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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA COLEGIO
POLITECNICO DA UFSM CURSO TÉCNICO EM
GEOPROCESSAMENTO
CARACTERIZAÇÃO DE VARIÁVEIS
LIMNOLÓGICAS EM FUNÇÃO DO USO DA
TERRA E DO REPRESAMENTO FLUVIAL
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
Eduardo André Kaiser
Santa Maria, RS, Brasil, 2015
CARACTERIZAÇÃO DE VARIÁVEIS
LIMNOLÓGICAS EM FUNÇÃO DO USO DA TERRA E
DO REPRESAMENTO FLUVIAL
Eduardo André Kaiser
Relatório de Estágio apresentado ao Curso Técnico em
Geoprocessamento do Colégio Politécnico da UFSM, como requisito
parcial para obtenção de grau de Técnico em Geoprocessamento.
Orientador: Diogo Belmonte Lippert
Santa Maria, RS, Brasil, 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA COLEGIO
POLITECNICO DA UFSM CURSO TÉCNICO EM
GEOPROCESSAMENTO
CARACTERIZAÇÃO DE VARIÁVEIS LIMNOLÓGICAS EM
FUNÇÃO DO USO DA TERRA E DO REPRESAMENTO FLUVIAL
Elaborado por
Eduardo André Kaiser
Como requisito parcial para obtenção do título de Técnico em
Geoprocessamento
COMISSÃO EXAMINADORA:
Diogo Belmonte Lippert, Dr. (Orientador)
Waterloo Pereira Filho, Dr. (UFSM)
Ana Caroline Paim Benedetti, Dra. (UFSM)
Santa Maria, 09 de dezembro de 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA COLEGIO
POLITECNICO DA UFSM CURSO TÉCNICO EM
GEOPROCESSAMENTO
CARACTERIZAÇÃO DE VARIÁVEIS LIMNOLÓGICAS EM FUNÇÃO
DO USO DA TERRA E DO REPRESAMENTO FLUVIAL
Elaborado por
Eduardo André Kaiser
Diogo Belmonte Lippert, Dr. (Orientador)
Waterloo Pereira Filho
(Supervisor do laboratório)
Eduardo André Kaiser
(Estagiário)
Santa Maria, 09 de dezembro de 2015.
RESUMO
Relatório de Estágio Colégio Politécnico da UFSM Universidade Federal de
Santa Maria
CARACTERIZAÇÃO DE VARIÁVEIS LIMNOLÓGICAS EM FUNÇÃO
DO USO DA TERRA E DO REPRESAMENTO FLUVIAL
AUTOR EDUARDO ANDRE KAISER
ORIENTADOR: DIOGO BELMONTE LIPPERT
Santa Maria, 09 de outubro de 2015.
O Estágio Supervisionado, de 200 horas, como requisito parcial para a formação
no curso técnico em Geoprocessamento do Colégio Politécnico da UFSM, foi
desenvolvido no Laboratório de Geotecnologias - LABGEOTEC, localizado na
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) no Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (INPE), e teve como objetivo apresentar as atividades exercidas
durante o período de vivencia no laboratório. Para efetivação do estágio, estabeleceu-se
como objetivo relacionar a influencia do uso da terra sobre os totais de sólidos
suspensos da água do Lajeado Monjolo localizado no município de Santo Cristo e
identificar as variações nas características da a´gua ao longo do baixo curso do Rio
Jacuí considerando a distribuição espacial dos pontos de coleta. Sobre a metodologia
exposta, os resultados demonstraram elevações nas medidas das variáveis em função da
exposição do solo e entrada de afluentes respectivamente nas duas áreas de estudo.
Palavras-chaves: Geoprocessamento, SIG, Uso do solo, Limnologia.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Medidas das classes de uso da terra...................................................... 24
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Mapa de localização da bacia hidrográfica do Lajeado
Monjolo......................................................................................................... 16
Figura 2- Mapa de localização das estações amostrais no Rio
Jacuí.............................................................................................................. 17
Figura 3- Desempenho médio determinado pela análise das amostras verificadas
nas imagens de
satélite........................................................................................................... 21
Figura 4- Mapa de uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do Lajeado
Monjolo em 14 de fevereiro de
2015.............................................................................................................. 22
Figura 5- Mapa de uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do Lajeado
Monjolo em 09 de agosto de
2015.............................................................................................................. 23
Figura 6- Medidas de Totais de Sólidos Suspensos do Lajeado Monjolo em
fevereiro de
2015.............................................................................................................. 26
Figura 7- Medidas de Totais de Sólidos Suspensos do Lajeado Monjolo em agosto
de 2015.......................................................................................................... 27
Figura 8- Variáveis limnológicas analisadas a partir de dados amostrais do Rio
Jacuí.............................................................................................................. 28
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 9 1.1 Justificativa ............................................................................................................... 10 1.2 Apresentação do laboratório ..................................................................................... 11
1.3 Objetivo Geral .......................................................................................................... 11 1.3.1 Objetivos Específicos ............................................................................................ 11 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 12 2.1 Uso e cobertura do solo ............................................................................................ 12 2.2 Limnologia ............................................................................................................... 13
3 MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................ 14 3.1 Bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo ................................................................... 14 3.1.1 Caracterização da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo ................................... 15
3.2 Caracterização da área de estudo Rio Jacuí .............................................................. 16 3.3 Totais de Sólidos Suspensos ..................................................................................... 18 3.4 Rio Jacuí ................................................................................................................... 18 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 20
4.1 Uso e cobertura do solo: bacia do Lajeado Monjolo ................................................ 20 4.2 Totais de Sólidos Suspensos ..................................................................................... 25
5.2.1 Coleta em 28 de fevereiro de 2015 ........................................................................ 25 4.2.2 Coleta em 02 de agosto de 2015 ............................................................................ 27 4.3 Variáveis limnológicas e sua distribuição espacial: Rio Jacuí ................................. 28
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 30
REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 32
9
1 INTRODUÇÃO
O presente relatório de estágio tem por finalidade apresentar as atividades
exercidas durante o período de 15 de outubro de 2015 até 04 de dezembro de 2015, no
Laboratório de Geotecnologias da Universidade Federal de Santa Maria. O estágio teve
como finalidade atender a prática de todo conhecimento adquirido no decorrer do curso
Técnico em Geoprocessamento, com a orientação do professor Dr. Diogo Belmonte
Lippert e do professor Dr. Waterloo Pereira Filho como supervisor das atividades
realizadas.
