Flash Earth_2_

Document Sample
Flash Earth_2_ Powered By Docstoc
					      UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
     CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENG. CIVIL E AMBIENTAL
       DISCIPLINA: GEOTECNOLOGIAS APLICADAS
                DOCENTE: IANA RUFINO

  GEOTECNOLOGIAS APLICADAS AOS
    ESTUDOS CLIMATOLÓGICOS E
         HIDROLÓGICOS

        CAIO CESAR ROCHA ALMEIDA SOUTO
           DAVID SILVA LÚCIO OLIVEIRA
              MARÍLIA SILVA DANTAS

                 11 de maio de 2011           Page 1
    Modelo Numérico Terreno
• É uma representação matemática da distribuição espacial da
  característica de um fenômeno vinculada a uma superfície
  real. A superfície é em geral contínua e o fenômeno que
  representa pode ser variado (Burrough, 1986).
• Para a representação de uma superfície real no computador
  é indispensável a criação de um modelo digital, podendo ser
  por equações analíticas ou por uma rede de pontos na forma
  de uma grade de pontos regulares e ou irregulares.
• A partir dos modelos pode-se calcular volumes, áreas,
  desenhar perfis e seções transversais, gerar imagens
  sombreadas ou em níveis de cinza, gerar mapas de
  declividade e exposição, gerar fatiamentos em intervalos
  desejados e perspectivas tridimensionais.
                                                       Page 2
   Modelo Digital de Elevação

• DEM ou MDT é um modelo digital de terreno ou de elevação
  é uma representação computacional da topografia do terreno.
• Técnicas representacionais: grades regulares ou TINs
  (Triangular Irregular Network).
• Como é construído: utilizando-se dados brutos de elevação,
  como pontos contados, curvas de nível ou qualquer outra
  informação de altimetria, através de uma interpolação (ou
  triangulação) e criação de uma superficíe contínua.




                                                        Page 3
              Interpolação

 Os interpoladores são ferramentas matemáticas
 que atribuem valores relativos a alguma variável
  em pontos inseridos num campo de valores já
  existente, transformando dados discretos em
contínuos (Surfer, 1999). A utilização de técnicas
 de espacialização, disponíveis nos Sistemas de
   Informações Geográficas (SIG’s), facilita a
     verificação da forma como as variáveis
observadas nas séries históricas se distribuem no
                espaço e no tempo.
                                              Page 4
                       Aplicação I

    Geoprocessamento aplicado à análise do
   balanço hídrico e na determinação das chuvas
   necessárias para a inundação de uma represa
       na bacia do ribeirão Itaim, Taubaté, SP.

  Luciano Aparecido dos Santos, Nelson Wellausen Dias e Marcelo
                         dos Santos Targa

Anais II Seminário de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica do Paraíba
     do Sul: Recuperação de Áreas Degradadas, Serviços Ambientais e
    Sustentabilidade, Taubaté, Brasil, 09-11 dezembro 2009, IPABHi, p.
                                 647-654.
                                                                Page 5
                 Objetivo

Avaliar o balanço hídrico de Taubaté para a
construção de uma represa na sub-bacia do
ribeirão Itaim, tributário do rio Una e calcular
o     volume      hídrico    necessário    para
preenchimento dessa represa.




                                           Page 6
          Materiais e Métodos

Localização da Área de Estudo
• Bacia do rio Una
      o Margem direita do rio Paraíba do Sul
      o Altitudes oscilam entre 500 a 1000 metros
      o A área de contribuição para a barragem
         o Sub-bacia do ribeirão Itaim, tributário do rio Una
         o Área de 2,5km²
      o Formada pela união do ribeirão das Almas com o rio da
      Rocinha e seus afluentes, numa área de 476km²



                                                                Page 7
         Materiais e Métodos
Descrição dos Métodos
• A base de dados foi extraída do Banco de Dados
  Ambientais Georreferenciados da Bacia do Rio Una.
• O processamento foi realizado por meio do software de
  geoprocessamento SPRING.

  Através do Plano Diretor do Município de Taubaté e
  dessa base de dados, foi localizado o ponto no rio onde
  seria construída a barragem (W= 23°06’09”, S=
  45°33’28”)


                                                    Page 8
          Materiais e Métodos
A partir da localização da barragem e do formato da represa no
mapa foi escolhida a linha de cota de 645,0m como limite
topográfico do espelho d’água a ser gerado pelo represamento.
Uma vez delimitado o espelho, avaliou-se o balanço hídrico de
Taubaté para a construção da represa no ribeirão Itaim.

