1. Introdução

Nas décadas de 70 e 80 muitos países sofreram com a crise do petróleo. Nessa época, iniciou-se as correntes ambientais que conduziriam ao planejamento do setor energético mundial para uma estratégia de procura sistemática de fontes alternativas de energia (Santana, 2006). No entanto, o Brasil iniciou a industrialização muito tarde, e embasado em planos de crescimento econômico fundamentado na implantação de obras de grande porte, que desencadearam inúmeros impactos ambientais, prejudicando a localidade onde a infraestrutura foi instalada, principalmente as usinas hidrelétricas (UHEs), (Goldemberg e Moreira, 2005).

Em complemento a isso, Bermann (2007) comenta que no Brasil a viabilização da geração de energia elétrica por meio de UHEs ocorreu devido à grande fonte de recursos hidráulicos que irrigam o país, visto que o aproveitamento do potencial hidrelétrico na geração de energia elétrica pode apresentar vantagens em comparação às outras fontes geradoras de energia elétrica. Porém, Moretto et al. (2012) afirmam que, atualmente, a matriz energética nacional é prejudicada pela falta de recursos do governo para realização de investimentos em empreendimentos e projetos que tenham baixo impacto ambiental.

Nesse contexto, com o aumento da demanda brasileira no consumo elétrico, ocorreu de maneira favorável para as atividades ecologicamente sustentáveis e com baixo impacto, que culminaram no desenvolvimento dos projetos de pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), principalmente, em rios de pequeno e médio porte, em resposta aos movimentos ambientais (Perius e Carregaro, 2012).

Deste modo, as quedas de água de pequeno e médio porte representam uma opção interessante para geração de energia elétrica. Sendo assim, as PCHs foram vistas como fonte de geração com custo acessível, ao menor prazo, além de disponibilizarem o acesso às suas linhas de transmissão à longa distância (Arias-Gaviria et al., 2017). Por conta desses aspectos, conforme Dursun e Gokcol (2011), as PCHs podem ter vantagens intrínsecas na atenuação de eventuais efeitos negativos sócio-ambientais, como, por exemplo, a não interferência no regime hidrológico do curso de água.

Em contrapartida, para alcançar tais resultados é fundamental que ocorra o planejamento adequado para a construção de PCHs, bem como o monitoramento de sua operação. Então, diante desse cenário, as geotecnologias podem ser ferramentas úteis para compreender os processos ecológicos e antrópicos que agem nos sistemas terrestres, pois facilitam a identificação de elementos da superfície, tais como: floresta, cursos de água, formações rochosas, relevo e topografia, tornando possível a avaliação dos impactos que podem ser gerados pela construção de grandes empreendimentos (Santos et al., 2016).

Sendo assim, pode-se destacar como exemplo de geotecnologias: sistemas de informações geográficas (SIG), geoprocessamento, sensoriamento remoto, topografia e o sistema de posicionamento global (GPS) e o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), (Ibrahin, 2014). Portanto, essas técnicas contribuem de modo expressivo para a rapidez, eficiência e confiabilidade nas análises que envolvem a dinâmica de uso e ocupação do solo e as alterações do regime hídrico de bacias hidrográficas (Coelho e Ferreira, 2011).

Nesse sentido, Cazula e Mirandola (2010) definem bacia hidrográfica como área de captação natural para a recarga de aquíferos livres e confinados, na qual o escoamento de água possui um único ponto de saída com perímetro e delimitado pelos divisores topográficos. Além disso, ela é o principal elemento para unidade de planejamento territorial e são altamente sensíveis às modificações dos corpos hídricos que a compõe, bem como de suas adjacências.

Tendo em vista os aspectos apresentados, objetivou-se, com o presente trabalho, realizar uma análise da modificação espaço temporal do uso e ocupação do solo, anteriormente e posteriormente a instalação de sete PCHs, localizadas à montante da bacia do rio Branco no município de Alta Floresta do Oeste, Rondônia, por meio da aplicação do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI).

2. Material e métodos

2.1 Caracterização da área de estudo

Para desenvolvimento desse trabalho, fez-se necessário, primeiramente, realizar a delimitação de duas sub-bacias hidrográficas (11º 57’ 15”S, 62° 06’ 16”O) pertencentes à bacia do rio Branco, nas quais estão instaladas sete pequenas centrais hidrelétricas. A região em estudo faz parte do município de Alta Floresta do Oeste, Rondônia, cuja área territorial é de 7.067,025 km², com uma população aproximada de 25.578 habitantes. Além disso, o município em questão está na porção leste do estado de Rondônia e compõe um dos municípios da microrregião geográfica do município de Cacoal.