Numa abordagem geral sobre o laboratório onde foi desenvolvido o estágio,
cabe destacar os inúmeros projetos de ensino, pesquisa e extensão desenvolvidos,
principalmente na área de hidrogeografia, utilizando recursos de Sensoriamento
Remoto, Sistema de informações Geográficas e Geoprocessamento. Os projetos de
pesquisa abordam questões ambientais principalmente associadas à caracterização da
Geografia Física em bacias hidrográficas e sua relação com o sistema aquático, com
abordagem espaço-temporal. Diante a perspectiva do estágio, o laboratório atende os
objetivos a medida que é equipado com computadores e softwares capazes de gerar
dados relacionados ao geoprocessamento, atividades de campo do ambiente terrestre e
de coleta de variáveis limnológicas e espectrais.
10
1.1 Justificativa
O período de realização do estágio curricular supervisionado tem por finalidade
a obtenção do grau de Técnico em Geoprocessamento, abordando de maneira prática o
conhecimento prévio obtido no decorrer do curso, estabelecendo de maneira dinâmica
uma interação com o exercício profissional e sua realidade, intercalando experiências e
conhecimentos, com ênfase na utilização de Sistemas Informação Geográficas (SIG) e
Cartografia para estudos de bacias hidrográficas e drenagens, no caso, no Lajeado
Monjolo-Santo Cristo e no Rio Jacuí, RS.
A integração de técnicas de cartografia e geoprocessamento se dá por meio dos
Sistemas de Informações Geográficas (SIGs), apropriados de ferramentas responsáveis
por fornecer informações sobre a superfície terrestre e assim contribuindo para o
monitoramento de áreas em diferentes escalas de mapeamento: local, regional e global.
Nesse sentido, a utilização destas geotecnologias vem evoluindo de forma significativa
recentemente, favorecendo o controle e manipulação por parte da administração
municipal, infraestrutura, gestão ambiental, educação, entre outras.
Diante a temática escolhida para realização do estágio no laboratório, cabe
ressaltar que referente aos processos de interação do ambiente terrestre e aquático torna-
se necessário o conhecimento sobre o uso da terra e suas consequências nas variáveis
limnológicas em termos de concentração dos constituintes opticamente ativos
indicadores da qualidade da água, no âmbito da bacia hidrográfica. A importância do
geoprocessamento surge, segundo Dias et al. (2007), a medida que permite realizar
investigações que resultam em produtos digitais básicos e aplicados possibilitando
diagnóstico das mais distintas situações do meio ambiente. Assim, torna-se viável o
tratamento de situações e fenômenos que ocorrem no espaço, gerando informações
espacializadas e integradas favorecendo a tomada de decisão.
Assim sendo, o geoprocessamento surge como uma ferramenta de significativa
importância já que possibilita a integração e manipulação de dados espaciais obtidos
tanto em trabalho de campo quanto por meio de imagens de satélite. Diante a
perspectiva de estudos limnológicos efetuados pelos integrantes do laboratório, o
geoprocessamento possibilita a caracterização e espacialização de feições da superfície
terrestre, a partir de mapas de uso e cobertura do solo, que exercem influencia sobre
variáveis limnológicas de drenagens abastecidas pelas vertentes.
11
1.2 Apresentação do laboratório
O estágio foi efetuado no Laboratório de Geotecnologias (LABGEOTEC)
localizado Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Centro Regional Sul (CRS), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM),
Sala 2048, Avenida Roraima, n°1000 Bairro Camobi, na região central do município de
Santa Maria, no estado do Rio Grande do Sul, Brasil.
