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E3-3.3 T156

 

X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

 

DIAGNÓSTICO DAS ALTERAÇÕES NA BACIA DO RIO JOÃO MENDES, NITERÓI, RJ: GERADOS PELO CRESCIMENTO URBANO DESORDENADO

 
 

Felipe F. Braga (UFF) – geobragabr@yahoo.com.br;
Anice Esteves Afonso (UERJ- FFP)

  
Palavras chave: Rio João Mendes; Seções Transversais; Perfil Longitudinal.

 Eixo 3: Aplicações da Geografia Física à Pesquisa

Sub-eixo 3.3: Gestão e Planejamento Ambiental

 

 

I. INTRODUÇÃO

 

A bacia do Rio João Mendes, localizada em Niterói, Rio de Janeiro, apresenta-se bastante impactada em decorrência das alterações humanas implantadas na região principalmente nas décadas de 70 e 80.

 

O interesse pelo reconhecimento das características dos canais fluviais tem crescido em todo o mundo, principalmente a partir de quando o homem, como agente modelador da paisagem, e passou a interferir na dinâmica dos canais, e em especial, com a intensificação do processo de urbanização (Suguio & Bigarella, 1990).

 

A importância dos canais fluviais não está somente em ser um dos agentes geomorfológicos mais expressivo no modelado da superfície terrestre, mas “como um condicionante ambiental da própria vida do homem” (Suguio & Bigarella, op. cit). Desde os primórdios, as civilizações antigas prosperavam às margens dos rios, buscando conhecer sua dinâmica para fins de navegação e abastecimento de água.

 

As mudanças ocorrentes em uma bacia hidrográfica podem variar sob influência do processo de urbanização, estabelecendo novas condições de equilíbrio. Essas mudanças registram-se de acordo com a escala temporal, podendo se dar ao longo do tempo geológico ou em um curto prazo (Wolman, 1967).

 

No caso dos rios urbanos, cada vez mais, eles vêm sendo transformados, perdendo suas características naturais. As sucessivas obras de engenharia, muitas vezes, sem um planejamento conjunto, modificam as seções transversais e o perfil longitudinal, alterando a eficiência do fluxo (Vieira, 1999).

 

Estudos geomorfológicos que envolvem o reconhecimento, a análise (quantitativa e qualitativa) e a avaliação dos canais podem fornecer informações importantes sofre a forma e os processos físicos atuantes no sistema fluvial (Thorne, 1996).

 

O Brasil apresentou, ao longo das últimas décadas, um crescimento significativo da população urbana, criando-se as chamadas regiões metropolitanas. A taxa da população urbana brasileira é de 80%. Uma das grandes conseqüências do processo de urbanização são as enchentes geradas pela ineficiência do canal em transportar um grande volume d’água, em função do aumento das áreas impermeáveis (e conseqüentemente do escoamento superficial), estrangulamento das seções transversais, devido a obras de engenharia, como aterros e estradas, assoreamento e lixo gerados pela falta de um plano diretor adequado à drenagem urbana (Tucci, 1997).

 

O presente trabalho visa abordar as mudanças na geometria do canal, carga de fundo e mudanças na morfologia da bacia de drenagem que são importantes variáveis que influenciam nos valores de vazão, e que são responsáveis, muitas vezes, pelas inundações. E também dados quantitativos referentes a poluição das águas que está intimamente relacionado com as enchentes, ocasionando doenças freqüentes na população ribeirinha, gerado pelo crescimento urbano desordenado.

 

A partir da comparação de dados de trabalho de campo feito ao longo desse período (março a novembro/2002) foi possível avaliar a morfodinâmica do canal em três distintos setores, através de uma perspectiva espacial, considerando situações pontuais ao longo do perfil longitudinal. Através da perspectivas temporais são mostradas modificações no rio e na bacia de drenagem, ao longo de 26 anos (1970-1996) como forma de entender os processos fluviais em áreas urbanizadas, tendo em vista a contribuição para o planejamento ambiental e gestão do mesmo.