O balanço hídrico é um método de estimativa da disponibilidade
de água no solo. Este fundamenta-se no princípio da
conservação de massa e pode ser representado pela equação:

            PREC + DEF – ETP – ARM – EXC = 0


                                                        Page 9
             Materiais e Métodos
• A metodologia para o cálculo do balanço hídrico
  utilizada foi a de Thornthwaite e Mather para uma
  serie temporal de 10 anos (1982-1992) de precipitação
  diária e a normal                        climatológica              (temperatura   e
  precipitação mensal).
  Tabela 1- Série temporal da Precipitação mensal (mm) (1982/1992).

  Tabela 1- Série temporal da Precipitação mensal (mm) (1982/1992).




                                                                                Page 10
            Materiais e Métodos
Tabela 2- Balanço hídrico de Thornthwaite para a cidade de Taubaté (SP). Valores em
 mm.




                                                                           Page 11
                 Resultados
Com base no modelo numérico do terreno (MNT), calculou-
se:
• Volume estimado da represa: 33.352.252,28m³ ou
  33.352.252.280 l
• Profundidade média: 13,3m
• Profundidade máxima: 40m.




                                                 Page 12
              Resultados
• A partir da delimitação da área a ser inundada
  foi pesquisada a vazão média do ribeirão do
  Itaim que é de 0,5m³/s.

• O balanço hídrico mostra ainda que          a
  precipitação anual média foi de 1335 mm.




                                           Page 13
                       Resultados

        Precipitação mensal


          Déficit Hídrico


          Variação do armazenamento de água no solo


        Excesso de água na área para inundação da represa

PREC         ETP    PREC-     ARM      DEF      EXC      Q      TEMPO DE
(mm)        (mm)      ETP     (mm)    (mm)     (mm)    (m³/s)   INUDAÇÃO
                     (mm)

133.5       96.4     37.1      0        0       37.1    0.5     1 ano e 84
                                                                   dias
                                                                   Page 14
             Conclusões

O SIG é recomendado para otimização de
estudos e gerenciamentos de impactos
ambientais, com ele é possível determinar a
abrangência da lâmina d`água e o volume
necessário de chuva para inundar a represa.

 O SIG, pode ainda auxiliar na antecipação de
problemas antes mesmo que a barragem seja
construída, permitindo assim prever possíveis
impactos econômicos e sociais no local.
                                         Page 15
          Aplicação II

    SIG aplicado à caracterização
morfométrica de bacias hidrográficas –
            estudo de caso
 da bacia hidrográfica do rio Cubatão
    do Sul – Santa Catarina/Brasil
         Marcelo Pedroso Curtarelli




                                      Page 16
                 INTRODUÇÃO
• Bacia Hidrográfica;
• As características físicas de uma bacia hidrográfica;
• Sistemas de Informações Geográficas;
• O objetivo geral deste trabalho foi caracterizar fisicamente a
bacia hidrográfica do Rio Cubatão do Sul, utilizando como
ferramenta um sistema de informações geográficas, tendo
como objetivos específicos a construção de uma tabela com
os índices físicos obtidos da bacia, construção do mapa da
rede de drenagem da bacia, construção do modelo digital de
elevação (MDE) da bacia, construção da curva hipsométrica
da bacia, construção do mapa de declividades da bacia,
classificação do relevo da bacia segundo a EMBRAPA.
                                                         Page 17
          ÁREA DE ESTUDO
• A bacia hidrográfica do Rio Cubatão do Sul (SC);
• Coordenadas 27°35'50 S e 48°38'24 W (Figura 1);
• Abrangendo 4 municípios.


                                                 Figura 1 -
                                                Localizaçã
                                                o da bacia
                                                hidrográfic
                                                  a do rio
                                                Cubatão do
                                                    sul



                                                     Page 18
              METODOLOGIA


• Para realizar a caracterização física da bacia
hidrográfica do Rio Cubatão do Sul foi utilizado um SIG
através do software ArcMap 9.2, que permite gerenciar
bancos de dados georreferenciados e realizar analises
espaciais, e bases cartográficas digitais no formato vetorial
shapefile (.shp) e matricial raster (.GRID/.TIN). Além disso
foi utilizada a planilha eletrônica Excel para a construção
de tabelas e gráficos.




                                                       Page 19
                 METODOLOGIA
Estruturação do Banco de Dados

• Bases adquiridas no site da Empresa de Pesquisa
Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina
(EPAGRI).