O Laboratório de Geotecnologias da Universidade Federal de Santa Maria,
vinculado ao Departamento de Geociências e sediado na sala 1136, foi concretizado no
início de 2001. Na época havia, dois computadores e uma mesa digitalizadora, quando
iniciaram os trabalhos utilizando geoprocessamento, tendo como participantes: alunos
de graduação em geografia (iniciação científica) e especialização em geociências.
1.3 Objetivo Geral
O objetivo geral do estágio foi desenvolver uma atividade de pesquisa com
intuito de relacionar a influência do uso e cobertura do solo sobre os totais de sólidos
suspensos da água do Lajeado Monjolo localizado no município de Santo Cristo e
identificar as variações nas características da água ao longo do baixo curso do Rio Jacuí
considerando a distribuição espacial dos pontos de coleta.
1.3.1 Objetivos Específicos
Caracterizar o uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica
correspondente ao alto curso do Lajeado Monjolo, Santo Cristo;
Analisar a influência do uso e cobertura do solo sobre os Totais de
Sólidos Suspensos da água do Lajeado Monjolo, Santo Cristo;
Verificar a influência das distancias entre estações amostrais e presença de
tributários sobre as variáveis limnológicas Totais de Sólidos Dissolvidos (TDS),
12
Condutividade Elétrica (CE), Potencial Hidrogeniônico (Ph) e Turbidez na seção
do Rio Jacuí amostrada.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Uso e cobertura do solo
O uso de técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento para a
manutenção de registros do uso e cobertura do solo se faz necessária a medida que
possibilita o tratamento espacial e principalmente temporal de dados e informações
geográficas (CAMPOS, S. et al., 2004). O autor destaca a importância das imagens de
satélite, em forma digital ou papel, já que permitem avaliar as mudanças decorrentes da
paisagem num dado período, registrando os tipos de cobertura em cada momento.
Pinto et al. (2005) afirma que o processo de uso e ocupação das terras é
responsável por provocar modificações e alterações nas dinâmicas naturais do meio
ambiente, com implicações e consequências voltadas para diminuição da infiltração no
solo, erosão, voçorocamento, transporte de materiais do solo, alteração da fauna e da
flora e a degradação da qualidade de vida em geral.
De acordo com Moura et al. (2010), uma bacia hidrográfica é caracterizada por
diversos tributários que convergem para um curso principal e, com isso, áreas inseridas
em um núcleo agrícola recebem influência na qualidade da água e carregam boa
quantidade de materiais derivados de atividades antrópicas, na forma de resíduos
químicos ou biológicos ou sedimentos de solo pelos processos naturais como o
escoamento superficial.
Referente aos processos de interação do ambiente terrestre e aquático faz se
necessário o conhecimento sobre o uso da terra e as respectivas consequências nas
características das variáveis limnológicas dentro da bacia hidrográfica. As atividades
antropogênicas destacam-se como principais responsáveis pelo uso da terra no que diz
respeito às diferentes práticas e manejo do solo. A utilização intensa de fertilizantes,
técnicas de plantio convencional (preparação do solo para aração e gradagem) e
descarga de esgoto acabam influenciando na carga de nutrientes encontrados na
13
drenagem (Tundisi e Straskraba,1999). Além do uso do solo para desempenhar a
atividade agrícola, a ocupação residencial também pode acarretar a degradação do
sistema aquático.
2.2 Limnologia
Devido ao alto potencial hidráulico no Brasil, pode-se observar que cada vez mais a
atual sociedade moderna vem se apropriando desse recurso para fins hidroelétricos com
objetivo de abastecer a demanda energética da população. Essa apropriação acaba muitas
vezes alterando as características da fauna e flora ambiental, principalmente de ambientes
aquáticos propiciados pelo barramento e modificação do curso normal da água (TUNDISI et
al., 2006).
Esteves (2011) aborda a avaliação de parâmetros limnológicos como uma
importante ferramenta de estudos direcionados a problemas ambientais em sistemas
aquáticos. Sobretudo, o estudo contribui para o desenvolvimento de mecanismos que
viabilizam a compreensão do funcionamento de ecossistemas fluviais, de modo a
favorecer a gestão, monitoramento e recuperação da qualidade da água.
A necessidade de monitorar esses ambientes está associada ao gerenciamento
dos recursos hídricos exigindo informações a respeito das características da água.
Diante esse pressuposto surgem as variáveis limnológicas como representantes das
características físicas, químicas biológicos e geológicas da água (REBOUÇAS et al,
2006, TUNDISI & TUNDISI, 2008).
O motivo do aumento de estudos recentes relacionados a limnologia está
associado a ampliação significativa da degradação dos ecossistemas de águas
continentais, principalmente pelos despejos de vários tipos de resíduos e por efeito do
desmatamento das bacias hidrográficas. Deve ser ressaltado que o manejo adequado
desses ecossistemas é importante para a melhoria do aproveitamento dos recursos
existentes em lagos, rios e represas (ESTEVES, 1998; WETZEL, 2001;
TUNDISI; TUNDISI, 2008).