 

A escolha da área consistiu, principalmente, no fato de apresentar boas condições para o estudo proposto, onde foi possível observar mudanças na forma e dinâmica do canal, de acordo com a intensificação da urbanização que ocorre no sentido de jusante para a montante e pelo fato do rio estudado, ser o principal aporte fluvial para a Lagoa de Itaipu que vem sofrendo com despejos de esgoto in natura, sem nenhum controle ou fiscalização por parte do poder público. O município de Niterói vem sofrendo com a falta de planejamento na gestão das bacias de drenagem que vem contribuindo para o aumento das áreas impermeáveis, assoreamento, canalização e enchentes, que vem afetando a população ao longo dos anos .

 

 

II. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

 

A área de estudo abrange a bacia do rio João Mendes que está localizado nos bairros do Engenho do Mato, Itaipu, Maravista, Santo Antônio, Serra Grande e Várzea da Moça, no litoral setentrional do município de Niterói, na região oceânica de Niterói, Estado do Rio de

 

Janeiro (Figura 1), entre as latitudes 22º 55’ e 22º 57’ 30” S e as longitudes 43º 03’ 45” e 43º 00’ 00’’ W. O rio está localizado na bacia de drenagem da lagoa de Itaipu, que é a segunda lagoa, a partir da Baía de Guanabara, de uma série de quinze compreendidas entre Niterói e

 

Cabo Frio, situando-se a sudeste do Estado do Rio de Janeiro e a cerca de 40 km de distância do centro da cidade do Rio de Janeiro (Lima et al, 1988).

 

 

Figura 1 - Mapa de localização da bacia do rio João Mendes, destacando os bairros.

 

Como a maioria das bacias urbanas, na bacia estudada, observam-se impactos ambientais devido ao acelerado crescimento urbano, registrando-se o aumento de áreas impermeáveis, processo de desmatamento, ocupação de encostas, favelização, deficiência no sistema de esgotamento sanitário, assoreamento, poluição das águas, aterros de corpos d’água e inundações.

 

Os bairros vêm passando por um processo de intensa expansão imobiliária, com invasão de terrenos baldios, construções de casas junto às encostas e/ou sobre o leito do rio, represando suas águas.Várias obras foram realizadas, no sentido de solucionar problemas de cheias, como dragagem de forma manual em alguns setores específicos do rio, os muros das residências foram aumentados, as casas foram suspensas das margens, porém o contínuo crescimento urbano sem maior infra-estrutura, vem ocasionando novos problemas,

 

ocorrendo a necessidade de um projeto definitivo, para que os mesmos amenizem os impactos causados pela inundação (Figura 2).

 

 

Figura 2 – Gabião sob a Estrada Francisco da Cruz Nunes, em Itaipu (Foto: Felipe F. Braga, 25/04/2002).

 

Atualmente o rio João Mendes possui uma extensão de 8 km, com uma área da drenagem de 12,51 km2 (Tabela 1). A bacia de drenagem tem 68 canais de 1ª ordem (magnitude, Shreve, 1966) e o rio João Mendes na sua desembocadura apresenta-se como canal de 4ª ordem (Straler, 1957), onde foram realizadas obras de engenharia para solucionar problemas de inundações, gerando modificações na rede de drenagem. Podendo ser separado em três setores de acordo com suas características morfológicas e o grau de urbanização (Figura 3).

 

Tabela 1 - Caracterização da bacia de drenagem do rio João Mendes.


image1 

 

Setor A – a nascente do rio localiza-se entre as cotas de 130m e 100m de altitude, entre a Serra Grande (Parque Darci Ribeiro) e o morro do Cordovil, no bairro de Várzea da Moça, atravessa os bairro do Engenho do Mato e Serra Grande com uma extensão de 3,05 km. O leito não apresenta seixos e matacões. Ainda, neste trecho, já é possível observar a água turva e o vale em forma de V cujas margens apresentam poucos remanescentes da mata ciliar.

 

Setor B – Corresponde o trecho do rio que percorre por dentro dos bairros do Engenho do Mato, Serra Grande e Maravista, com uma extensão de 2,73 km e entre as cotas de 15m e 05m de altitude. Neste trecho, o fundo do vale e a calha se ampliam em função da diminuição da declividade e os sedimentos caracterizam-se pela maior quantidade de areia do que os localizados no setor anterior que passam a se acumular na calha do rio.

