corrego atalaia A_38

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III Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação Recife - PE, 27-30 de Julho de 2010 
p. 001 - 006 
 
 
S. F. C. Magalhães, T. T. Vasconcelos, M. R. Francelino, L.D. B. Silva, S. Salamene 
 
 
 
USO DE GEOPROCESSAMENTO NA ESTIMATIVA DA VAZÃO DA 
MICRO-BACIA DO CÓRREGO ATALAIA EM MACAÉ, RJ 
 
STEPHANIE FREITAS COUTO DE MAGALHÃES 
TASSO TORRES DE VASCONCELOS 
 MARCIO ROCHA FRANCELINO 
 LEONARDO DUARTE BATISTA DA SILVA 
SAMARA SALAMENE 
 
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJ 
Instituto de Florestas - IF 
Departamento de Silvicultura, Seropédica, RJ 
stephanie.magalhaes@hotmail.com 
 
 
RESUMO - O objetivo principal do trabalho foi a análise da dinâmica hídrica do córrego Atalaia, 
utilizando como ferramenta os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) associado a modelos 
hidrológicos, a fim de gerar informações que auxiliarão na utilização do recurso hídrico de forma 
sustentável. O Parque Natural Municipal Fazenda Atalaia foi a unidade de conservação utilizada como 
estudo de caso, já que a mesma presta um serviço ambiental hidrológico para o município, produzindo e 
fornecendo água de boa qualidade para moradores da região entorno do parque. O Parque Municipal 
Fazenda Atalaia está situado na parte serrana do município de Macaé, estado do Rio de Janeiro, tendo 
uma área de 235 ha que corresponde a 79% da bacia do córrego Atalaia. Foi realizado um estudo das 
características fisiográficas da bacia, sendo também determinados os limites da micro-bacia e do parque, 
bem como os talvegues de drenagem. Tais características foram utilizadas na estimativa da vazão 
máxima. No geoprocessamento utilizou-se o software ArcGis 9.2, já a captura da imagem foi feita com o 
auxílio do software Google Earth Pro. As ferramentas de SIG possibilitaram a análise ambiental e 
obtenção dos dados necessários para estimar a vazão bacia do córrego Atalaia. 
 