14
3 MATERIAL E MÉTODOS
Atualmente, o LABGEOTEC desenvolve projetos e pesquisas nas áreas de
hidrogeografia, Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento, com uma ampla estrutura
de equipamentos disponíveis para trabalho em campo e em laboratório:
Computadores: utilizado principalmente para realização de trabalhos de
pesquisa, mapeamentos temáticos, processamento de imagens de satélite
e construção de banco de dados geográficos;
Viatura, Barco, Motor e Reboque: suporta a coleta de dados de campo
em reservatórios;
GPS: utilizado para georreferenciamento dos pontos de coleta e sua
localização, contudo para a reambulação terrestre;
Condutivímetro Orion: Mede a condutividade elétrica, temperatura, sais
e totais de sólidos dissolvidos da água;
Phmetro: mede pH da água;
Conjunto para filtração: a partir do uso de membranas, é possível a
realização de filtragem de amostras de água para a realização do total de
sólidos em suspensão;
Estufa: utilizada na esterilização e secagem de amostras.
Balança analítica: utilizada, principalmente para a pesagem de filtros
durante a medida do totais de sólidos em suspensão.
Sonda Multiparâmetro Horiba U-53
Sonda Trilux.
3.1 Bacia Hidrográfica do Lajeado Monjolo
Para a verificação do uso da terra na área da bacia hidrográfica do reservatório
foram classificadas no software Spring 4.3, imagens do sensor OLI/LANDSAT 8
(224/79 de 14 de fevereiro de 2015 e 09 de agosto de 2015, disponibilizadas
15
gratuitamente pela National Aeronautics and Space Administration (NASA) através do
site norte americano U.S. Geological Survey.
A classificação do uso da terra, na imagem de satélite, foi realizada pelo método
supervisionado a partir do classificador Maxver. Partindo desse pressuposto, o
classificador Máxima Verossimilhança (MAXVER) se baseia em um algoritmo
paramétrico, cuja função está vinculada a associação de classes a partir de pontos
individuais da imagem, determinando a distribuição normal dessas classes associados a
parâmetros definidos e a respectiva amostra adquirida anteriormente, computando então
a probabilidade estatística de um pixel indeterminado pertencer a determinada classe
(LEITE E ROSA, 2012; SILVA et al., 2011). South et al., 2004, afirma que o algoritmo
incorpora tanto a média quanto a variância do conjunto de dados, obtidos a partir das
amostras, para a compor a classificação da imagem.
A partir dessa classificação foram estabelecidas cinco classes para o uso da terra
sobre a área de estudo da bacia hidrográfica, sendo elas: cobertura florestal, solo
exposto, agricultura, área urbana e água. Cabe ressaltar que a área urbana foi delimitada
a partir da interpretação visual.
Para obtenção das amostras, na imagem de satélite, utilizou-se o método de
amostragem estratificada aleatória partindo de uma análise visual para identificar a que
classe elas representavam, levando em consideração a cor, tonalidade, textura, forma, o
tamanho, padrão, presentes na imagem, bem como, a época de tomada da mesma.
3.1.1 Caracterização da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo
A bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo, objeto de estudo executado durante o
período de estágio, está localizado no município de Santo Cristo, Noroeste do Estado do
Rio Grande do Sul, abrangendo uma área de 1159,8 hectares, sendo sua morfologia
compreendida pela província geomorfológica do Planalto Meridional sob coordenada O
54° 40’ 0,11” e S 27° 50’ 51,87”.
A área de estudo compreende a Bacia U-30 do Rio Turvo-Santa Rosa-Santo
Cristo que abastece o Rio Uruguai, sendo Lajeado Monjolo um dos seus principais
afluentes. A bacia hidrográfica da área de estudo abrange a parte mais a montante do
16
lajeado, cujo estão localizados a maior parte da área urbana e inclusive a nascente do
rio.
Figura 1 - Mapa de localização da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo, Santo Cristo,
RS.
A área municipal compreende 362,6 Km², onde vivem 14.378 habitantes (IBGE,
2010) sendo que apenas 3,2 % da área pertencem a bacia hidrográfica da área de estudo.
Cabe ressaltar que aproximadamente 78,7% da área urbana do município de Santo
Cristo se encontra localizada na bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo, objeto do
presente estudo.
3.2 Caracterização da área de estudo Rio Jacuí
A área de estudo que abrange as estações de coleta para amostragem da água
está localizada na região centro-norte do estado do Rio Grande do Sul, com os pontos
determinados em acessos próximos a pontes rodoviárias localizados no baixo-Jacuí.
17
Figura 2. Mapa de localização das estações amostrais no Rio Jacuí.
De acordo com a classificação climática de Strahler, o centro do Estado do RS,
onde se localizam as estações amostrais, está totalmente incluído na “Zona Subtropical
Sul”, cujo clima é controlado por massas de ar de origem tropical marítima (mT) no
verão e polar marítima (mP) no inverno. O outono e a primavera com pouca
participação são períodos de transição, com a consequente entrada de massas quentes e
úmidas (mT) e massas frias e instáveis (mP) (MAGNA, CEEE e SUG, 1989, apud
FRIEDRICH, 1993).
