INTRODUÇÃO

Os estudos hidrológicos envolvendo uma abordagem quantitativa tiveram início com Horton (1945) e Strahler (1952), que por intermédio dos seus trabalhos trouxeram as bases metodológicas que tem contribuído até a atualidade para os estudos relacionados as questões morfométricas.

A utilização de parâmetros morfométricos em análises hidrológicas tem contribuído significativamente para a compreensão da dinâmica de uma bacia, tornando-se relevante no campo da Geomorfologia Fluvial. Neste sentido, a análise morfométrica de bacias hidrográficas é uma das principais formas de se avaliar quantitativamente a interação entre processos e condicionantes geomorfológicos, pois permite caracterizar os aspectos geométricos e de composição das bacias, estabelecendo indicadores relacionados à forma, ao arranjo estrutural e à composição integrativa entre os elementos (CHEREM, 2008).

A morfometria é definida como uma análise quantitativa das geoformas que permite relacionar a fisiografia e a dinâmica hidrológica de uma bacia hidrográfica.

Para melhor compreensão das características físicas de uma bacia hidrográfica utiliza-se de parâmetros quantitativos, ou seja, uma análise morfométrica. A morfometria refere-se aos aspectos quantitativos do relevo, variável relacionada à medida de altura, comprimento, largura, volume, altura absoluta e relativa da superfície, declividade, densidade e frequência de suas formas (FLORENZANO, 2008. p. 17).

Os dados adquiridos por intermédio destes índices quantitativos podem fornecer subsídio para o planejamento, gestão e manejo dos recursos hídricos. Sendo assim, a caracterização morfométrica de uma bacia servirá para esclarecer as questões relacionadas à sua dinâmica, como por exemplo, a infiltração, o deflúvio, o escoamento superficial e subsuperficial e a evapotranspiração. Esta caracterização serve como instrumento para aplicações quantitativas relacionadas aos recursos hídricos, e à dinâmica ambiental, possibilitando o melhor gerenciamento e aproveitamento dos recursos naturais e nas limitações quanto aos usos (SILVA et al., 2014; FRAGA et al., 2014).

Neste sentido, este trabalho objetiva compreender a fisiografia e hidrologia do alto curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio, Ilha do Maranhão por intermédio da análise morfométrica.

Ressalta-se que conhecer o ambiente físico é de suma importância para o processo de ocupação e manejo de uma bacia hidrográfica, por fornecer subsídios para o entendimento de suas potencialidades e fragilidades, favorecendo ocupação planejada com menos impactos à área.

CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A pesquisa foi desenvolvida no alto curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio, que está localizado na porção centro-leste da Ilha do Maranhão, com uma área drenada nos municípios de São Luís e São José Ribamar (Figura 1). A referida bacia está inserida no grupo de médias bacias da Ilha do Maranhão, quanto à dimensão areal, e deságua na baía de São José, assim como a do rio Paciência, Tibiri e Jeniparana (SILVA, 2012).

Limita-se a norte e a oeste com a bacia do Paciência; ao sul com a bacia do Jeniparana e a leste com o médio curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio.

Considerando o objetivo desta pesquisa, optou-se por apresentar apenas os dados geoambientais referentes aos aspectos gerais do clima, compartimentação tectônica, formas de relevo e a drenagem. No que diz respeitos às características geoambientais da área de estudo, o clima da região é marcado por dois períodos distintos, um chuvoso que se estende de janeiro a junho e outro seco durante os meses de julho a dezembro.

Quanto a compartimentação tectônica, a área de estudo está inserida na Bacia Sedimentar Costeira de São Luís, que se limita ao norte pela plataforma continental, ao sul pelos Altos Estruturais Arco Ferrer - Urbano Santos, dispostos aproximadamente E-W, a leste pelo Horst de Rosário e a oeste pelo Arco de Tocantins (PEREIRA, 2006).

Com relação às morfologias, o alto curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio apresenta três formas de relevo, duas denudacionais e uma agradacional. As formas denudacionais são tabuleiros com topos planos - Dtp e colinas esparsas – DC; a forma agradacional é caracterizada pela planície fluvial - Apf.

