análise morfométrica da bacia do alto rio das velhas – mg

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Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Geocincias Programa de Ps-graduao em Anlise e Modelagem de Sistemas Ambientais

Luis Felipe Soares Cherem

Anlise Morfomtrica da Bacia do Alto Rio das Velhas MG

Belo Horizonte 2008

Luis Felipe Soares Cherem

Anlise morfomtrica da bacia do alto Rio das Velhas MG

Dissertao apresentada ao Programa de Ps Graduao em Anlise e Modelagem de Sistemas Ambientais Universidade Federal de Minas Gerais como requisito parcial para obteno do ttulo de mestre em Anlise e Modelagem de Sistemas Ambientais. Orientador: Antnio Pereira Magalhes Junior Co-orientador: Sergio Donizete Faria

Belo Horizonte Instituto de Geocincias da UFMG 2008

C521a 2008

Cherem, Luis Felipe Soares. Anlise morfomtrica da Bacia do Alto do Rio das Velhas MG [manuscrito] / Lus Felipe Soares Cherem. 2008. xii, 110 f. : il. mapas, tabs.; enc. Orientador: Antnio Pereira Magalhes Jnior. Co-orientador: Sergio Donizete Faria. Dissertao (mestrado) Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Geocincias, 2008. Bibliografia: f. 86-96. 1. Geomorfologia Minas Gerais Teses. 2. Geologia Mtodos estatsticos Teses. 3. Bacia do Alto do Rio das Velhas (MG) Teses. I. Magalhes Jnior, Antnio Pereira. II. Faria, Srgio Donizete III. Universidade Federal de Minas Gerais, Instituto de Geocincias, Departamento de Cartografia. IV.Ttulo. CDU: 551.4(815.1):519.2:55

Aprovada pela Banca Examinadora em cumprimento a requisito exigido para obteno do Ttulo de Mestre em Anlise e Modelagem de Sistemas Ambientais.

Dr. Antnio Pereira Magalhes Jnior

__________________________ Orientador IGC-UFMG, BH __________________________ Co-orientador IGC-UFMG, BH __________________________ Membro da Banca - convidada IGC-UFMG, BH __________________________ Membro da Banca - convidado IGC-UFMG, BH

Dr. Sergio Donizete Faria

Dra. Ana Clara Mouro Moura

Dr. Andr Augusto Rodrigues Salgado

Candidato:

Belo Horizonte, 14 de outubro de 2008.

i

A experincia mostra que, prevendo com bastante antecedncia os passos a serem dados, possvel agir rapidamente na hora de execut-los. Cardeal Richelieu (1585-1642)

ii

Dedico essa pesquisa a todos que despertaram meu interesse pela Geomorfologia, ajudaram a me aproximar dessa cincia ou, de alguma forma, faro uso dos resultados e discusses apresentados nessa dissertao. iii

AGRADECIMENTOS Agradeo a todos que participaram de meu cotidiano nesses dezoito meses de mestrado, independente da freqncia e intensidade do convvio, no posso dizer que no haja um pouquinho de cada um em alguma dessas pginas. Agradeo, nesse aspecto, aos meus professores, que conscientemente me apresentaram novos caminhos. Desses professores, agradeo em especial ao professor Antnio Magalhes Jr. pela orientao acadmica e amizade, agora de longa data. Sou grato pela incondicional confiana e inestimveis oportunidades que tm sido indispensveis no meu aprimoramento intelectual e moral. Agradeo tambm aos professores Segio Faria e Andr Salgado pela amizade e co-orientao em minha pesquisa de mestrado e em outras pesquisas desenvolvidas nos ltimos dezoito meses. Agradeo a minha estimada e to querida famlia: aos meus pais que, como marchands, colocaram sua f em minha capacidade, como tutores, souberam e ainda sabem fazer valer aquilo que muitos chamam de autoridade, mas que tenho como a mais fina educao fundada em suas vivncias e os agradeo por serem fidedignos ao que, para mim, se espera dos pais: amor e ateno. Agradeo a meu irmo e minha irm que, com suas caractersticas personalidades, se faro inesquecveis para mim e que, garantidamente, sero presenas constantes. Agradeo tambm aos colegas que se tornaram amigos, aos amigos hoje colegas e aos amigos de sempre, pessoas sem as quais o descanso seria um tanto solitrio. Por fim, agradeo a Fundao de Amparo Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG), pela concesso da bolsa de mestrado nos ltimos dezessete meses.