Em relação à geomorfologia, as estações amostrais encontram-se inserido em
uma faixa de transição, situada entre o Planalto Meridional do Sul do Brasil (Planalto e
Rebordo) e a Depressão Central (CEEE, 1989, apud FARENZENA, 2006). A área
compreende, essencialmente, rochas vulcânicas (Formação Serra Geral) relacionadas ao
final da evolução da Bacia do Paraná, no Mesozóico. Estas rochas se sobrepõem aos
sedimentos arenosos e areno-siltosos das formações Botucatu e Rosário do Sul e são
sobrepostas pelos sedimentos heterogêneos da formação Tupanciretã, de idade mais
18
recente e de ocorrência restrita à porção centro-oeste do Planalto Brasileiro e incluem a
área de abrangência (MAGNA, CEEE e SUG, 1989 apud FRIEDRICH, 1993).
3.3 Totais de Sólidos Suspensos
Para obtenção dos valores de Totais de Sólidos Suspensos (TSS) em laboratório
foi realizado com método de filtragem da água conforme apresentado em APHA (2005).
O processo consiste na filtragem da água com o uso de uma bomba de vácuo. O filtro
empregado para filtragem é composto por celulose (indicado para análises
microbiológicas, Marca Millipore-HAWG04700) constituído por membranas HA em
Ester de celulose com porosidade certificada de 0,45 µm e diâmetro de 47 mm
(Millipore, 2008).
O volume de água utilizado no processo da filtragem correspondeu a 150 ml. O
procedimento consiste na secagem inicial dos filtros durante 24 horas em uma estufa a
50° de temperatura afim de anular a presença de umidade, resultando assim o Peso
Inicial (Pi). Posteriormente os filtros serão pesados em uma balança analítica da marca
Bel ® Engineering (acurácia de 0,0001 g) e encaminhados para filtragem. Por último
serão novamente conduzidos para estufa sobre as mesmas condições de temperatura e
tempo e finalmente pesados, obtendo assim o Peso Final (Pf).
Contudo, determina-se o TSS na unidade mg/L com base na seguinte equação:
𝑇𝑆𝑆 = (𝑃𝑓 − 𝑃𝑖
𝑉) × 1000
Onde: TSS é o Total de Sólidos em Suspensão; Pf é o Peso Final (g); Pi é o Peso
Inicial (g); V é o Volume filtrado (L).
3.4 Rio Jacuí
A metodologia desenvolvida compreendeu a coleta de dados em campo, os
quais foram coletados em áreas que permitam o acesso próximo as pontes
existentes ao longo do curso do Rio Jacuí.
19
Os dados coletados compreenderam três amostras de água extraídas diretamente
do rio, definidas no sentido do fluxo da água: estação 1, próxima a cidade de Dona
Francisca e o ponto mais próximo da última barragem da série de represas do rio Jacuí,
coordenadas S 29°37'41,3" e W 53°21'14,1"; estação 2, próximo a BR 287 no município
de Agudo, coordenadas S 29°41'57,1" e W 53°17'05,0", estação 3, cujo ponto amostral
foi coletado próximo a cidade de Cachoeira do Sul, coordenada S 30°03'47,3" e W
52°53'44,5" caracterizado como a estação amostral localizada mais distante a jusante da
última represa. Cabe ressaltar que as amostras foram armazenadas em recipientes
próprios a esta metodologia e que visam manter as características da amostra até a sua
análise em laboratório. Destas amostras foram extraídos os dados referentes aos totais
de sólidos dissolvidos, condutividade elétrica, potencial Hidrogeniônico e turbidez.
Após a coleta das amostras, em laboratório foi realizada a obtenção dos dados
limnológicos já citados. Nessa linha, para identificar os valores do Potencial
Hidrogeniônico (pH) e de Condutividade Elétrica foram utilizados aparelho peagâmetro
digital portátil pH Teh PH100 e o condutivímetro ORION 815, calibrados previamente
com as respectivas soluções padrão: pH 4 e pH 7 e solução 1413 µS/cm. Medidas de
Totais de Sólidos Dissolvidos (TSD) também serão obtidas por meio do condutivímetro.
Para aquisição dos valores de Turbidez, foi utilizada a sonda multiparâmetros da
marca Horiba com resolução de 0,01 NTU, modelo U-52G, por ser um instrumento
disponível no Laboratório de Geotecnologias da Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM).
Com a utilização de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), mais
especificamente o software Spring versão 4.3.3 e cartas topográficas da área de estudo
foram identificadas as distâncias entre os pontos amostrais a fim de verificar o número
de tributários contribuintes ao longo do rio. Os valores associados às condições da água
foram tabelados e analisados sob o formato de gráficos os quais possibilitaram a
aquisição de dados referentes às características da água na secção do Rio Jacuí
analisada.
20
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para determinação dos resultados no estudo realizado na bacia hidrográfica do
Lajeado Monjolo foi efetivada uma análise qualitativa considerando os mapas
classificados e trabalhos de campo realizados. Enquanto que no Rio Jacuí o enfoque
esteve basicamente direcionado as variáveis limnológicas e distribuição das estações
amostrais.