 

Setor C – Inicia-se na cota de 5m de altitude, corresponde o trecho do rio que percorre o bairro Maravista e Itaipu, com uma extensão de 2,22 km até desaguar na lagoa de Itaipu sobre a cota de 0,50 m. É possível observar a formação de bancos de areia e assoreamento do rio em função da diminuição da capacidade de fluxo associado ao baixo gradiente de declividade. As águas, neste trecho, apresentam coloração extremamente escura, em função dos sedimentos em suspensão, lixo e esgoto. As margens e o leito foram alterados por obras de engenharia, desde a estrada Francisco da Cruz Nunes até a lagoa, que associadas às chuvas concentradas e as respostas imediatas da vazão, acentuam os problemas de inundação local.

 

 

Figura 3 - Divisão dos setores ao longo do perfil longitudinal.

 

 

III. METODOLOGIA

 

As metodologias utilizadas no desenvolvimento deste trabalho, foram selecionadas a partir da análise das necessidades práticas da aquisição dos dados e da mobilidade de execução em função da disponibilidade do material requerido.

 

A caracterização ambiental da morfodinâmica do canal seguiu etapas de levantamentos do traçado do perfil longitudinal, no canal principal do rio João Mendes, levantamento da dinâmica do canal, da dimensão transversal (seções transversais), coleta de sedimentos de fundo, com os quais foram realizados procedimentos laboratoriais para análise granulométricas, coleta da água, com posterior análise no laboratório da FEEMA (Fundação Estadual Engenharia do Meio Ambiente) e levantamentos da atuação antrópica, analisado através do crescimento das áreas impermeáveis e mudanças na morfologia da bacia da drenagem ao longo de 26 anos (1970-1996).

 

Em geral, os perfis longitudinais são traçados a partir dos mapas de curvas de níveis para permitir a visualização do desenvolvimento longitudinal do curso de água, desde a nascente até a foz (Christofoletti, 1980). A determinação do perfil longitudinal foi traçado através das cartas topográficas do PDBG (Programa de Despoluição da Baía de Guanabara) de 1996, folhas 288D-288B-289 e da FUNDREM (Fundação para o Desenvolvimento da Região Metropolitana do Rio de Janeiro) de 1976, folha 289C, ambas na escala de 1: 10000, que possibilitaram a visualização em planta do desenvolvimento longitudinal do rio, desde a nascente até a desembocadura.

 

Foram coletados dados da velocidade de fluxo, que foram obtidos através do uso direto de um flutuador nas cinco seções transversais, segundo Marques e Argento (1988).

 

O número de perfis transversais foram definidos em relação aos três setores do canal, de acordo com o grau de urbanização. Estes foram plotados na carta topográfica de 1976 (FUNDREM) e 1996 (PDBG), na escala de 1: 10000 e numerados de jusante para montante (Figura 1).

 

Na bacia em estudo foram implantadas 5 seções transversais ao longo do canal, com um total de 20 seções feitas através de trabalhados de campo no período de março a novembro/2002. de). Cada seção foi instrumentada com balizas de madeiras referenciais (comprimento de 1m) inseridas na superfície de ambas as margens do rio, demarcando os extremos da seção, sempre feitos em cima de pontes para auxiliar no apoio para as medições (Richards, 1982).

 

As balizas servem para fixar e esticar uma corda metrada, que serve como plano referencial na medição da profundidade do canal ao longo da seção, a qual é feito com trena em intervalo de 10cm, sempre a partir da baliza na margem direita (Figura 4). As seções foram plotadas no sofware Excel, para que possam ser comparadas.

 

No estudo das seções transversais, uma das dificuldades é a definição do limite superior da seção. Wolman e Leopold (1957) definiram a descarga de margens plenas pela primeira vez como a vazão que preenche na medida justa o canal de extravasar em direção à planície aluvial ativa.

 

 

Variável
Símbolo
Comentário

Área da seção transversal

Amp

Amp indica a área da seção em nível de margem plena.

