batimetria-lago do amor
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL
JULLYANA NEVES ARAMAQUI
AVALIAÇÃO DE ASSOREAMENTO NO LAGO DO AMOR
UFMS
PROFESSOR: Dr. Teodorico Alves Sobrinho e Luiz Augusto do Val
CAMPO GRANDE - MS
Fevereiro/2013
Trabalho apresentado à
disciplina Transporte de
Sedimentos, como requisito
parcial à obtenção do título de
Engenheiro Ambiental -
Centro de Ciências Exatas e
Tecnologia, Universidade
Federal de Mato Grosso do
Sul.
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RESUMO
ARAMAQUI, J.N. (2013). Avaliação de Assoreamento no Lago do Amor - UFMS. Campo Grande, 2013. Trabalho
apresentado à disciplina de Transporte de Sedimentos – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Brasil.
A sedimentação dos reservatórios de água corresponde à uma das principais
problemáticas no processo de degradação destes. Caracterizada pelo transporte e deposição de
sedimentos no leito dos rios, o assoreamento é consequência direta do processo de erosão do
solo, onde os mecanismos de atuação são principalmente a gravidade e a pluviosidade. A fim de
entender melhor este mecanismo de degradação, foi desenvolvida na Universidade Federal de
Mato Grosso do Sul, uma pesquisa de campo no Lago do Amor, com o intuito de avaliar o grau
de sedimentação deste, com o auxílio de imagens de satélite, softwares, GPS e o aparelho para
a realização da Batimetria do Lago - Perfilador Acústico Doppler, modelo M9. Com os dados
batimétricos do Lago e as coordenadas de borda, será calculado, com o auxílio do software
Surfer®, o volume de água deste lago, e comparar com a série história de anos anteriores, a fim
de acompanhar o processo de assoreamento do Lago do Amor, tal como eventualmente propor
medidas para conter a intensificação deste processo.
Palavras-Chave: Assoreamento, Lago do Amor, Batimetria.
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ABSTRACT
ARAMAQUI, J.N. (2013). Analysis of siltation in Lago do Amor - UFMS. Campo Grande, 2013. Trabalho apresentado
à disciplina de Transporte de Sedimentos – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Brasil.
The sedimentation of water reservoirs corresponds to one of the main problems in the
process of its degradation. Characterized by the transport and deposition of sediment in
riverbeds, siltation is a direct consequence of the process of soil erosion, where mechanisms of
action are mainly gravity and rainfall. In order to better understand the mechanism of degradation,
was developed at the Federal University of Mato Grosso do Sul, a field survey in Lago do Amor,
in order to assess the degree of settling this with the help of satellite images, software , GPS and
apparatus for performing the bathymetry of the lake - Acoustic Doppler Profiler, model M9. With
Lake bathymetric data and the coordinates of boundary is calculated with help of Surfer ®
software, the volume of water of this lake, and compare with the series history in previous years
in order to monitor the process of siltation of Lake Love, as may propose measures to contain the
intensification of this process.
Palavras-Chave: Siltation, Lago do Amor, Bathymetry.
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 6
2. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 9
2.1. Geral .............................................................................................................................. 9
2.2. Específico ...................................................................................................................... 9
3. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................................... 9
3.1. Delimitação do Lago. ..................................................................................................... 9
3.2. Batimetria ..................................................................................................................... 11
3.3. Processamento Digital de Dados ................................................................................. 11
3.4. Avaliação do processo de Assoreamento no Lago do Amor ....................................... 12
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................................... 13
4.1. ANO 2008 .................................................................................................................... 13
4.2. Ano de 2011 ................................................................................................................ 16
4.3. Ano de 2013 ................................................................................................................ 19
5. CONCLUSÕES .................................................................................................................... 22
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 23
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Perfilador Acústico Doppler, modelo M9. ...................................................................... 8
Figura 2 - Mecanismo de atuação do medidor acústico Doppler ................................................... 8
Figura 3 - GPS geodésico............................................................................................................ 10
Figura 4 - Delimitação da Borda .................................................................................................. 11
Figura 5 - Interface Gráfica do Software Surfer 11® .................................................................... 12