A classificação do clima da região, conforme a classificação de Köppen-Geiger, é do tipo Am (tropical úmido ou sub-úmido) com temperatura média anual de 26 °C e pluviosidade média anual de 1.900 mm (Alvares et al., 2013). O período mais chuvoso no estado ocorre entre os meses de novembro e março e o mais seco entre os meses de maio e setembro.

As localizações das PCHs foram obtidas a partir da consulta da base de dados fornecida pela ANEEL (2016), e estão indicadas na Figura 1.

2.2 Procedimentos metodológicos

O estudo proposto foi realizado em quatro etapas, sendo elas: 1) pesquisa na literatura referente à caracterização da área de estudo e sobre metodologias e técnicas utilizadas para efetuar o estudo; 2) pesquisa de fontes de informações e base de dados espacial; 3) ajuste e correções na base de dados; 4) confecção e elaboração dos mapas temáticos.

As bases de dados utilizadas para atender os procedimentos deste estudo consistem em: base de dados geológicos do estado de Rondônia na escala de 1:1.000.000 contendo os limites das bacias e sub-bacias hidrográficas, hidrografia (CPRM, 2017); base cartográfica do estado de Rondônia na escala de 1:1.000.000 contendo os limites estatuais, limites municipais e as rodovias (IBGE, 2017); base de dados de localização das PCHs na escala de 1:1.000.000 (ANEEL, 2016); imagens do sensores da série Landsat, conforme indicado na Tabela 1 (INPE, 1996; 2006; 2011; 2016).

Além disso, foram utilizadas imagens do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), as quais correspondem às folhas: 11S63 ZN, 11S615 ZN, 12S63 ZN, 12S615 ZN e 12S645 ZN, com resolução espacial de 90 metros e resolução radiométrica de 16 bits (INPE, 2011).

Os procedimentos de tratamento de informações e elaboração dos mapas foram realizados no software SIG ArcGIS Desktop versão 10.5 do ano de 2017, com licença estudantil sobre o número de registro EVA346750770 (ESRI, 2017).

A delimitação sub-bacias do rio Branco foi realizada a partir da metodologia preconizada no trabalho de Sobrinho et al. (2010), no qual realizou-se o processamento dos dados SRTM em quatro etapas, sendo elas: preenchimento de falhas do SRTM; direção de fluxo, fluxo acumulado e delimitação de bacias. Este procedimento foi realizado no ArcMap, por meio da seleção das ferramentas disponíveis no ArcToolbox - Hydrology, conforme a Figura 2.

Após esse procedimento foram gerados os vetores das sub-bacias da bacia do rio Branco, onde esses vetores na feição de polígonos foram cruzados com os vetores de pontos de localização das PCHs do rio Branco, sendo selecionadas somente as sub-bacias número 7 e 9, pois são as que contêm as PCHs instaladas, conforme indicado na Figura 3.

Em seguida foi realizada a composição colorida da imagem Landsat 5 TM na conformação RGB (5-4-3) e Landsat 8 OLI na conformação RGB (4-3-2), representando de forma clara os limites entre solo, vegetação e água nas cores magenta, esverdeado e azulado. Esta etapa foi realizada empregando-se a rotina ArcToolbox - Data Management Tools - Raster - Raster Processing - Composite Bands disponível no ArcGIS. Na sequência, recortou-se a região da imagem correspondente a área de estudo a partir dos vetores selecionados por intermédio da rotina ArcToolbox - Spatial Analyst Tools -Extraction - Extract by Mask.

A próxima etapa realizada consistiu na obtenção do índice de cobertura natural, o qual foi mensurado pela técnica de Índice da Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), utilizada no trabalho de Santos e Aquino (2015). O NDVI é um modelo resultante da combinação dos níveis de reflectância nas imagens de satélites Landsat, por meio da diferença das bandas espectrais do vermelho e infravermelho.

Foram utilizadas as bandas 3 (visível) e 4 (infravermelho próximo) do satélite Landsat 5 TM e as bandas 4 (visível) e 5 (infravermelho próximo) do satélite Landsat 8 OLI dos anos de 1996, 2006 e 2016. Esta etapa foi realizada mediante a rotina Image Analysis- NDVI e rotina ArcToolbox – Spatial Analyst Tools – Reclass – Reclassify disponível no ArcGIS. Para este procedimento utilizou-se a equação 1.