ABSTRACT - The main objective this study was the analysis of water dynamics of Atalaia stream, using 
the Geographic Information Systems (GIS) linked to hydrological models to generate information that 
will assist in the sustainable use of this water resource. The Parque Natural Municipal Fazenda Atalaia 
was a protected area used as a case study because it provided a hydrological environmental services for 
the city, producing and providing good quality water to residents of the area around the park. The 
Fazenda Atalaia municipal park is located in the mountainous municipality of Macaé, in Rio de Janeiro 
State, with an area of 235 ha which represents 79% of Atalaia watershed. We conducted a study of the 
physiographic characteristics of the basin, and also determined the limits of micro-watershed and park, 
and the watercourses draining. These characteristics were used to estimate the maximum flow. In this 
process, we used the software ArcGIS 9.2, and the capture of the images was made using the software 
Google Earth Pro. The GIS tools enabled an environmental analysis and data obtain necessaries to 
estimate the flow of Atalaia watershed. 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A renovação dos recursos hídricos se dá por meio 
do ciclo hidrológico, que é um fenômeno global de 
circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a 
atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia 
solar associada à gravidade e à rotação terrestre. Apesar 
dessa renovação, a velocidade de degradação da água em 
algumas “regiões hídricas”, decorrentes do mau uso desse 
recurso natural, é superior a essa capacidade de 
renovação. Estas regiões hídricas são sistemas abertos 
denominados bacias hidrográficas. As micro-bacias têm 
grande importância no regime hídrico das grandes bacias 
de drenagem, apresentando-se como principal fornecedor 
de água dos grandes rios. 
De acordo com Arcova et al. (2003) uma das 
principais influências da floresta ocorre já no recebimento 
das chuvas pelas copas das árvores, quando se dá o 
primeiro fracionamento da água, onde uma parte é 
temporariamente retida pela massa vegetal e em seguida 
evaporada para a atmosfera, processo denominado de 
interceptação. O restante alcança o solo como 
gotejamento ou precipitação interna e como fluxo que 
escoa pelo tronco das árvores. A soma desses dois fluxos 
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hídricos que penetram no dossel da floresta é denominada 
precipitação efetiva. 
A água que é precipitada pode infiltrar no solo ou 
escoar superficialmente. Segundo Silva et al. (2005), o 
escoamento superficial abrange desde o excesso de 
precipitação, que ocorre logo após uma chuva intensa e se 
desloca livremente pela superfície do terreno, até o 
escoamento de um rio, que pode ser alimentado tanto pelo 
excesso de precipitação como pelas águas subterrâneas. 
A vazão - ou volume escoado por unidade de 
tempo - é a principal grandeza que caracteriza um 
escoamento superficial em hidrologia, sendo a vazão 
máxima importante na análise da construção de barragens, 
no abastecimento público, etc. 
Segundo Moldan e Cerny (1994), a micro-bacia, 
do ponto de vista hidrológico, pode ser considerada como 
a menor unidade da paisagem capaz de integrar todos os 
componentes relacionados com a qualidade e 
disponibilidade de água como: atmosfera, vegetação 
natural, plantas cultivadas, solos, rochas subjacentes, 
corpos d água e paisagens circundantes. Ambientalmente, 
pode-se dizer que a bacia hidrográfica é a unidade 
ecossistêmica e morfológica que melhor reflete os 
impactos das interferências antrópicas, tais como a 
ocupação das terras com atividades agrícolas (JENKINS 
et al., 1994). 
O conhecimento do uso e cobertura atuais do solo 
é um pré-requisito indispensável quando se pretende 
caracterizar uma paisagem e, principalmente, para melhor 
dimensionar o planejamento de ações de preservação, 
conservação e recuperação de paisagens (VALENTE & 
VETTORAZZI, 2003). Diferentes tipos de solo podem 
apresentar susceptibilidade diferenciada ao escoamento 
superficial, mesmo para condições semelhantes de 
declividade, cobertura vegetal e práticas de manejo. 
Bertoni e Lombardi Neto (1993) afirmam ainda que essas 
diferenças são devidas às propriedades do próprio solo. 
O sistema de sensoriamento remoto, com grande 
avanço e importância, é o responsável pela coleta de uma 
infinidade de informações da superfície terrestre. Tem 
como objetivo obter um inventário e um manejo adequado 
dos recursos naturais da Terra, a qual é fotografada e/ou 
imageada pelos diversos sensores a bordo de aviões e 
satélites em órbita (GARCIA, 1982). 
Em suma, o conhecimento das variantes 
ambientais que participam do processo de renovação, 
percolação e escoamento da água nas micro-bacias podem 
ser de natureza climática ou fisiográfica, sendo estas 
ligadas às características físicas da bacia (área de 
drenagem, forma da bacia, sistema de drenagem, relevo, 
tipo e características do solo). A análise das variantes 
ambientais permite que a utilização dos recursos hídricos 
seja feita de forma racional, garantindo a sustentabilidade 
desses recursos. 
Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi 
estimar - através de modelos hidrológicos associados a 
técnicas de geoprocessamento - a vazão na jusante da 
bacia do córrego Atalaia, onde se situa o Parque Natural 
Municipal Fazenda Atalaia, Macaé, RJ, a fim de gerar 
informações que auxiliarão na gestão desse importante 
recurso hídrico. 
 
2 MÉTODOS 
 
2.1 Área de estudo 
O Parque Natural Municipal Fazenda Atalaia 
(PNMFA) está localizado a 27 km do centro do município 
de Macaé, possui 235 hectares e é uma das poucas 
reservas de Mata Atlântica ainda intactas na região norte 
do Estado do Rio de Janeiro (Figura 1). 
 