Figura 6 - Planilha Batimétrica do Lago do Amor - 2008. ............................................................ 13
Figura 7 - Curvas de Nível em 2008 ............................................................................................ 14
Figura 8 – Modelo Digital de Terreno - 2008 ............................................................................... 14
Figura 9 - Vista Aérea do Lago do Amor em 19/04/2006. Google® ............................................. 15
Figura 10 - Cálculo do Volume do Lago do Amor para o ano de 2008. ....................................... 16
Figura 11 - Curvas de Nível em 2011 .......................................................................................... 17
Figura 12 - MDE 2011 ................................................................................................................. 17
Figura 13 - Vista Aérea do Lago do Amor em 09/10/2011. Google® ........................................... 18
Figura 14 - Cálculo do Volume do Lago do Amor para o ano de 2011. ....................................... 18
Figura 15 - Curvas de Nível em 2013 .......................................................................................... 19
Figura 16 – MDE - 2013.............................................................................................................. 20
Figura 17 - Evolução da Redução de Volume no Reservatório ................................................... 21
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1. INTRODUÇÃO
O assoreamento no leito dos rios é um mecanismo complexo, função de fatores
intrínsecos do corpo hídrico e região de estudo, além de características particulares do regime
de escoamento. Um destes mecanismos é a redução na velocidade de escoamento, onde há a
deposição de partículas no leito. O assoreamento tem ganhado relevância com a intensificação
dos processos erosivos nas bacias hidrográficas e sua ocorrência carece de estudos detalhados
e políticas públicas para a prevenção e redução destes. É natural que o processo de deposição
de sedimentos diminua gradativamente a capacidade dos reservatórios de água e, os dados
sobre a vida útil destes são alarmantes. De acordo com Mahmood (1987), a vida útil média dos
reservatórios existentes em todos os países no mundo decresceu de 100 para 22 anos, onde o
custo anual para promover a remoção dos volumes assoreados é avaliado em 12 bilhões de
reais, aproximadamente.
O processo de erosão e sedimentação é basicamente composto pelas etapas de
desprendimento (splash), transporte e deposição das partículas sólidas oriundas da montante da
bacia hidrográfica e vários são os fatores que afetam o processo, como citado pela International
Commission on Large Dams – ICOLD (1989) abaixo:
Precipitação - quantidade, intensidade e frequência;
Tipo de solo e formação geológica;
Cobertura do solo (vegetação, rochas aparentes e outros);
Uso do solo (práticas de cultivo, pastagens, exploração de florestas, atividades de
construção e medidas de conservação);
Topografia (geomorfologia);
Natureza da rede de drenagem – densidade, declividade, forma, tamanho e
conformação dos canais;
Escoamento superficial;
Características dos sedimentos (granulométricas, mineralógicas etc.);
Hidráulica dos canais.
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Em reservatórios pequenos, o processo de assoreamento ocorre de forma rápida,
podendo acontecer até mesmo em uma única enchente (CARVALHO et al., 2000).
São inúmeros os problemas ambientais decorrentes do processo de erosão e
assoreamento. CARVALHO (1994) afirma que os sedimentos que cobrem o fundo do lago
produzirão modificações da fauna e flora do leito. A água limpa que escoa para jusante da
barragem, já sem os nutrientes que o sedimento transporta, provocará modificações na fauna e
flora, com reflexos ambientais em todo o curso d’água, especificamente na foz. A formação do
estuário e delta no mar poderá sofrer grandes transformações ambientais.
Uma das maneiras de estudar o processo de assoreamento nos reservatórios é através
do estudo da vazão do mesmo, uma vez que a água é um dos principais agentes de transporte
de sedimentos. A curva-chave de um rio é um dos métodos de determinação de vazão em
canais. No entanto, é um método de difícil calibração e ajuste constante, uma vez que as
condições de escoamento de um rio variam constantemente. Os perfiladores acústicos Doppler
são equipamentos de alta tecnologia utilizados para a determinação de vazão nos rios.
RICARDO (2008) descreve o funcionamento dos perfiladores acústicos através de ondas
acústicas em faixas tipicamente compreendidas entre 300 e 3.000 kHz, para medir a vazão
através da mudança de frequência das ondas refletidas por material em suspensão (efeito
Doppler). Deste modo, é possível ainda, obter a profundidade do reservatório através da reflexão
de ondas específicas do fundo. A Figura 1 ilustra um perfilador acústico Doppler, modelo M9 e a
Figura 2, o mecanismo de ação do aparelho.
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Figura 1 - Perfilador Acústico Doppler, modelo M9.
Figura 2 - Mecanismo de atuação do medidor acústico Doppler
O presente trabalho pretende avaliar o processo de assoreamento no Lago do Amor
(UFMS) através de batimetria utilizando o perfilador acústico Doppler, da marca Sontek, modelo
M9 e processamento digital de dados no software Surfer®.