Área molhada

A

Área da seção transversal ocupada pela água.

Largura superficial

L

Comprimento da linha horizontal da área molhada.

Perímetro molhado

P

Comprimento da linha de contato entre a superfície molhada e o leito.

 

Figura 4 - Definição das principais variáveis que descrevem a morfologia do canal numa seção transversal (Richards, 1982).

 

Com os dados acima obtidos, foram calculados, a profundidade média do canal no nível da água, profundidade média do canal, capacidade do canal (profundidade C largura) , área da seção molhada (nível da água C largura do canal), o raio hidráulico (área da seção molhada/perímetro molhado), velocidade média (flutuadores) e a descarga (área da seção molhada C velocidade média). Foram também obtidas informações sobre as características da rede de drenagem (área da bacia, comprimento do rio, n.º de afluentes, altura da nascente, altura da desembocadura, gradiente e padrão de drenagem). O perímetro molhado, indicando este, maior ou menor eficiência do fluxo.

 

Os sedimentos de fundo foram coletados diretamente no talvegue de forma manual, utilizando um coletor adaptado para esse fim. Foi realizada uma coleta em cada seção transversal, num total de cinco amostras em cada campo e 20 amostras ao longo deste trabalho. Os sedimentos superficiais de fundo, foram analisados granulometricamente e classificados dentro da escala de tamanho de sedimentos segundo Wentworth (1992).

 

Baseando-se em trabalhos presentes na literatura que realizam estudos similares (Araújo et al., 1989; Carneiro, 1992; Zee et al.,1999) e em função das condições disponíveis para a sua realização, este projeto limitou-se aos seguintes parâmetros para avaliação da qualidade de água:

 

Temperatura/ pH/ oxigênio dissolvido (OD)/ demanda bioquímica de oxigênio (DBO)/ colimetria: coliformes fecais (COLIF) e turbidez.

 

Foram coletadas amostras em dois pontos: um escolhido no setor A, devido a uma menor urbanização; e o outro foi no setor C, próximo à lagoa de Itaipu, onde ocorre uma maior urbanização. Vale ressaltar que neste último ponto a FEEMA, em 1979, utilizou-o como ponto de coleta para fins comparativos.

 

Foram realizadas coletas mensais nas estações de amostragem ao longo do rio João Mendes, por um período de cinco meses, de julho a novembro de 2002, para caracterização sazonal e espacial do ambiente. As amostras foram analisadas no laboratório da FEEMA.

 

Para o estudo da atuação antrópica, foi analisado o crescimento de áreas impermeáveis e as mudanças na morfologia da bacia de drenagem do rio João Mendes, levando em consideração o processo de ocupação do bairro para o período de 26 anos, sendo analisado o crescimento do espaço urbano para os anos de 1970 a 1996, através de mapeamento da área urbana.

 

Para isso, foram utilizados foto-interpretação de imagens de recobrimentos aéreos realizados pela Companhia Cruzeiro do Sul S. A., na escala de 1:8000, de 1970, 1976 e 1996, cartas topográficas do PDBG (Programa de Despoluição da Baía de Guanabara), de 1996, folhas 288D-288B-289A e da FUNDREM (Fundação para o Desenvolvimento da Região Metropolitana do Rio de Janeiro), de 1976, folha 288D-288B -289A -289C ambos na escala de 1:10.000 e mapas cedidos pela Secretaria de Urbanismo de Niterói sobre as delimitações da Região Oceânica, um sobre abairramentos (sem escala) e outro referente ao zoneamento ambiental na escala de 1:31.250.

 

A análise destes dados permitiu a geração de um mapa de crescimento de áreas impermeáveis.

 

 

IV. DISCUSSÃO E APLICAÇÃO DOS RESULTADOS

 

Este trabalho visa contribuir para o entendimento dos processos da dinâmica fluvial atuantes no rio João Mendes, em associação com a dinâmica atual, possibilitando uma caracterização da área.

