830 de longitude Oeste. O rio Piracicaba controlado pela direo
E-W com inflexes para NW e NE e os afluentes citados esto
controlados pelas direes NE e N-S (margem direta) e NW e N-S
(margem esquerda). A litologia predominante constituda por arenitos
elicos da Formao Pirambia, que constitui o principal reservatrio de
guas subterrneas do Aqufero Guarani no Estado de So Paulo
(CAETANO-CHANG; WU, 2003).
Neste trabalho foram utilizadas as imagens orbitais do
sensor/satlite TM/Landsat-5, o programa SPRING e a base cartogrfica
composta nove folhas topogrficas, na escala 1:50.000. Existem vrios
mtodos possveis de se mapear as reas favorveis recarga e descarga
de guas subterrneas. O mtodo aplicado neste trabalho baseia-se nas
ferramentas de Sensoriamento Remoto e Sistema de Informao Geogrfica
(SIG). A metodologia foi definida devido rea ser recoberta
praticamente pelos arenitos da Formao Pirambia, onde a porosidade e
a permeabilidade, que so indicadores
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utilizados para determinar o aporte, o acmulo e a disperso de
guas subterrneas em terrenos sedimentares, podem ser consideradas
as mesmas em toda a extenso da bacia. Alm disso, o ndice
pluviomtrico tambm praticamente constante por toda a rea de estudo.
Os lineamentos geolgicos definem as regies de infiltrao das guas,
quanto maior a sua densidade maior a infiltrao das guas e quanto
menor a densidade maior o escoamento superficial das guas. As
altitudes ngremes representam as reas mais favorveis descarga de
guas subterrneas, e as altitudes planas so mais favorveis recarga
de guas subterrneas (CHISTOFOLETTI, 1996), pois para cada ambiente,
os sistemas hidrogrficos dependem principalmente das propores de
infiltrao e escoamento da gua.
O primeiro procedimento foi a criao do Banco de Dado
Georreferenciado (BDG), com projeo UTM/WGS-84 com meridiano central
45 Oeste. A escala adotada foi de 1:50.000, de acordo com a base
cartogrfica. No SPRING as imagens TM-Landsat-5 foram
georreferenciadas para o sistema de coordenadas de referncia das
cartas topogrficas. O prximo procedimento foi a extrao dos
lineamentos geolgicos de acordo com Veneziani e Anjos (1982). Essa
etapa foi realizada aps os processamentos digitais, como:
restaurao, principais componentes, decorrelao, filtragem
direcional, realce de contraste e composio colorida, visando
aumentar o brilho, o contraste, as feies lineares e a resoluo
geomtrica das imagens. O mapa de lineamento foi convertido para o
formato matricial, e a partir da dimenso mdia e da distribuio dos
lineamentos, a rea foi dividida em clulas de 4 x 4 km, armazenando
a densidade de lineamento no formato cadastral do SPRING. Neste
procedimento foram utilizados os operadores de lgebras de mapas
Conte e Mdia Zonal, os quais contam o nmero de pixels em cada clula
e inserem, na tabela de objetos, a mdia do nmero de pixels
(parmetro Z estimado). Em seguida foram gerados os pontos amostrais
(formato numrico do SPRING) e foi aplicado o mtodo de krigagem
ordinria, cujo interpolador, segundo Landim (2005), pondera os
vizinhos do ponto a ser estimado, obedecendo aos critrios de no
tendenciosidade. O mapa de altitude estrutural foi gerado pelo
Modelo Numrico do Terreno (MNT) a partir das curvas de nvel e dos
pontos cotados por meio de uma grade irregular triangular (TIN).
Esta modelagem considera as arestas dos tringulos e permite que as
informaes morfolgicas importantes, como as descontinuidades
representadas por feies lineares de relevo (cristas) e drenagem
(vales) e planares (declividade), sejam empregadas durante a gerao
da grade triangular, possibilitando modelar a superfcie do terreno
e preservar as suas feies.
Os produtos gerados pela krigagem e pelo MNT foram divididos em
quatro classes com intervalos diferentes de acordo com a frequncia
da intensidade dos nveis de cinza, pelo fatiamento e a posterior
equalizao do histograma. O tipo de fatiamento escolhido foi o
arco-ris, o qual segue a sequncia do arco-ris, como o prprio nome j
indica e o nmero de fatias foi quatro. A equalizao do histograma
uma manipulao do histograma de forma que as classes ou fatias no
necessitam ter os mesmos intervalos, pois as mesmas so definidas
pela frequncia dos nveis de intensidade. Foi possvel, assim,
separar de forma objetiva quatro classes de densidade de
lineamentos geolgicos e quatro classes de altitudes estruturais. A
definio das reas favorveis recarga e descarga de gua subterrnea foi
realizada pelo mtodo booleano, utilizando as classes dos mapas de
densidade de lineamento geolgico e altitude estrutural, expressas
por classes favorveis ou a recarga ou a descarga de gua para obter
o mapa temtico de interesse. O mtodo Booleano envolveu a combinao
lgica de mapas binrios atravs do operador condicional E e/ou OU,
segundo uma sequncia lgica. Terminado esses processos, os mapas no
formato matricial (raster) foram vetorizados automaticamente.
RESULTADOS E DISCUSSO: A Figura 1 representa a imagem de
densidade de lineamento interpolada pela krigagem ordinria com os
lineamentos geolgicos, que indicam a maior ou menor capacidade de
infiltrao da gua. As cores avermelhada-alaranjadas representam reas
de maiores densidades e as menores densidades so apresentadas pelas
cores azulada-esverdeadas. importante ressaltar que o processo de
krigagem considerou duas propriedades importantes da porosidade
secundria, o tamanho e a distncia entre os lineamentos,
interpretados como conjunto de juntas. A espessura e o cruzamento
das juntas, no entanto, no foi levada em considerao. Relembrando
que
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essas quatro propriedades definem a eficincia da infiltrao e
percolao interna da gua (permeabilidade).