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2. OBJETIVOS
2.1. Geral
Avaliar o assoreamento no Lago do Amor – UFMS, com a utilização de perfilador
acústico Doppler, modelo M9 entre os anos de 2008 a 2013.
2.2. Específico
1. Calcular o volume do reservatório com o auxílio do software Surfer®
2. Comparar os resultados obtidos com os anos anteriores, para o mesmo local.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
A realização do trabalho dar-se-á de acordo com o seguinte procedimento:
3.1. Delimitação do Lago.
A delimitação do Lago será feita com o auxílio de um GPS geodésico que fornecerá as
coordenadas da borda do lago. O GPS é colocado na borda, em contato com a água, na posição
vertical, onde o sinal será enviado aos satélites por um período de 30 segundos. A Figura 3
ilustra um GPS geodésico e a Figura 4, a coleta de pontos para a delimitação do lago.
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Figura 3 - GPS geodésico
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Figura 4 - Delimitação da Borda
3.2. Batimetria
A batimetria do Lago será realizada através do perfilador Doppler M9, conforme
mostrado anteriormente. Esta será realizada com o auxílio de um barco a motor, onde o
operador e o auxiliar, devidamente protegidos com colete salva-vidas, promoverão a perfilagem
acústica de toda a área do lago. Os dados obtidos serão pós-processados.
3.3. Processamento Digital de Dados
O processamento digital de dados será feito através do software Surfer 11®, onde serão
inseridos os dados obtidos do GPS geodésico para a delimitação do contorno do lago, tal como o
cálculo do volume para os anos de 2008, 2011 e 2013.
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Figura 5 - Interface Gráfica do Software Surfer 11®
3.4. Avaliação do processo de Assoreamento no Lago do Amor
A análise do assoreamento no lago será feita analiticamente comparando-se os volumes
adquiridos através do Surfer 11® nos anos de 2008, 2011 e 2013, respectivamente. O processo
será também verificado com o auxílio de imagens de satélites, onde será feita a análise e
verificação visual do processo.
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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O procedimento foi realizado conforme especificado anteriormente. O tratamento digital
das informações foi realizado no software Surfer 11®, com os seguintes resultados.
4.1. ANO 2008
Foi disponibilizada uma tabela com os dados batimétricos do Lago do Amor no ano de
2008, conforme disposto na Figura 6 abaixo. Para o ano de 2008, a batimetria foi feita através de
profundímetro.
Figura 6 - Planilha Batimétrica do Lago do Amor - 2008.
Vale ressaltar que os valores de profundidade fornecidos são positivos. Para que possa
ser feito o levantamento do contorno, a coluna Profundidade deve ser transformada em termos
de cota Z, isto é, multiplicar pelo fator -1, considerando a borda com Z=0.
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Foi então gerado um GRID através destes dados, que forneceu as curvas de nível do
Lago do Amor para o ano de 2008, conforme Figura 7 e o Modelo Digital de Terreno, na Figura
8.
Figura 7 - Curvas de Nível em 2008
Figura 8 – Modelo Digital de Terreno - 2008
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A imagem de satélite abaixo foi adquirida através do Google Earth®, cuja área
corresponde à área do Lago do Amor para o ano de 2006.
Figura 9 - Vista Aérea do Lago do Amor em 19/04/2006. Google®
O volume foi então calculado através da aba Grid→Volume. Foi considerada a borda
z=0 para o cálculo. O volume do reservatório calculado foi de 205.823,2 m³, conforme ilustrado
abaixo. O algoritmo usado no processo foi o método da Krigagem.). A krigagem ordinária é
‘linear’ porque suas estimativas são combinações lineares ponderadas dos dados disponíveis; é
‘não-viciada’ porque busca o valor de erro ou resíduo médio igual a 0; e é ‘melhor’ porque
minimiza a variância dos erros.” (Isaaks e Srivastava, 1989).
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Figura 10 - Cálculo do Volume do Lago do Amor para o ano de 2008.
4.2. Ano de 2011
O procedimento foi feito de maneira análoga aos dados fornecidos para o ano de 2011.
Para este ano, a batimetria foi feita através de perfilador acústico. As curvas de nível e o MDE
foram delimitados através do Surfer® e estão disponibilizados nas Figuras 11 e 12.