4.1 Uso da terra
Para a elaboração dos mapas de uso da terra as imagens de satélite LandSat 8 do
sensor OLI constituíram-se em importantes ferramentas e fonte de dados espaciais.
Cabe destacar a veracidade das amostras obtidas na imagem de satélite referente a cada
classe de uso e cobertura do solo em processo que antecede a classificação
supervisionada através do classificador MAXVER (Máxima Verossimilhança). A figura
3 abaixo representa o desempenho médio igual a 100% caracterizado pela ferramenta de
análise das amostras disponibilizada pelo software SPRING 4.3.
21
Figura 3. Desempenho médio determinado pela análise das amostras verificadas nas
imagens de satélite.
Os mapas de uso da terra da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo são
apresentados nas Figuras 4 e 5 e as suas características descritas a seguir.
22
Figura 4. Mapa de uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo em 14 de fevereiro de
2015.
23
Figura 5. Mapa de uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo em 09 de agosto de 2015.
24
De acordo com a classificação das imagens de satélite pode-se determinar os
diferentes usos da terra na bacia hidrográfica em que se localiza o Lajeado Monjolo.
Cabe ressaltar que as classes de solo exposto e agricultura se relacionam com os
diferentes manejos do solo respeitando o calendário agrícola, propiciando então, o
cultivo das três culturas dominantes, soja, milho e trigo, e também a pecuária leiteira
desenvolvida na área.
Datas 14 de fevereiro de 2015 09 de agosto de 2015
Classes Área (ha) Porcentagem (%) Área (ha) Porcentagem (%)
Florestal 135,6 11,7 134,8 11,6
Solo exposto 72,5 6,1 609,9 52,7
Agricultura 671,6 58,2 136,9 11,8
Área urbana 259,7 22,3 259,7 22,3
Agua 20 1,7 18 1,6 Tabela 1. Medidas das classes de uso da terra.
Fonte: Elaboração própria sobre dados obtidos pelo software Spring 4.3.3.
No mês de fevereiro verifica-se extensa área de agricultura devido a
predominância das culturas de soja e milho desenvolvidas em larga escala, com
destaque para essa última cujo é cultivado em duas safras anuais. Segundo o mapa da
figura 4 verifica-se que 58,2% da área estudada representa o desenvolvimento de
culturas agrícolas, correspondendo a 671,6 hectares da área total.
Referente a classe de solo exposto, verificou-se 6,1% da área que apresenta a
exposição do solo, sendo essa caracterizada pelo preparo do solo para plantio ou então
um ambiente pós colheita em que a palhada se encontra em decomposição deixando o
solo a amostra.
No dia 09 de agosto nota-se a inversão das predominâncias de agricultura e solo
exposto registradas na data de 14 de fevereiro de 2015 verificadas na figura 5. Como
consequência do preparo do solo para o plantio de culturas agrícolas, do milho
principalmente e aplicação de herbicida para dessecação, observa-se que mais da
metade da área de estudo é composta pela classe de solo exposto, correspondendo a
52,7% da totalidade da área, representada por 609,9 hectares de solo descoberto.
Levando em consideração os trabalhos de campo realizados na área de estudo,
em propriedades onde verificava-se solo descoberto e agricultura, e as imagens de
satélite com suas respectivas datas, cabe destacar a abrangência da classificação do solo
exposto que associa não só a superfície arada, mas também a cobertura vegetal em
25
decomposição ou em fase inicial de crescimento, caracterizando áreas de tonalidade
escura que favorecem a absorção da radiação.
Por sua vez, a classe agricultura determinada a partir da classificação,
representou apenas 11,8% da área total. Esse valor consideravelmente menor
comparado a fevereiro do mesmo ano justifica-se pela predominância de solo
descoberto justamente por ser uma época de plantio do milho na região, sendo que essa
ocorrência, mesmo que em pequena escala de abrangência, se dá devido ao cultivo de
pastagens para fins pecuários.
A cobertura florestal, área urbana e água, como esperado, apresentaram
praticamente o mesmo percentual nas duas datas, correspondendo a aproximadamente
11,6%, 22,3% e 1,6% respectivamente.
4.2 Totais de Sólidos Suspensos
A partir das amostras de água obtidas em trabalho de campo, pode-se determinar
os valores de Totais de Sólidos Suspensos de cinco estações amostrais distribuídas no
Lajeado Monjolo, representadas por meio da utilização de gráficos nas figuras 6 e 7.
5.2.1 Coleta em 28 de fevereiro de 2015
26
Figura 6. Medidas de Totais de Sólidos Suspensos do Lajeado Monjolo em fevereiro de
2015.
Fonte: Elaboração própria sobre dados amostrais da água do rio.
Conforme os valores observados, verifica-se uma certa gradação das medidas
entre cada estação amostral, caracterizando o aumento das concentrações de material
suspenso da nascente (estação amostral 1) até o último ponto de coleta (estação amostral
5).