Figura 1 - Localização do parque (CRUZ, 2007). 
 
O parque está inserido namicro-bacia do córrego 
Atalaia (Figura 2), situada na bacia hidrográfica do rio 
Macaé. Esta é composta pelas seguintes unidades 
geológicas: rochas cristalinas, pré-cambrianas e aluviões 
quaternários. Possui relevo acidentado, formado pela ação 
da drenagem sobre as rochas cristalinas, compondo as 
colinas e maciços costeiros e gerando solos orgânicos, 
que apresentam teor variável de matéria orgânica em 
sedimentos fluvio-lacustres (UTE Norte Fluminense, 
2001). A serra da Boa Vista abriga as nascentes do 
córrego Atalaia, onde o parque engloba a maior parte 
delas. 
188200 S
192700 S
7
5
3
2
0
0
0
 E
7
5
2
9
0
0
0
 E
 
Figura 2 - Limites do PNMFA e da micro-bacia do 
córrego Atalaia (Datum - SAD 69). 
 
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O clima da região é tropical semi-úmido, com 
concentração de chuvas no verão. Em geral, o mês que 
apresenta os maiores valores de precipitação é dezembro, 
enquanto agosto apresenta os menores valores (SIMERJ, 
2007). A pluviosidade anual varia entre 1100 a 1200 mm. 
A temperatura média anual é de 23,5 ºC, sendo os meses 
mais quentes janeiro e fevereiro, com máxima absoluta de 
39,6 ºC. Já os meses mais frios são junho, julho e agosto, 
com temperatura mínima absoluta de 9,5 ºC. A umidade 
relativa do ar média mensal na localidade de Macaé é 
praticamente constante ao longo do ano, com valores 
variando entre 80 e 82% (CRUZ, 2007). 
A flora está representada por aproximadamente 
10.000 espécies de plantas é exuberante, apresentando 
grande biodiversidade que recobrem sua topografia 
acidentada. Destacam-se entre as árvores de grande porte 
o jacarandá, cedro, canela, louro, caxeta e ipê. Sua fauna 
apresenta animais característicos de mata pluvial, como 
paca, cutia, tatu, porco-do-mato, tamanduá, felinos de 
grande porte e primatas. 
 
2.2 Geoprocessamento 
 
Foi utilizada uma cena dos sistemas orbitais do 
Quick Bird, em composição colorida com as bandas do 
visível, apresentando resolução espacial de 0,60 metros, 
obtidas no ano de 2007 e disponibilizadas no Google 
Earth Pro. O geoprocessamento foi realizado no software 
Arcgis 9.2. 
Através de vetorização foi gerado um mapa de uso 
e ocupação do solo da micro-bacia do córrego Atalaia, em 
formato shapefile. Foi utilizado o sistema de coordenadas 
UTM (Universal Transverse Mercator) e o datum SAD 69 
(South America Datum de 1969). 
Através do Modelo Numérico de Elevação 
(SRTM) fornecido pela Embrapa Monitoramento por 
Satélite (2009), foi possível obter as curvas de nível e 
gerar o Modelo Digital de Elevação (MDE) da micro-
bacia. A partir desse modelo foram obtidos dados de 
declividade e ajustados os canais de drenagem. 
 
2.3 Estimativa da vazão 
 
Na estimativa da vazão máxima foi utilizado o 
método racional desenvolvido por Thomas Mulvaney em 
1851 (CARVALHO & SILVA, 2003). Para utilização 
desta metodologia é necessária a quantificação da área da 
bacia, do tempo de concentração e da intensidade de 
precipitação, bem como da relação entre o volume 
escoado pelo volume precipitado. 
360
AIC
Q = (1) 
Em que: 
Q = vazão máxima de escoamento, em m3.s-1; 
C = coeficiente de escoamento superficial; 
 I = intensidade média máxima de precipitação, em 
mm.h-1; 
A = área de contribuição da bacia, em ha. 
 