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Figura 11 - Curvas de Nível em 2011
Figura 12 - MDE 2011
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Figura 13 - Vista Aérea do Lago do Amor em 09/10/2011. Google®
Notou-se visivelmente a redução da área do Lago, através da imagem de satélite. A
redução no volume do lago também foi visivelmente verificada no processamento do volume do
Lago (Figura 12).
Figura 14 - Cálculo do Volume do Lago do Amor para o ano de 2011.
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Notou-se uma redução significativa no volume do Lago de 205.823,2 m³ para 185.895,80
m³ em um pequeno período de 3 (três)anos.
4.3. Ano de 2013
Para o ano de 2013, foi utilizado como instrumento de batimetria o perfilador acústico
Doppler modelo M9. O procedimento foi realizado de maneira similar aos anteriores e
apresentou os seguintes resultados:
Figura 15 - Curvas de Nível em 2013
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Figura 16 – MDE - 2013
O volume calculado para o ano de 2013, de 171.360 m³ apresentou uma redução
drástica comparada com os anos anteriores. A redução de quase 180.000 m³ em apenas dois
anos, confirma a afirmação de CARVALHO et al., (2000) de que os pequenos reservatórios
sofrem assoreamento rápido.
O Gráfico abaixo mostra a redução no volume do Lago, no período de 2002 a 2013. Os
dados da batimetria e volume do ano de 2002 foram obtidos através de análises publicadas
anteriormente.
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Figura 17 - Evolução da Redução de Volume no Reservatório
Analisando o gráfico, é possível observar que a tendência de redução segue um padrão
praticamente linear. Foi ainda, adicionada uma linha de tendência no processo, interpolando os
pontos para uma reta ajustada por meio de regressão linear, que melhor expressa o
comportamento do fenômeno. Junto a essa linha de tendência, foi adquirida uma equação de
decrescimento linear, do tipo:
Calculando essa taxa para V = 0, obtém se um tempo aproximado de 29,97 anos ≅ 30
anos. Considerando o tempo inicial do experimento, conclui-se que, que o tempo restante para o
assoreamento total do reservatório seja de 25 anos. É natural que essa estimativa seja otimista,
uma vez que o processo pode se dar em um período de tempo menor, dependendo descarga
líquida que chega ao lago.
205.823,20
185.895,80 171.360,00
y = -6872,9x + 206021 R² = 0,9994
0,00
50.000,00
100.000,00
150.000,00
200.000,00
250.000,00
0 1 2 3 4 5 6
Volume do Reservatório
Volume do Reservatório
Redução do Volume
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5. CONCLUSÕES
O Lago do Amor vem apresentando considerável redução de volume ao longo dos anos;
O processo de assoreamento do Lago é causado pelo carreamento de sedimentos
provindos da montante da bacia, por escoamento superficial, além das contribuições dos
Córregos Bandeira e Cabaça, uma vez que o Lago do Amor é o ponto de união destes
dois córregos;
Os resultados obtidos representam analiticamente a rapidez no processo de
assoreamento do Lago, e o assoreamento total foi calculado para um período restante
de 15 anos, podendo ser menor, caso não haja intervenção;
O assoreamento total do Lago do Amor afetará principalmente regime de escoamento
dos Córregos Bandeira e Cabaça, uma vez contribuem diretamente na recarga deste;
As medidas de intervenção incluem remoção da massa sólida depositada por processos
mecânicos. No entanto, trata-se de um processo oneroso e sua realização depende de
investimento público, o que pode tornar este processo inviável.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia Prática. CPRM, ELETROBRÁS. Rio de Janeiro, RJ,
1994.
CARVALHO, N. O. et al. O assoreamento de um pequeno reservatório - Itiquira, um estudo
de caso. RBRH, Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Volume 5, n. 1. Jan/Mar 2000, 68-79.
Porto Alegre, RS, 2000.
ICOLD, International Commission on Large Dams. Sedimentation control of
reservoirs/Maîtrise de l'alluvionnement des retenues. Committee on Sedimentation of
Reservoirs. Paris, 1989.
ISAAKS, Edward H.; SRIVASTAVA, R.M. An Introduction to Applied Geostatistics. NY:
Oxford University Press, Inc., 1989.
Mahmood, Khalid. Reservoir sedimentation: impact, extent, and mitigation. Technical paper.
No. PB-88-113964/XAB; WORLD-BANK-TP-71. International Bank for Reconstruction and
Development, Washington, DC (USA), 1987