Figura 1 Imagem interpolada colorida da densidade de lineamento
geolgico da rea de estudo.
A Figura 2 exibe as quatro classes de densidade de lineamento
geolgico, aps o fatiamento, a equalizao do histograma e a vetorizao
automtica. Neste processo, para evitar o efeito escada, tpico desta
transformao, aplicou-se a suavizao das linhas de contorno
(interpolador bicbico). Desconsiderando a Represa de Barra Bonita,
a rea total possui 1.461 km2, assim, a classe de alta densidade de
lineamento possui 224 km2 (15%); as classes medianamente alta e
medianamente baixa totalizam 627 km2 (43%) e 401 km2 (28%),
respectivamente; e a classe de baixa densidade apresenta 209 km2
(14%). Estas quatro classes possuem valor interpolado Z, o qual
varia de 1.023 a 4.851. As classes de baixa densidade possuem
valores entre 1.023 e 2.446, a medianamente baixa, entre 2.446 e
3.201, a medianamente alta, 3.201 e 4.062 e a classe de alta
densidade, entre 4.062 e 4.851.
Figura 2 - Mapa de densidade de lineamento da Sub-bacia do Baixo
Piracicaba-SP, aps o fatiamento, equalizao do histograma e
vetorizao automtica com suavizao das linhas de contorno.
A Figura 3 representa a imagem de altitude estrutural MNT e a
Figura 4 mostra as quatro classes de altitude estrutural, aps o
fatiamento, a equalizao do histograma e vetorizao automtica com
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suavizao das linhas de contorno. A classe alto estrutural possui
84 km2 (5%), as classes moderamente alto e moderadamente baixo
totalizam 241 km2 (17%) e 977 km2 (67%) e a classe baixo estrutural
representa 160 km2 (11%).
Figura 3 Imagem MNT da altitude estrutural da rea de estudo, aps
o fatiamento, equalizao do histograma e vetorizao automtica com
suavizao das linhas de contorno.
Figura 4 - Mapa de altitude estrutural da Sub-bacia do Baixo
Piracicaba-SP, aps o fatiamento, equalizao do histograma e
vetorizao automtica com suavizao das linhas de contorno.
A Figura 5 exibe o mapa de favorabilidade recarga ou descarga de
gua na Sub-bacia do Baixo Piracicaba. As classes favorveis recarga
e descarga possuem 694 km2 (47%) e 433km2 (30%), respectivamente, e
as classes moderadamente favorveis recarga e descarga, 119 km2 (8%)
e 219 km2 (15%), respectivamente. No total so 55% de reas mais
susceptveis entrada de gua e 45%, sada de guas subterrneas.
As regies favorveis recarga de gua subterrnea ocorrem
preferencialmente nas reas de moderadamente baixo estrutural com
alta a medianamente alta densidade de lineamento; por sua vez, as
regies moderadamente favorveis recarga se do, preferencialmente,
nas classes alto estrutural
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com medianamente alta a baixa densidade de lineamento. As regies
favorveis descarga ocorrem preferencialmente nas reas moderadamente
alto estrutural com medianamente alta a mediamente baixa densidade
de lineamento. Por outro lado, as regies moderadamente favorveis
descarga se do, preferencialmente, nas classes moderadamente baixo
estrutural com baixa e medianamente baixa densidade de
lineamento.
Figura 5 - Mapa de favorabilidade recarga e descarga de gua
subterrnea da Sub-bacia do Baixo Piracicaba-SP.
importante ressaltar que o produto gerado (mapa de
favorabilidade recarga e descarga de gua subterrnea da Sub-bacia do
Baixo Piracicaba-SP) um subsdio para direcionar um mapeamento mais
detalhado, na escala de 1:10.000 ou maiores, para definir os locais
apropriados para a realizao de poos de captao de guas subterrneas,
visando a irrigao da cultura canavieira e aumentar a produo da
agroindstria. Nesse sentido recomenda-se o emprego de imagens de
alta resoluo e mapeamento detalhado.
CONCLUSES: O mtodo constitui uma abordagem eficiente no processo
de inferncia espacial no mapeamento de reas favorveis recarga e
descarga de guas subterrneas. Numa escala regional, apesar da perda
na preciso, a identificao dessas reas ganha uma representatividade
maior, alcanando rapidez e minimizando custos. A possibilidade do
emprego desta tcnica indicada em terrenos sedimentares fissurados
recobertos por praticamente uma litologia e em escala regional. O
produto gerado uma importante ferramenta de subsdio aos produtores
de cana-de-acar da rea de estudo para o investimento nessas reas
favorveis prospeco de gua subterrnea, haja vista que a estrutura
produtiva da regio depende da constante irrigao e reserva de gua
subterrnea.
REFERNCIAS: CAETANO-CHANG, M. A.; WU, F. T. Diagnese dos
arenitos da Formao Pirambia no centro-leste paulista. Geocincias,
v.2, N. Especial, p.33-39, 2003. CHRISTOFOLETTI, A. Indicadores
naturais para estudos de sistemas geoambientais. In: SIMPSIO
NACIONAL DE GEOMORFOLOGIA, 1. 1996, Uberlncia. AnaisUberlndia:SBG,
1996. p.13-19. LANDIM, P.M.B. Sobre geoestatstica e mapa. Terrae
Didtica, v. 2, n. 1, p.19-33, 2006. VENEZIANI, P.; ANJOS, C. E.
Metodologia de interpretao de dados de sensoriamento remoto e
aplicaes em geologia. So Jos dos Campos: INPE, 1982, 54p.
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