O coeficiente de escoamento superficial é 
tabelado, cujo valor varia em função do tipo de solo, 
declividade e cobertura vegetal (CARVALHO & SILVA, 
2003). 
O tempo de concentração mede o intervalo de 
tempo gasto para que toda a bacia contribua com o 
escoamento superficial na seção considerada. Este será 
calculado utilizando o modelo matemático desenvolvido 
por Kirpich (California Hihgways). 
385,0
3
)
H
L
87,0(tc = (2) 
Em que: 
tc = tempo de concentração, em h; 
L = comprimento do talvegue principal, em km; 
H = desnível entre a parte mais elevada e a seção 
de controle, em metros. 
 
Os parâmetros pluviométricos usado na equação de 
chuvas intensas foram gerados pelo software Pluvio 2.1, 
desenvolvido pelo Grupo de Pesquisas em Recursos 
Hídricos da Universidade Federal de Viçosa. 
A equação usada para calcular os níveis máximos 
de precipitação foi a seguinte: 
c
a
)bt(
KT
i
+
= (3) 
Em que: 
i = intensidade de precipitação, em mm.h-1; 
K, a, b, c = parâmetros regionais gerados pelo 
software Pluvio 2.1; 
T = tempo de recorrência, em anos; 
t = tempo de duração da precipitação equivalente 
ao tempo de concentração, em minutos. 
 
Na estimativa da vazão mínima de sete dias de 
duração e período de retorno de 10 anos (Q7,10) foi 
utilizada a metodologia desenvolvida por Novaes (2009). 
Essa metodologia consiste no ajuste de modelos de 
regressão, para representação da Q7,10, onde a vazão será 
dada em função da área de drenagem, que deverá ser 
menor que 185 km². 
 
Q7,10 = 0,003999.Ad (4) 
 
Em que: 
Ad = área de drenagem (km2). 
 
3 RESULTADOS 
No mapa de uso e ocupação do solo (Figura 3) 
foram identificados os seguintes percentuais do total da 
área de 296 ha da micro-bacia do córrego Atalaia: 83% 
(246,7 ha) ocupado por floresta; 3,4% (10,3 ha) de 
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formações rochosas; 1,75% (5,2 ha) de área utilizada por 
linha de transmissão; 9,8% (29,1 ha) de pastagem; e 
1,64% (4,8 ha) de área sede do parque. 
 
Figura 3 - Mapa de uso e ocupação do solo na micro-
bacia do córrego Atalaia, Macaé, RJ. 
 
Os canais de drenagem e o mapa de declividade e 
são apresentados na Figura 4 e 5. O coeficiente de 
escoamento superficial encontrado foi igual a 0,58. 
Através do modelo racional obteve-se uma vazão máxima 
estimada em 53,46 m³.s-¹. O tempo de concentração 
calculado para a micro-bacia foi de aproximadamente 17 
minutos. 
 
Figura 4 – Rede de drenagem 
 
Os coeficientes necessários para o cálculo dos 
valores pluviométricos máximos, gerados pelo software 
Pluvio 2.1, apresentaram os seguintes valores: 483,618 
(K), 0,263 (a), 6,4 (b) e 0,657 (c). O período de retorno 
foi definido para 10 anos, estimando o valor máximo de 
precipitação em 111,8 mm.h-1. A Q7,10 estimada da área 
correspondeu a 13,35 L.s-1. 
 
 
Figura 5 - Mapa de declividade da micro-bacia do córrego 
Atalaia, Macaé, RJ. 
 