Justifica-se os menores valores na primeira estação amostral devido as
características que apresentam a água de nascentes: potabilidade, pouca ou nenhuma
presença de impurezas e material suspenso, transparência, entre outras. Seguindo a
ordem dos pontos de coleta e conforme ocorre a entrada de tributários, as consequências
implicam o aumento de sólidos suspensos, com a máxima presença no último ponto de
coleta. Tal resultado esteve associado a entrada de um afluente cuja bacia hidrográfica
tem predominância do desenvolvimento intenso da pecuária leiteira, responsável por
revolver o solo com mais frequência comparado aos cultivos agrícolas.
A segunda, terceira e quarta estações amostrais apresentaram valores
semelhantes justificados pela presença do espaço urbano dentro da bacia hidrográfica,
de maneira que não havendo incidência pluviométrica, o transporte de detritos ocorre
em menor volume.
Associada a classificação do uso da terra averiguada em 14 de fevereiro de 2015,
esses valores mais baixos de TSS justificam-se pela elevada presença de cobertura
vegetal desempenhadas pelos cultivos agrícolas vigentes na época.
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5
TS
S (
mg/L
)
Estações Amostrais
Totais de Sólidos Suspensos 28.02.15
27
4.2.2 Coleta em 02 de agosto de 2015
Figura 7. Medidas de Totais de Sólidos Suspensos do Lajeado Monjolo em agosto de
2015.
Fonte: Elaboração própria sobre dados amostrais da água do rio.
Comparada aos dados obtidos a partir das coletas efetuadas em fevereiro do
mesmo ano, os valores de TSS com exceção da estação amostral 5 foram mais elevados.
A média das medidas verificadas para cada ponto de coleta foi igual a 7mg/L, ou seja,
mais que o dobro resultante da média (2,6mg/L) observada em fevereiro do mesmo ano.
Conforme a figura 7 pode-se constatar a influência do espaço urbano sobre os
Totais de Sólidos Suspensos da água do Lajeado Monjolo. As estações amostrais 2, 3 e
4 apresentaram os valores mais elevados comparadas as demais, podendo ser explicada
por alguma participação pluviométrica incidente em período antecedente as coletas de
água.
Cabe ressaltar que estes valores mais elevados de TSS estão diretamente
relacionados a maior ocorrência de superfícies descobertas verificada pela classe de solo
exposto qualificada no mapa da figura 5.
Em estudo semelhante, Toledo e Niconella (2002) e Vanzela et al. (2010)
afirmaram a relação da água extremamente associada ao uso da terra nas áreas de
entorno dos corpos hídricos. Foi verificado em seu estudo o aumento na concentração
dos sólidos e redução de pH na água, relacionados com a presença de áreas agricultáveis
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5
TS
S (
mg/L
)
Estações Amostrais
Totais de Sólidos Suspensos 02.08.15
28
(culturas perenes, culturas perenes irrigadas e culturas anuais), habitadas (área urbana e
moradias rurais) ou em matas degradadas.
4.3 Variáveis limnológicas e sua distribuição espacial: Rio Jacuí
Os resultados obtidos mostraram variações em todas as medidas e em todas as
estações amostrais, o que indica a ocorrência de alterações nas características da água ao
longo da secção amostrada do Rio Jacuí.
Figura 8. Variáveis limnológicas analisadas a partir de dados amostrais do Rio Jacuí.
De maneira geral observa-se um aumento nas medidas obtidas de cada variável
limnológica concordante ao fluxo do rio. Os dados amostrados na estação próxima a
UHE Dona Francisca, localizada mais a montante das demais, apontaram valores mais
29
baixos em relação às demais estações e demais variáveis caracterizando a influência da
série de reservatórios sobre as características da água do rio.
Levando em consideração a secção do rio amostrada, foram observados num
total de doze afluentes caracterizados de médio a grande potencial para transporte de
sedimentos. Entre as estações amostrais 1 e 2 foram localizados 2 afluentes e entre as
estações amostrais 2 e 3 foram localizados os 7 restantes. A maior predominância de
afluentes contribuintes entre as estações mais a jusante das represas (2 e 3) é resultado
da maior distância entre as mesmas, calculado em aproximadamente 103km, enquanto
entre as estações mais próximas as represas, são apenas aproximadamente 17,5km.
Sobre a perspectiva de distancias entre o reservatório e cada estação amostral,
foi verificado o aumento das medidas obtidas referente a cada variável limnológica
conforme a Figura 6. A primeira estação amostral localizada a aproximadamente 34,9
km da represa da UHE Dona Francisca e sobre predominância de 3 afluentes na seção
caracterizou as menores medidas de cada variável amostrada, com exceção do pH. A
segunda estação amostral localizada a aproximadamente 52,4 km da represa apresentou
valores intermediários das variáveis observadas, sobre influência de 5 tributários. A
terceira e última estação amostral da seção estudada localizada a 155,4 km apresentou
os maiores valores, demonstrando a influência não só da distância do reservatório, mas
também dos afluentes.