 

O rio João Mendes possui um perfil longitudinal (Figura 3) com declividade reduzida. O rio está urbanizado desde a foz, na lagoa de Itaipu até a cota de 50m de altitude. Entre as cotas de 75 a 130m, apresenta uma cobertura vegetal bem preservada, na Serra Grande e na Serra da Tiririca.

 

As alterações nas seções transversais do canal foram analisadas, a partir da obtenção dos valores da largura, profundidade do canal e nível das águas, capacidade do canal, raio hidráulico, velocidade média e descarga (vazão).

 

No rio João Mendes foram executadas cinco seções transversais, todas em lugares alterados pela atuação antrópica. Ao longo do canal a largura variou de 7,30 a 12m, correspondendo ao V e IV ponto respectivamente. Foram realizadas 20 seções transversais durante o período de 15/03 a 17/11/2002, verificou-se que entre esses pontos ocorre aumento e diminuição da largura, como por exemplo, a seção transversal IV (12m) para a seção transversal III (9m), caracterizando um ponto de estrangulamento da calha fluvial, propiciando um ponto adequado para o transbordamento do canal (Figura 5).

 

A profundidade média variou de 0,95 a 1,90m e a profundidade média no canal no nível da água de 0,10 a 0,36m, com o fundo da calha não uniforme estando relacionado com as constantes dragagens manuais feitas sazonalmente e ao material de fundo, contendo lixo e assoreamento.

 

Os perfis transversais não mantiveram um aumento proporcional em direção à jusante, refletindo na capacidade do canal da seção transversal (Tabela 2). A capacidade do canal, em direção à jusante, encontra-se entre 9,72 a 16,34m2, mostrando o decréscimo nas seções III e IV. A seção transversal III foi diminuída devido a menor largura em função da ocupação das margens. A seção IV no 4º campo, devido à queda brusca na profundidade (0,95m), apresentou uma redução da capacidade do canal (11,40 m2, 4º campo). Isso resultou de um processo de assoreamento do leito e das margens. Nesta seção transversal, a vegetação ocupa os depósitos de sedimentos das margens (Figura 6).

Tabela 2 – Parâmetros da geometria do canal ao longo do rio João Mendes.

              tabela


 

Figura 5 – Perfis transversais e comportamento do canal do rio João Mendes durante o período de 15/03 a 17/11/2002.

 

De todas as seções transversais, a seção III encontra-se com a menor capacidade do canal(m2), em todos os quatro campos realizados (Figura 5). Atualmente estão sendo realizadas obras de canalização de um trecho do rio, com o propósito de aumentar a capacidade da seção do canal, a partir do aprofundando o leito e alargando as margens. Essa obra se iniciou por volta do dia 22/10/2002, o que refletiu diretamente no 4º Campo realizado em 17/11/2002, gerando um processo erosivo do leito no ponto III monitorado.

 

 

Figura 6 – Rio João Mendes, onde foi realizada a quarta seção e a vegetação em suas margens (Foto: Felipe F. Braga, 17/11/2002).

 

A área da seção molhada indicou valores de 0,87 a 3,60m2. O raio hidráulico variou de 0,35 a 1,68m. O perímetro molhado variou de 1,50 a 3,00m, porém, com valores irregulares, não facilitando a eficiência do fluxo ao longo do curso.

A velocidade média variou de 0,06 a 0,48m/s, no ponto I (Tabela 2) e a descarga variou de 0,07 a 0,68m3/s. A menor velocidade (0,06m/s) foi encontrada no ponto V onde ocorre a menor seção transversal em parte devido a uma intervenção antrópica que provocou um estrangulamento do fluxo. Esse estrangulamento foi provocado por um morador da rua n.º 50, no bairro do Engenho do Mato, que criou um vertedouro, com uma tábua de madeira que vai de um lado ao outro da margem, para diminuir o fluxo e extrair a areia do leito de forma manual para beneficiamento e posterior comercialização.

 

De forma geral, os menores valores da velocidade média (m/s) e descarga (m3/s) se apresentaram no ponto V em todos os campos realizados (Tabela 2), devido ao estrangulamento supracitado, feito a montante do ponto IV, influenciando diretamente nos valores dos fluxos.