 
4 DISCUSSÃO 
 
 A bacia do córrego Atalaia apresentou 
praticamente 90% de cobertura florestal, o que pode 
demonstrar uma alta capacidade de retenção de processos 
erosivos provocados pela ação das chuvas, além de 
favorecer abrigo para fauna e espécies vegetais 
ombrófilas. A UC fornece papel fundamental na 
conservação do ecossistema natural e também da 
capacidade de retenção hídrica da bacia como um todo. 
Segundo Donadio et al. (2005), nas nascentes com 
vegetação natural remanescente, a qualidade da água é 
melhor que nas nascentes com uso agrícola, favorecendo, 
assim, a redução de custos no tratamento para um possível 
uso. Pruski et al. (2001) afirmam que muitas das práticas 
para o controle da erosão são, efetivamente, práticas para 
o controle da velocidade e do volume de escoamento 
superficial. Nesse sentido, a extensa cobertura florestal 
encontrada funciona como redutor da velocidade de 
escoamento das águas pluviais, proporcionando uma 
maior infiltração e diminuindo a suscetibilidade da bacia à 
erosão. 
O tempo de concentração de 17 minutos e o 
coeficiente de escoamento superficial (0,58), bem como a 
vazão, demonstraram quantitativamente a capacidade da 
micro-bacia do Atalaia em reter água. 
Ferreira et al. (2007) estudando uma micro-baciano estado de Minas Gerais, com cobertura do solo de 
46,6% por floresta natural e o restante por pastagem 
(35,8%), agricultura (11,6%), solo exposto (3,4%) e área 
urbana (2,6%), obteve uma vazão máxima de 23,56 m³.s-1. 
Já Aquino et al. (2008) encontraram uma descarga 
máxima de 24,42 m3.s-1 para a bacia hidrográfica do 
riacho Jaguaribe Mirim, com área de 2768,91 ha. 
Os valores de vazão disponíveis na literatura para 
diversos canais de drenagem colocam o córrego Atalaia 
como um canal de baixo fluxo hídrico. Porém, foi 
constatada a importância da sua tributação para a bacia do 
rio Macaé e para o abastecimento de água da região no 
entorno da UC. 
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Segundo a Política Nacional de Recursos Hídricos 
(Lei 9.433 de 8 de janeiro de 1997) a outorga de direito de 
uso dos recursos hídricos é o mecanismo pelo qual o 
usuário recebe uma autorização, ou uma concessão, para 
fazer uso da água. A outorga de direito, com a cobrança 
pelo uso da água, constitui relevante elemento para o 
controle e a disciplina do uso dos recursos hídricos. No 
processo de outorga devem ser previamente definidos a 
Q7,10, o tipo e o tempo de uso. 
De acordo com Pereira (2004), a outorga é uma 
ferramenta indispensável para a gestão dos recursos 
hídricos, pois possibilita aos gestores, o controle 
quantitativo e qualitativo dos usos da água, ao mesmo 
tempo em que garante ao usuário o aproveitamento de 
água em um local especifico de um manancial hídrico. 
Vale ressaltar que a outorga de água é, muitas 
vezes, baseada em uma parte da Q7,10. O valor de 30 % da 
Q7,10 tem sido utilizado por alguns órgãos para definir a 
vazão “outorgável” das bacias. Dentro deste contexto, 
para a micro-bacia do córrego Atalaia, este valor seria 
aproximadamente 4 L.s-1. 
 
5 CONCLUSÕES 
 
Através das técnicas de geoprocessamento foi 
possível classificar e quantificar o uso e ocupação do solo, 
chegando ao coeficiente de escoamento, assim como obter 
a área de contribuição da bacia, dados estes que foram 
utilizados na estimativa da vazão pelo método racional. 
As cotas altimétricas obtidas através da imagem 
SRTM permitiram a identificação da declividade em 
vários pontos da bacia, gerando os padrões necessários 
para os cálculos apresentado na metodologia, como a 
obtenção do tempo de concentração. 
O trabalho constatou também que os limites do 
PNMFA não contempla toda a área da bacia, diminuído 
assim, o efeito conservacionista da sua criação, já que 
existem áreas de extrema importância hidrológica fora 
dos seus limites. 
As ferramentas de SIG possibilitaram a análise 
ambiental e a obtenção dos dados necessários para estimar 
a vazão na micro-bacia do córrego Atalaia. 
 
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