                           Banco de Dados
                  Unidades hidrográficas de Santa Catarina;
                  Regiões hidrográficas de Santa Catarina;
EPAGRI/CIRAM      Carta topográfica 1:50000 Florianópolis;
(Formato .shp)    Carta topográfica 1:50000 Paulo Lopes;
                  Carta topográfica 1:50000 Santo Amaro da Imperatriz;
                  Carta topográfica 1:50000 São Bonifácio.

                                                                    Page 20
  METODOLOGIA - Caracterização
           Física
     Área e Perímetro          • módulo Tools através da ferramenta measure


Comprimento do Rio principal   • módulo Tools através da ferramenta measure


      Fator de Forma           • F = A / L²


Coeficiente de Compacidade     • Kc = 0,28 P / A^½
                               • cartas topográficas disponibilizados pela EPAGRI
    Rede de drenagem           • software ArcMap 9.2, ferramenta Merge e clip
                                 analysis
                               • Dd = Lt / A
  Densidade de drenagem
                               • ferramenta measure
                               • módulo 3D Analyst através da ferramenta
 Modelo Digital de elevação      Create/modify TIN
                               • faixas de altitude variando de 100 em 100 metros,
        Hipsometria              indo do nível 0 aos 1260 metros de altitude
                               • opção Surfaces Analysis/ Slope do módulo 3D
       Declividades              Analyst.                                   Page 21
        RESULTADOS

   Índices físicos da Bacia hidrográfica do rio
                 Cubatão do sul
Área (Km²)                               742,9
Perímetro (km)                           159,3
Comprimento do Rio Principal (km)        52,11
Largura Média (km)                       14
Coeficiente de compacidade               1,6
Fator de Forma                           2,0
Comprimento total de rios (Km)           1203
Densidade de drenagem (Km/Km²)           1,62




                                                  Page 22
Rede de drenagem da bacia do rio
         Cubatão do Sul




                              Page 23
MDE da bacia hidrográfica do rio
       Cubatão do Sul




                                   Page 24
Curva Hipsométrica da bacia do rio
         Cubatão do sul




                                 Page 25
   Mapa de declividade da bacia
hidrográfica do rio Cubatão do Sul




                                 Page 26
                      RESULTADOS


Classes de relevo da bacia hidrográfica do rio Cubatão do sul


  Declividade
                        Discriminação          Área (Km²)   % da bacia
      (%)
0-3             relevo plano                   95,31        12,85
3-8             relevo suavemente ondulado     71,07        9,58
8 - 20          relevo ondulado                370,43       49,92
20 - 45         relevo fortemente ondulado     202,57       27,30
45 - 75         relevo montanhoso              2,62         0,35
> 75            relevo fortemente montanhoso   0            0,00


                                                                    Page 27
                  CONCLUSÕES

• Maior suscetibilidade a enchentes acentuadas;
• As características de declividade da bacia indicam que
49,92% da área da bacia possui terreno ondulado.
• O software ArcMap 9.2 se mostrou uma boa ferramenta
para a caracterização física de bacias hidrográficas, sendo
de fácil utilização, apresentando uma boa interface entre o
programa e o usuário, grande número de ferramentas para
analises espaciais e proporcionando a confecção de
mapas para uma melhor visualização dos resultados
obtidos.
• A disponibilização de bases de dados gratuitamente por
órgãos públicos, como na mapoteca digital do Estado de
Santa Catarina (EPAGRI/CIRAM), são de grande
importância e utilidade para os usuários de SIG.       Page 28
              Aplicação III
   Avaliação de interpoladores para a
espacialização de variáveis climáticas na
       bacia do rio Itapemirim-ES
Kennedy Ribeiro da Silva, Yhasmin Gabriel Paiva,
 Roberto Avelino Cecílio e José Eduardo Macedo
                  Pezzopane




                                            Page 29
            Área de Estudo
 Bacia hidrográfica do
    Rio Itapemirim
• Região Sul do Espírito
  Santo
• Área de 687.000 ha
• situada entre os
  meridianos -40º48' e -
  41º52' e entre os
  paralelos -20º10' e -
  21º15‘
• Abrange 17 municípios    Figura 1 – Limite da bacia do rio
                           Itapemirim e localização dos Postos 30
                                                          Page
                           Pluviométricos na área.
          Materiais e Métodos

Séries históricas de precipitação
• 30 anos de extensão (1969-1998)
• 13 postos pluviométricos pertencentes à bacia do Rio
  Itapemirim
• 3 postos localizados fora do seu limite*
Temperatura
• Estimada através do modelo de Pezzopane et al (2004)
  para o estado do Espírito Santo
*incluídos com objetivo eliminar o efeito de borda no processo de
interpolação, Acosta (1997), Moreira (1997) e Andrade (1998).
                                                              Page 31
       Materiais e Métodos