No que concerne à drenagem e com base na proposta de hierarquia fluvial de Strahler (1952), o alto curso apresenta canais de 3a (terceira) ordem com padrão dendrítico.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

A presente pesquisa possui caráter teórico e empírico e para seu desenvolvimento foi necessária realização de levantamentos bibliográficos a partir de livros, artigos, teses, dissertações, monografias e periódicos que fundamentaram o referencial teórico para a discussão referente a bacias hidrográficas e morfometria.

Para o levantamento cartográfico, outra etapa do trabalho, utilizou-se o banco de dados de Silva (2012) e França (2018), como base para elaboração de shapes necessários e para a produção de mapas referentes a esta pesquisa.

Na elaboração do material cartográfico utilizou-se o software ArcGIS for Desktop Advanced, versão 10.2, licença EFL999703439. Para a validação de algumas informações geradas em gabinete foram realizados trabalhos de campo ao longo do ano de 2019, e toda a área de estudo foi percorrida.

MORFOMETRIA DA BACIA HIDROGRÁFICA

A análise morfométrica do alto curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio foi realizada utilizando o software ArcGIS for Desktop Advanced, versão 10.2 e equações pré-estabelecidas.

Para tanto, foram extraídas informações referentes à área (A), perímetro (P), comprimento médio dos canais (Lm) e amplitude altimétrica (Δa) a partir dos quais foram aplicados os seguintes parâmetros: relação de bifurcação (Rb), densidade de drenagem (Dd), densidade hidrográfica (Dh), extensão do percurso superficial (Eps), índice de circularidade (Ic), índice de sinuosidade (Is), fator de forma (Kf), coeficiente de manutenção (Cm), coeficiente de compacidade (Kc), gradiente de canais (Gc), relação do relevo (Rr), conforme Quadro 1. Os cálculos morfométricos realizados na área de estudo levaram em consideração a análise linear e areal das bacias hidrográficas, ou seja, a morfometria está associada ao relevo e a rede de drenagem.

A área de uma bacia é o elemento básico para o cálculo das outras características físicas (VILLELA E MATOS, 1975). O perímetro é o comprimento da linha divisora de águas que circunda a bacia (PINTO, 2003).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O alto curso da bacia hidrográfica do Santo Antônio possui uma área de 29,15 Km², tendo no seu canal principal a extensão de 6,78 Km. Foi contabilizado um total de 14 canais com comprimento total (Lt) de 20,13 Km. Desses 14 canais, 10 são de 1a (primeira) ordem, 3 são de 2a (segunda) ordem e 1 é de 3a (terceira) ordem (Figura 2).

Somando-se os canais de 1a (primeira) ordem, têm-se um total 8,75 Km, os de 2a (segunda), 6,45 Km e os de 3a (terceira), 4,66 Km. Obteve-se o comprimento médio dos canais de cada ordem e os de primeira apresentaram o comprimento médio de 0,87 Km; os de segunda, 2,15 Km e o de terceira ordem, 4,66 Km.

A relação de bifurcação ou lei de número de canais foi proposta por Horton (1945) e é definida como a relação entre o número total de canais de uma determinada ordem e o número total de canais de ordem superior (Tabela 1). O objetivo deste índice é indicar o grau de dissecação de uma bacia hidrográfica; quanto mais alto for o valor deste índice, maior será o grau de dissecação da bacia. Destaca-se ainda que valores menores que 2 indicam um relevo mais colinoso. Ressalta-se que Rb dos canais de 2a ordem indica relevo bem dissecado, já os de 3a ordem sugere um relevo menos dissecado, indicando colinas mais suaves.

Outro aspecto analisado foi a densidade de drenagem que na área de estudo é de 0,69 Km/Km². De acordo com Villela e Matos (1975), este índice varia de 0,5 Km/Km² para bacias com drenagem pobre a 3,5 Km/Km² ou mais para bacias bem drenadas. Considerando a classificação de Villela e Matos, o valor encontrado para o alto curso do Santo Antônio indica uma bacia com baixa densidade de drenagem, ou seja, naturalmente tende para uma maior taxa de infiltração e menor escoamento superficial, sem considerar o uso e cobertura da terra.