Em que: NDVI = índice de vegetação por diferença normalizada; NIR = refletância no comprimento de onda correspondente ao infravermelho próximo (0,76 a 0,90 μm); R = refletância no comprimento de onda correspondente ao vermelho (0,63 a 0,69 μm).

Após a obtenção e interpretação dos índices de vegetação por diferença normalizada, foram caracterizados os intervalos, que em seguida foram reclassificados em números e agrupados em três categorias, que expressam as classes do uso e ocupação do solo.

A identificação das três classes de uso e ocupação foi baseada nos parâmetros técnicos indicados por IBGE (2013), tendo como dessa forma as características de cada classe foram: Área Antropizada (áreas de solo exposto e áreas com gramíneas plantadas ou nativas), Água (cursos hídricos) e Floresta (fragmentos florestais, matas ciliares e formação arbustiva). Em seguida, calculou-se o índice percentual de cada classe de uso do solo pela rotina ArcToolbox - Spatial Analyst Tools - Map Algebra - Raster Calculator.

Além disso, sobre a imagem obtida pelo sensor OLI do Landsat 8, realizou-se o processo de vetorização sobre a mesma, com o propósito de se identificar e quantificar possíveis canais de transposição de água para os reservatórios localizados no leito do rio Branco, para tanto, criou-se um arquivo shapefile no ArcCatalog, do tipo linha, com sistema de projeção geográfica SIRGAS 2000. Posteriormente, o arquivo shapefile foi carregado no ArcMap, no qual por meio da rotina Editor-Start Editing, criou-se, sobre a imagem, os vetores correspondentes aos canais e, em seguida, acessando a tabela de atributos do arquivo, calculou-se a extensão linear dos canais em quilômetros, com a ferramenta Calculate Geometry.

Os valores obtidos, foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk (p<0,01) e ao teste de t pareado (p<0,01), a fim de se verificar as diferenças entre os períodos para as classes de uso do solo. Além disso, elaboraram-se os mapas temáticos de uso e ocupação do solo dos anos de 1996, 2006 e 2016.

3. Resultados

Foi possível delimitar um total de 76 sub-bacias hidrográficas, sendo que para o presente estudo foram selecionadas as sub-bacias de número 7 e 9, que correspondem a 380,21 km² (38.021,52 ha), cerca de 4,1 % do perímetro total da bacia do rio Branco (Figura 4).

Os valores obtidos para os percentuais de uso e ocupação do solo da sub-bacia do rio Branco, calculados a partir dos NDVI, para os anos de 1996, 2006 e 2016 estão apresentados na Tabela 2.

Sendo assim, verificou-se que o teste de t pareado foi significativo (p<0,01) para período de 1996 a 2006, indicando que nos primeiros 10 anos, houve decréscimo substancial na cobertura vegetal (34,96 %), com uma taxa média de supressão vegetal de 3,49 % ano^-1. Quando se tratando da segunda década (2006 a 2016), sob a influência da instalação das PCHs, o teste de t pareado não indicou diferenças, sendo que a taxa média de supressão vegetal foi mais baixa em relação ao período anterior (1,30 % ano^-1).

Já na classe correspondente a ‘Área Antropizada’, nota-se que o aumento mais pronunciado ocorreu entre os anos de 1996 e 2006 (38,47 %), como pode ser verificado nas Figuras 5 e 6, enquanto que para o interstício de 2006 a 2016, o aumento foi 76,93 % menor, em relação à década anterior.

Na sequência, ao se verificar os valores para a classe ‘Água’ (Tabela 2), percebe-se que tanto para o período entre os anos de 1996 e 2006, quanto para o intervalo temporal dos anos de 2006 e 2016, o teste de t pareado, indicou diferenças entre os percentuais das classes de uso e ocupação do solo.

Dessa forma, estima-se que em 20 anos, a lâmina de água da bacia apresentou um aumento de, aproximadamente, 201,41 %, com o crescimento mais pronunciado entre os anos de 1996 e 2006 e com uma taxa média na ordem de 14,93 % ano^-1, aproximadamente. No segundo período, a taxa foi de 2,09 % ano^-1, e os efeitos dessas transformações também podem ser observados na Figura 7.

Em complemente a isso, por meio da vetorização sobre a imagem do satélite Landsat 8 OLI, do ano de 2016, foi possível verificar a construção de quatro canais de transposição de água para os reservatórios das PCHs, totalizando 16,46 km de extensão, os quais dois canais foram construídos a partir do leito do rio Branco e outros dois a partir do leito do igarapé Saldanha, conforme é verificado na Figura 8.