                         Excedente Hídrico Anual
   Balanço Hídrico
(Thorntwaite e Matter,
        1955)
                           Déficit Hídrico Anual



 Evapotranspiração         Evapotranspiração
 (Thortwaite, 1948)            Potencial

                                             Page 32
Materiais e Métodos




               Disponibilidade
                   Hídrica




                        Page 33
   Materiais e Métodos - SIG
• Criou-se um arquivo vetorial, em ambiente
  SIG, contendo a localização de cada posto
  pluviométrico, bem como os valores
  associados as variáveis
• A verificação da acurácia dos interpoladores
  foi realizada por meio da metodologia
  proposta por Caruso e Quarta (1998)
• Estes procedimentos de interpolação foram
  realizados separadamente para cada um dos
  treze postos localizados na área de estudos
                                          Page 34
      Materiais e Métodos -
          Interpolação
Para realizar a espacialização das variáveis
climáticas, foram utilizados os
interpoladores:
• inverso do quadrado da distancia (IDW)
• kriging (KRG), com modelo de semi variograma
  spherical
• spline (SPL) tipo regularizado


                                           Page 35
  Materiais e Métodos – Teste de
           desempenho
 O desempenho dos interpoladores foi analisado
 através do erro quadrático médio – EQM (Philips
     et al 1992), através da seguinte equação:

              EQM=Σ(XEST-XREAL)2/N
em que:
EQM = erro quadrático médio;
Xest = valor interpolado da variável;
Xreal = valor real da variável; e
N= numero de postos considerados, no caso 13.


O melhor interpolador para cada variável é aquele que
         apresentar o menor valor de EQM.             Page 36
                      Resultados
Valores de EQM para os interpoladores usados na distribuição espacial




                                                             Page 37
                Resultados
Distribuição espacial das variáveis climáticas na bacia
                  do rio Itapemirim.




                                                  Page 38
                Resultados
Distribuição espacial das variáveis climáticas na bacia
                  do rio Itapemirim.




                                                  Page 39
              Resultados
    Pelo fato da bacia apresentar um relevo
 acidentado, o clima na região é caracterizado
    por uma grande variação dos elementos
  climáticos, principalmente no sentido leste-
     oeste, ou seja, de baixa altitude (áreas
   litorâneas) para altitudes elevadas (áreas
 serranas). Logo, a temperatura média anual e
  deficiência hídrica anual são mais elevadas
          próximo do litoral, diminuindo
consideravelmente próximo das áreas de maior
             altitude (Santos, 1999).

                                          Page 40
              Conclusões

 Os resultados obtidos permitem concluir que:
• O interpolador IDW apresentou melhores
  estimativas das variáveis déficit hídrico e
  disponibilidade hídrica.
• O interpolador KRG apresentou melhores
  estimativas das variáveis precipitação e
  excedente hídrico.
• Para todas as variáveis, o interpolador spline
  obteve os piores resultados.
                                            Page 41
Conclusões




             Page 42
     Referências Bibliográficas
•   SANTOS, L. A.; Dias, N. W.; Targa, M.S. Geoprocessamento aplicado à
    análise do balanço hídrico e na determinação das chuvas necessárias para a
    inundação de uma represa na bacia do ribeirão Itaim, Taubaté, SP.In:
    SEMINÁRIO DE RECURSOS HÍDRICOS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO
    PARAÍBA DO SUL: RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS, SERVIÇOS
    AMBIENTAIS E SUSTENTABILIDADE, Taubaté, Brasil, 09-11 dezembro 2009,
    IPABHi, p. 647-654.

•   CURTARELLI, M. P. SIG aplicado à caracterização morfométrica de bacias
    hidrográficas – estudo de caso da bacia hidrográfica do rio Cubatão do Sul
    – Santa Catarina/Brasil. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE
    SENSORIAMENTO REMOTO, 14., 2009, Natal. Anais eletrônicos... Natal:
    INPE, 2009. p. 4693-4699. Disponível em:
    <http://marte.dpi.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.17.23.06.25/doc/4
    693-4699.pdf>. Acesso em: 4 maio 2011.

•   RIBEIRO DA SILVA, K.; PAIVA, Y.G.; CECÍLIO, R.A.; PEZZOPANE, J.E.M.
    Avaliação de interpoladores para a espacialização de variáveis climáticas na
    bacia do rio Itapemirim - ES. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE
    SENSORIAMENTO REMOTO, 2007, Florianópolis. Resumos... São José dos
    Campos: INPE, 2007. p.3.141-3.146
                                                                           Page 43

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:13
posted:9/8/2011
language:
pages:43