A densidade hidrográfica ou frequência de canais é de 0,34 canais/Km² na área de estudo e conforme a classificação proposta por Lollo (1995), o alto curso apresenta baixa capacidade de geração de cursos d’água e consequentemente baixa possibilidade de ocorrência de cheias (Tabela 3).

A extensão do percurso superficial, que diz respeito à distância em metros percorrida pelo fluxo de águas pluviais até encontrar um canal mais próximo, é de 720 metros. De acordo com Sousa e Rodrigues (2012), este valor de 720 se refere à vertentes com valores medianos, favorecendo a infiltração (Tabela 5).

Sobre índice coeficiente de manutenção, proposto por Schumm (1956), este se refere à área que uma bacia necessita para manter um metro de canal fluvial. Neste sentido, o alto curso do Santo Antônio necessita de 1,440 Km²/Km para manter um quilômetro linear da drenagem. Afirma-se ainda que de acordo com valor encontrado a área de estudo não é uma grande quantidade de cursos d’água.

Outro parâmetro morfométrico analisado foi o índice de circularidade proposto por Miller (1953) e diz respeito à relação entre a área da bacia e a área do círculo do mesmo perímetro. De acordo com a literatura, quanto mais próximo o valor desse índice for de 1, mais circular será a bacia. A área de estudo apresenta Ic de 0,57, sendo uma bacia com baixa tendência a enchentes (Tabela 6).

O coeficiente de compacidade é, que segundo Villela e Matos (1975) um valor adimensional que varia de acordo com a forma da bacia. No alto curso do Santo Antônio, este índice é 1,30, logo, o Kc na área de estudo apresenta tendência mediana à enchentes (Tabela 6). O fator de forma é de 0,61, com tendência mediana a enchentes (Tabela 6).

Fazendo uma associação conjunta dos parâmetros Kf, Ic e Kc, o alto curso apresenta forma Oblonga/Ovalada, conforme classificação anteriormente citada, indicando uma baixa à mediana tendência a enchentes e inundações.

Na área em questão a altitude varia entre 60 m (altitude máxima) e 20 m (altitude mínima) (Figura 3). A diferença entre os valores de altitude máxima e mínima resulta na amplitude altimétrica que serve como base para cálculos de alguns parâmetros morfométricos, como por exemplo parâmetro relação de relevo (Rr). Sendo assim, com base no cálculo realizado, a amplitude altimétrica do alto curso do Santo Antônio é de 40 m, indicando que essa bacia possui predomínio de relevo tabular.

Outro importante parâmetro morfométrico é o gradiente de canais, que tem como função indicar a declividade do curso d’água (HORTON, 1945). Quanto maior for valor identificado, maior a capacidade de transporte do canal fluvial. Esse índice no alto curso é de 8,84 m/Km, sugerindo uma moderada declividade.

O último parâmetro analisado é a relação de relevo que relaciona a amplitude altimétrica com o comprimento do canal principal. Segundo Schumm (1956), quanto maior o valor de Rr, maior será o desnível entre a cabeceira e o exutório, consequentemente maior será a declividade média da bacia.

A relação do relevo do alto curso do Santo Antônio é de 0,58 (valor adimensional), considerada alta (Tabela 7) indicando que a área apresenta uma alta declividade, o que favorece uma maior velocidade para o escoamento superficial.

Estes dados morfométricos (Quadro 2) podem servir de base para o monitoramento desta bacia e para compreender de forma integrada os processos hidrológicos e geomorfológicos da bacia em questão.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A bacia hidrográfica do Santo Antônio é considerada a quarta maior bacia da Ilha do Maranhão e comparada com as outras da Ilha, apresenta poucos estudos científicos. O alto curso do Santo Antônio, objeto de análise desta pesquisa, possui uma área de 29,15 Km² e por meio da aplicação da análise morfométrica foi possível uma melhor interpretação da fisiografia e do seu comportamento hidrológico.