4. Discussão dos resultados

Em relação à alta média de supressão vegetal anual, verificada entre os anos de 1996 a 2006, sugere-se que a conversão do uso do solo para desenvolvimento da agropecuária (pastagens e plantios anuais) tenha contribuído, majoritariamente, para esse efeito, principalmente nas áreas de reserva legal. Seguindo esse raciocínio, Faria et al. (2015) e Assunção et al. (2016), comentam que a construção de reservatórios hidrelétricos tem o potencial de fomentar, indiretamente, o desmatamento, por conta da imigração e especulação fundiária.

Além disso, nas regiões adjacentes aos corpos hídricos da sub-bacia em análise, a supressão das matas ciliares pode ter sido fomentada, a priori, pelo aumento da lâmina de água, ocasionado pelas barragens dos reservatórios hidrelétricos (Chen et al., 2015), como pode ser verificado nas Figuras 5, 6 e 7. Esse efeito também foi evidenciado por Prado (2013), ao analisar o contexto socioambiental da bacia do rio Branco.

Nesse contexto, as pesquisas de Reis e Pinheiro (2010) apontam características correlatas com as situações apresentadas neste trabalho, pois verificaram que em uma unidade de conservação na Amazônia Central as maiores taxas de desmatamento também ocorreram entre os anos de 1990 e 2008, com grande contribuição das atividades agropecuárias. Ainda mais, corroborando com esses aspectos, os dados das taxas anuais de desmatamento apresentadas pelo INPE (2017) indicam que, para o estado de Rondônia, os maiores valores concentraram-se entre os anos de 1995 e 2004, com redução pronunciada a partir do ano de 2005, o que explica, também, a redução da supressão vegetal entre os anos de 2006 e 2016, verificadas neste trabalho. Em complemento, Cavalheiro et al. (2014), reforçam essa ideia ao verificarem grandes impactos aos recursos florestais na década de 90 no processo de colonização da Zona da Mata Rondoniense, local em que se insere a região de estudo.

A tendência de estabilização do incremento de lâmina de água, verificado a partir de 2006, pode ser atribuída à limitação de área dos reservatórios que devem ser iguais ou inferiores a 300 hectares, conforme inciso II da resolução n° 652 de 9 de dezembro de 2003 (ANEEL, 2003), ou seja, qualquer novo represamento implicaria em sanções judiciais aos detentores dos empreendimentos.

Entretanto, a modificação da cobertura vegetal e a construção de canais de transposição de passagem de água para acionamento das turbinas das PCHs instaladas nas sub-bacias do rio Branco (Figura 8), podem significar danos profundos ao ciclo hidrológico na sub-bacia, principalmente no que diz respeito à redução da vazão dos rios, nos períodos mais secos (Josimovic e Crncevic, 2012) e, conforme Andrade e Santos (2015), podem promover impactos irreversíveis ao ciclo de vida da ictiofauna, sem que exista um estudo planejado das ações mitigadoras. Ainda, têm o potencial de elevar as emissões de gases do efeito estufa à atmosfera, por conta do acúmulo de matéria orgânica (Faria et al., 2015).

Em complemento, Prado (2013) relata em suas pesquisas que esses canais desviaram quase totalmente o leito original dos rios da região em estudo à jusante, causando um desequilíbrio na riqueza de peixes do rio.

No entanto, como foi exposto ao longo desse artigo, a construção de pequenas centrais hidrelétricas não será sempre a principal responsável pelo efeito deletério à cobertura vegetal e/ou ocorrência de problemas socioambientais, pois geram renda, emprego e possibilidade de desenvolvimento ao município (Assunção et al., 2016). Entretanto, torna-se importante ressaltar que é notável a existência de impactos causados sobre a região estudada, a curto prazo.

5. Conclusões

Verificou-se variação das classes de uso e cobertura do solo entre os períodos avaliados, a instalação de PCHs causou impactos aos corpos hídricos da região em estudo, visto pela alteração dos níveis da lâmina de água e pela construção de canais de transposição.

O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada apresentou-se como boa ferramenta para estimativas das dinâmicas de uso e ocupação do solo. A instalação de empreendimentos hidrelétricos deve ser acompanhada de um planejamento minucioso, a fim de se tomar a melhor decisão na atenuação dos prováveis impactos socioambientais.

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