30
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante os estudos realizados tanto na bacia hidrográfica do Lajeado Monjolo
quanto na seção do Rio Jacuí, pode-se dizer que foram alcançados os objetivos
propostos. O uso de técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto
demonstraram ser uma importante ferramenta para os trabalhos efetuados, de maneira
que possibilitaram a efetivação de análises espaciais tanto dos usos e da terra da bacia
hidrográfica do lajeado quanto do número de afluentes e disponibilização dos pontos de
coleta do Rio Jacuí sobre o conjunto das variáveis limnológicas Totais de sólidos
suspensos, Totais de sólidos dissolvidos, Potencial hidrogeniônico, Turbidez e
Condutividade elétrica.
De acordo com a classificação das imagens de satélite pode-se determinar os
diferentes usos da terra na bacia hidrográfica em que se localiza o Lajeado Monjolo.
Cabe ressaltar que as classes de solo exposto e agricultura se relacionam com os
diferentes manejos do solo comprometidos com o calendário agrícola. Sob a conjuntura
dos dados obtidos a partir dos mapas de uso da terra e cronologia das informações
referentes as classes designadas, observou-se uma gradação crescente das áreas de solo
exposto e regressão da áreas cobertas por culturas agrícolas, na ordem de 14 de
fevereiro e 09 de agosto de 2015.
Diante os dados amostrados na água de uma seção do Rio Jacuí em ambiente
jusante de uma série de represas, verificou-se medidas de Condutividade Elétrica, Totais
de Sólidos Dissolvidos, Potencial Hidrogenionico e Turbidez baixas na estação amostral
mais próxima da última represa quando comparada as demais estações amostrais
localizadas mais a jusante, com destaque para última estação amostral que apresentou os
valores mais elevados, com exceção do pH.
Sobre a concretização do estágio realizado no Laboratório de Geotecnologias,
cabe ressaltar a importância dos conhecimentos adquiridos ao longo do curso Técnico
em Geoprocessamento. Como o laboratório trabalha principalmente com estudos
limnológicos e espectrais da água relacionados a técnicas geográficas, dentre as demais
disciplinas, a Cartografia, Sensoriamento Remoto e GNSS (Sistema Global de
Navegação por Satélite) estiveram mais diretamente relacionadas a temática dos estudos
realizados no período do estágio. Destaque para a manipulação de softwares como
31
Spring e Arcgis que só se tornou possível, devido as noções adquiridas durante o
desempenho das aulas no curso técnico.
De maneira geral, pode-se concluir uma experiência positiva não só durante a
efetivação do curso técnico, mas também da prática supervisionada em laboratório.
REFERÊNCIAS
APHA - American Public Health Association. Standard Methods for the examination of
Water and Wasterwater. 21. ed. Sprimgfield: Byrd Prepress, 2005.
CAMPOS, S. et al. Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento aplicados ao uso da
terra em microbacias hidrográficas, Botucatu – SP. Engenharia Agrícola, Jaboticabal,
v.24, n.2, p.431-435, maio/ago, 2004.
DIAS, J. E. et al. Geoprocessamento aplicado a análise ambiental: o caso do município
de Volta Redonda- RJ. In: SILVA, J. X.; ZAIDAN, R. T. (Org.). Geoprocessamento &
análise ambiental: aplicações. 2. Ed. Rio de Janeiro, Brasil, 2007.
ESTEVES, Francisco de Assis (Org.). Fundamentos de Limnologia. 3ª Rio de Janeiro:
Interciência, 826 p. 2011.
FRIEDRICH, J. N. Mapeamento do uso da terra por compartimento geomorfológico da
subbacia da barragem Dona Francisca – RS com imagens multiespectrais TM do
LANDSAT-5. 1993. 63f. Monografia (Especialização em interpretação de imagens
orbitais e suborbitais). Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 1993.
MOURA, L. H. A.; BOAVENTURA, G. R.; PINELLI, M. P. A qualidade de água
como indicador de uso e ocupação do solo: Bacia do Gama, Distrito Federal. Quimica
Nova, v.33, n.1, p.97-103, 2010.
PINTO, L. V. A.; FERREIRA, E.; BOTELHO, S. A.; DAVIDE, A. C.; Caracterização
física da bacia hidrográfica do Ribeirão Santa Cruz, Lavras, MG e uso conflitante da
terra em suas áreas de preservação permanente. Lavras. Revista Cerne. V. 11, n.1,
Jan/Mar 2005, p.49-60.
SOUTH, S.; JIAGUO Qi; LUSCH, D. P. Optimal classification methods for mapping
agricultural tillage practices. Remote Sensing of Environment, v.91, n.90-97, 2004.
TOLEDO, L. G.; NICONELLA, G. Índice de qualidade de água em microbacia sob uso
agrícola e urbano. Scientia Agricola, v.59, n.1, p.181-186, 2002.
TUNDISI, J. G.; TUNDISI, T. M. Limnologia. São Paulo: Oficina de Textos, 2008.
VANZELA, L. S.; HERNANDEZ, F. B. T.; FRANCO, R. A. M. Influência do uso e
ocupação do solo nos recursos hídricos do córrego Três Barras, Marinópolis. Revista
Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14, n.1, p.55-64, 2010.
WETZEL, R. G. Limnology: Lakes and River Ecossystems. 3 ed. San Diego,
CA Academic Press, 2001.