Com relação às características do relevo, a área de estudo apresenta canais muito retos; a amplitude do relevo varia de 20 a 60m, com predomínio de relevo tabular e acentuada declividade.

Sobre os canais fluviais, a área possui baixa densidade de drenagem, indicando um maior potencial de infiltração com baixa capacidade de geração de novos cursos d’água e que não é rica em canais fluviais.

E por fim, relacionando os parâmetros Kf, Ic e Kc, o alto curso apresenta forma Oblonga/Ovalada, o que indica uma baixa a mediana tendência à enchentes e inundações.

Os dados morfométricos aqui apresentados podem servir de base para monitoramento desta bacia e análise de áreas sujeitas à ocorrência de cheias e processos erosivos, bem como podem ser utilizados para projetos voltados para o planejamento ambiental.

REFERÊNCIAS

CHEREM, L.F.S. Análise morfométrica da bacia do alto Rio das Velhas: comparação de metodologias e dados. Dissertação (Mestrado em Análise e Modelagem de Sistemas Ambientais) – Departamento de Cartografia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2008.

FREITAS, R. O. Textura de drenagem e sua aplicação geomorfológica. Boletim Paulista de Geografia, v. 11, p. 53-57, 1952.

FRAGA, M. S.; FERREIRA, R. G.; SILVA, F. B.; VIEIRA, N. P. A.; SILVA, D. P.; BARROS, F. M.; MARTINS, I. S. B. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Rio Catolé Grande, Bahia, Brasil. Nativa, v. 2, n. 4, p. 214-218, 2014.

FLORENZANO, T. G. Introdução a Geomorfologia. In: FLORENZANO, T. G. (Org.) Geomorfologia: conceitos e tecnologias atuais. São Paulo: Oficina de Textos. 2008, p. 11-30.

HORTON, R. E. Erosional development of streams and their drainage basins, hidrophysical approach to quantitative morphology. Geological Society of America Bulletin, v. 56, p. 275-370, 1945.

LOLLO, J. A. O uso da técnica de avaliação do terreno no processo de elaboração do mapeamento geotécnico: sistematização e aplicação na quadrícula de Campinas. Tese (Doutorado em Geotecnia) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1995.

LIMA, W. P. Hidrologia florestal aplicada ao manejo de bacias hidrográficas. 2. ed. Piracicaba: ESALQ/USP, 2008.

MILLER, V.C. A quantitative geomorphic study of drainage basians characteristic in the Clinch Mountain area. Technical Report. [s.l.: s.n.],1953.

NARDINI, R. C.; POLLO, R. A.; BARROS, Z. X.; CARDOSO, L. G.; GOMES, L. N. Análise morfométrica e simulação das Áreas de Preservação Permanente de uma microbacia hidrográfica. Irriga, Botucatu, v. 18, n. 4, p. 687-699, 2013.

PEREIRA, E. D. Avaliação da vulnerabilidade natural à contaminação do solo e do aquífero do reservatório Batatã – São Luís (MA). Tese (Doutorado) Rio Claro: UNESP. 2006.

PIEDADE, G. C. R. Evolução de voçorocas em bacias hidrográficas do município de Botucatu, SP. Botucatu. Tese. (Livre Docência) -Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 1980.

PINTO, L. V. A. Caracterização física da sub-bacia do ribeirão Santa Cruz, Lavras-MG e propostas de recuperação de suas nascentes. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2003.

SILVA, Q. D. Mapeamento Geomorfológico da Ilha do Maranhão. Tese (Doutorado em Geografia) – Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente, 2012.

SCHUMM, S. A. Evolution of drainage systems and slopes in badlands at Perth Ambos, New Jersey. Geological Society of America Bulletin, 67 (1956), pp. 597-646.

STRAHLER, A.N. Physical Geografhy. New York, Wiley, 1952.

SOUSA, F. A.; RODRIGUES, S. C. Aspectos morfométricos como subsídio ao estudo da condutividade hidráulica e suscetibilidade erosiva dos solos. Mercator, Fortaleza, v. 11, n. 25, p. 141-151, mai./ago. 2012.

VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: Editora Mc Graw Hill, 1975.