 

Desde o início do monitoramento do rio João Mendes, os maiores valores de descarga (m3/s) observados, foram no campo de 30/09/2002 (Tabela 2). Isso está relacionado com o aumento da precipitação (Figura 7), que favoreceu o aporte de sedimentos e gerou assoreamento do leito e das margens em todos os pontos analisados, com exceção do ponto I, onde houve erosão devido a dragagem manual feita pela Prefeitura de Niterói neste período a fim de evitar enchentes na área.

 

 

Figura 7 – Dados da precipitação (mm) de 2002, cedidos pelo Professor Barbiére (UFF), da estação meteorológica do Campus da Praia Vermelha (UFF), Niterói, RJ.

 

As amostras de carga de fundo foram coletadas nos mesmos locais das seções transversais. A carga de fundo do rio João Mendes tem uma predominância de areias grossas e um reduzido percentual de material fino (grãos com diâmetro inferior a 0,250mm), confirmando uma limitada eficácia de transporte, devido à influência das baixas velocidades e a curta extensão para o transporte de carga de fundo.

 

Os parâmetros de qualidade da água analisados, tiveram alterações significativas em todas as amostras de 09/10/2002, coincidindo o aumento do índice pluviométrico do próprio mês (Figura 7), lembrando que os meses de coleta da água foram de 07/julho a 05/novembro.

 

Visto dessa forma, o rio João Mendes se revela um rio urbano com característica marcante de indicadores de poluição doméstica, tendo quase todo o seu trecho em péssimas condições para o equilíbrio ambiental.

 

Visando diminuir as inundações, devido ao crescimento urbano na bacia do rio João Mendes, foram feitas obras de engenharia que influenciaram na mudança na morfologia da bacia de drenagem. Três canais foram retificados, um conduzido diretamente para a Lagoa de Itaipu, e os outros dois conduzidos para o rio da Vala, que desemboca na Lagoa de Itaipu. Com a mudança na drenagem, houve uma redução na área da bacia na ordem de 3,54km2, de 16,05km2 para 12,51km2.

 

A bacia do rio João Mendes apresentou em 1970 uma área impermeabilizada de 32,78%. Em 1976 este valor chegou a 45,90% da área urbana. Na década de 70 começaram as grandes transformações que mudariam a morfologia da bacia de drenagem. Em 1996 a área impermeabilizada chegou a 75,73% do total da bacia (Figura 8), resultado da “febre” imobiliária que atingiu a região na década de 80.

 

 

 

1970   1976 1996

Figura 8 – Crescimento das áreas impermeáveis na bacia do rio João Mendes, ao longo de 26 anos (1970-1996).

 

 

V. CONCLUSÃO

 

O rio João Mendes é um rio urbano que vem sofrendo várias intervenções antrópicos ao longo dos anos, alterando o seu curso natural de forma irreversível.

 

O presente trabalho mostrou as modificações ocorridas em sua bacia de drenagem, através de uma perspectiva espacial e histórica. Na perspectiva espacial foram consideradas situações pontuais ao longo do perfil longitudinal, mostrando as alterações ocorridas na geometria dos canais, carga de fundo, dinâmica do canal e caracterização da qualidade da água. Para o estudo temporal foram analisados o crescimento de áreas impermeáveis e mudanças na morfologia da bacia de drenagem.

 

Através da perspectiva histórica foram obtidos valores do crescimento dos solos impermeabilizados pela área urbana da bacia do rio João Mendes, através da retirada da cobertura vegetal e a conseqüente substituição por asfalto, concreto entre outros, aumentando o escoamento superficial. Além do desmatamento e da impermeabilização, ocorre o assoreamento dos canais de drenagem, causado pela erosão dos solos nos loteamentos irregulares e pelo lixo lançado pelos moradores.

 

A degradação ambiental na bacia do rio João Mendes está ocorrendo em virtude das condições precárias de infra-estrutura sanitária, do lançamento incontrolado de esgoto in natura, da execução de obras hidráulicas sem estudos de impactos ambientais e das modificações fisiográficos causadas pela expansão imobiliária desordenada.

 

 

VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 

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