iv

RESUMOA Geomorfologia Regional de Minas Gerais estudada por geomorflogos e gelogos desde o incio do sculo XX, quando pesquisadores estrangeiros realizaram as primeiras pesquisas no estado. Durante esse perodo, o surgimento de novos conceitos e metodologias na Geomorfologia ocasionou a mudana de teorias de evoluo do relevo dessa regio. Essas perspectivas so conseqncias da interdisciplinaridade entre cincias de diferentes reas de conhecimento, com o caso da recente aplicao de modelos digitais de elevao (MDE) do terreno como base para realizao de anlises de sistemas geomorfolgicos de escala regional e local. Os MDEs tm sido usados em modelos de anlise morfolgica, de processos e de dinmica evolutiva, na literatura nacional e internacional. Um dos tipos de estudos realizados a anlise morfolgica de bacias hidrogrficas ou anlise morfomtrica de bacias, na qual o objetivo caracterizar os aspectos geomtricos e de composio dessas bacias, estabelecendo indicadores relacionados forma, ao arranjo estrutural e composio integrativa entre os elementos.. Nesse contexto, essa dissertao compartimenta a bacia do alto Rio das Velhas, aplicando parmetros morfomtricos. Para tanto, a pesquisa estruturada em trs etapas metodolgicas principais: 1) gerao de MDE e de rede hidrogrfica compatveis escala de anlise; 2) extrao dos parmetros morfomtricos; 3) anlise morfomtrica. Na primeira etapa, em especial, testada a capacidade de MDEs e da rede de drenagem derivada deles em representar o relevo e a drenagem com consistncia hidrolgica e morfolgica. Os resultados indicam que as redes de drenagem gerada a partir dos MDEs no apresentam consistncia morfolgica nos canais de baixa ordem hierrquica, devendo, na escala 1:50.000, ser utilizada a base cartogrfica e demonstram que a bacia do alto Rio das Velhas pode ser dividida em quatro compartimentos morfomtricos. Palavras-chave: anlise morfomtrica, geoestatstica aplicada, MDE, bacia do alto Rio das Velhas.

v

ABSTRACTThe Regional Geomorphology of Minas Gerais has been studied by geomorphologists and geologists since the early 1900s, when foreign surveys were carried out in this Brazil State. During this time, the application of new conceptual and methodological perspectives on Geomorphology has modified theories of relief evolution. These perspectives are consequences of the interdisciplinarity among sciences of different areas, as the example of the usage of digital elevation models (DEM), which are applied on geomorphologic systems analyses in regional and local scale. The DEMs are used in morphologic analysis models, processes development ones and evolution dynamics ones by national and international literature. Watershed morphologic analysis, or morphometric analysis, is one of the most cited kinds of studies and its objective is to characterize geometric aspects and composition of these areas, establishing indicators which are correlated to form, structural arrangement and integrative composition of its elements. So, the aimed objective is to cluster its morphology, by morphometric parameters. For that, the study is structured around three main stages: 1) generation of compatible DEM and drainage net; 2) extraction of the morphometric parameters; and 3) morphometric analysis. In particular, the first stage also access MDEs potential of representing the relief and the drainage under the laws of hydrology and morphology consistency. Results demonstrate the lack of morphological consistency for the drainage nets created from the DEMs, especially for low order rivers, in spite of it; they indicate that cartographic chart data are preferred, as 1:50.000 charts. Results also evidence four-group morphometric compartments in the upper das Velhas River watershed. Key-words: morphometric analysis, applied geostatistic, DEM, upper das Velhas River watershed.

vi

SUMRIO1 Introduo 1.1 Objetivo geral e especficos 2 Modelos digitais de elevao e redes de drenagem morfolgica e hidrologicamente consistentes 2.1 Modelos Digitais de Elevao 2.2 Dados Vetoriais Consistentes para a Rede de Drenagem 3 Anlise morfomtrica de bacias hidrogrficas 3.1 Parmetros Morfomtricos para Anlise de Bacias Hidrogrficas3.1.1 Classe Linear 3.1.2 Classe Zonal 3.1.3 Classe Hipsomtrica

1 7 9 9 19 23 2626 30 32

3.2 Anlise Morfomtrica Individual e Comparativa de Bacias Hidrogrficas 4 Caracterizao da rea de Estudo 5 Metodologia 5.1 Gerao do Modelo Digital de Elevao e das Redes Hidrogrficas Morfolgica e Hidrologicamente Consistentes5.1.1 Seleo da Unidade Bsica de Anlise 5.1.2 Gerao de MDE Morfolgica e Hidrologicamente Consistentes 5.1.3 Gerao das Redes Hidrogrficas com Consistncia Hidrolgica e Morfolgica 5.1.4 Delimitao das Sub-Bacias para Extrao dos Parmetros Morfomtricos

34 37 41 4444 45 45 46

5.2 Anlise Morfomtrica da Bacia do Alto Rio das Velhas5.2.1 Definio dos Parmetros Morfomtricos 5.2.2 Extrao dos Parmetros Morfomtricos das Sub-Bacias de Quinta Ordem Hierrquica 5.2.3 Preparao da Base de Dados 5.2.4 Correlao das Sub-Bacias de Quinta Ordem que Integram a Bacia do Alto Rio das Velhas

4848 49 49 50

6 Anlise da consistncia morfolgica e hidrolgica dos modelos digitais de elevao e redes de drenagens gerados para a bacia do alto rio das velhas 6.1 Krigagem do MDE-SRTM para a Bacia do Alto Rio das Velhas: Avaliao Morfolgica e Hidrolgica 6.2 Comparao da Rede de Drenagem Extrada de MDE-original, MDE-krigado e de Base Cartogrfica do IBGE: Avaliao para Uso em Anlise Morfomtrica de Bacias Hidrogrfica 7 Anlise morfomtrica da bacia hidrogrfica do alto Rio das Velhas

51 51

57 72

vii

7.1 Anlise Individual da Bacia do Alto Rio das Velhas 7.2 Anlise Comparativa das Sub-Bacias de Quinta Ordem da Bacia do Alto Rio das Velhas 7.3 Compartimentao Morfomtrica da Bacia do Alto Rio das Velhas 8 Consideraes Finais 9 Referncias Bibliogrficas

72 74 8

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