15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental

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1 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental COMPARTIMENTAÇÃO GEOMORFOLÓGICA SIMPLIFICADA PARA A ELABORAÇÃO DA CARTA GEOTÉCNICA DE APTIDÃO À URBANIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE SÃO BERNARDO DO CAMPO, SP. Guilherme Frizzi Galdino da Silva 1 ; Raquel Alfieri Galera 1 ; Fábio de Santis Campos 1 ; Rafael Costa e Silva 1 ; Rodolfo Baesso Moura 1 ; Kátia Canil 2 Resumo A carta geotécnica de aptidão à urbanização é um instrumento de ordenamento territorial, que está baseado na compartimentação dos terrenos considerando as características geomorfológicas, geológicas, geotécnicas, ocorrência dos processos geodinâmicos (movimentos gravitacionais de massa e processos correlatos, processos erosivos e inundações), formas de usos e ocupação do solo, aspectos ambientais e a legislação. Nesse sentido, o município de São Bernardo do Campo que apresenta um histórico significativo de ocorrências de deslizamentos com vítimas fatais, desabrigados e prejuízos econômicos, é uma das cidades que está no processo de elaboração da Carta Geotécnica de Aptidão à Urbanização, contando com apoio da Universidade Federal do ABC em convênio com o Ministério das Cidades. No momento deste artigo, a carta geotécnica ainda está sendo desenvolvida e esse artigo apresenta o procedimento utilizado para a elaboração de um dos produtos relevantes que também pode ser chamado de carta de parâmetros e trata da caracterização das unidades geomorfológicas da área de expansão urbana do município. Os procedimentos estão baseados em levantamentos bibliográficos, informações disponíveis, interpretação de dados e trabalhos de campo. Abstract Geotechnical map as a guideline to urban areas expansion is a land management instrument, which it is based on the mapping of terrain units which have homogeneous characteristics considering geomorphological, geological, and geotechnical aspects, occurrence of geodynamic processes (mass movement, erosion and flooding), forms of land use, environmental aspects and legislation. So, the municipality of Sao Bernardo do Campo that has a significant history of landslides occurrences causing fatal victims, homeless and economic damage, is one of the cities that are in the process of elaborating the Geotechnical map as a guideline to urban areas expansion, with support from Federal University of ABC and the Ministry of Cities. Currently, the geotechnical map has been developing and this paper presents the procedure for elaborate one of the relevant products that can also be called as map of parameters and deals with the characterization of the geomorphological units of the urban expansion area of the city. The procedures are based on literature surveys, information available, data interpretation and fieldwork. Palavras-Chave Unidades geomorfológicas dos terrenos, parâmetros do relevo, São Bernardo do Campo. Keywords Geomorphological Units of Terrain, relief parameters, São Bernardo do Campo 1 Bolsistas dos Cursos de Planejamento Territorial e Engenharia Ambiental e Urbana: Universidade Federal do ABC, Santo André, SP 2 Docentes do Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas, Planejamento Territorial e Engenharia Ambiental e Urbana: Universidade Federal do ABC, Santo André, SP 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 1

2 1. INTRODUÇÃO Na Lei n / que institui a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil, observa-se que o Artigo 22 propõe alterações da Lei n o (Estatuto das Cidades), dentre as quais, destacase que os municípios incluídos no cadastro nacional de áreas suscetíveis à ocorrência de deslizamentos de grande impacto, inundações bruscas ou processos geológicos ou hidrológicos correlatos deverão, dentre outras responsabilidades, elaborar a carta geotécnica de aptidão à urbanização, estabelecendo diretrizes urbanísticas voltadas para a segurança dos novos parcelamentos do solo e para o aproveitamento de agregados para a construção civil (Art. 22, 2 º, item V). A carta geotécnica de aptidão à urbanização é um instrumento de ordenamento territorial, que está baseado na compartimentação dos terrenos considerando as características geomorfológicas, geológicas, geotécnicas, ocorrência dos processos geodinâmicos, formas de usos e ocupação do solo, aspectos ambientais e a legislação (DINIZ, N.C, FREITAS, C.G.L., 2013; SOUZA, L.A, SOBREIRA, F.G, 2014). Nesse sentido, o município de São Bernardo do Campo que apresenta um histórico significativo de ocorrências de deslizamentos com vítimas fatais, desabrigados e prejuízos econômicos, é uma das cidades que está no processo de elaboração da Carta Geotécnica de Aptidão à Urbanização, contando com apoio da Universidade Federal do ABC em convênio com o Ministério das Cidades. No momento deste artigo, a carta geotécnica ainda está sendo desenvolvida e aqui se apresenta o procedimento para a elaboração de um dos produtos relevantes, a compartimentação geomorfológica, que também pode ser chamado de carta de atributos ou parâmetros (apresenta a distribuição geográfica de características qualitativa ou quantitativa de um determinado componente do sistema em análise), segundo Zuquette (1987). Este artigo trata da caracterização das unidades geomorfológicas da área de expansão urbana do município, elemento fundamental na identificação dos compartimentos ou unidades geotécnicas dos terrenos. Os procedimentos estão baseados em levantamentos bibliográficos, informações disponíveis, interpretação de dados e trabalhos de campo. O objetivo do artigo é apresentar uma metodologia simplificada empregada para identificação das unidades geomorfológicas dos terrenos, em escala 1:10.000, de forma predominantemente automatizada, compatível com a orientação do Ministério das Cidades para a elaboração da Carta Geotécnica de Aptidão à Urbanização. Esse processo deve levar em conta prazo de execução, tamanho da área de intervenção e dificuldade e ou ausência de dados para a confecção da carta. Ressalta-se que um grande número de municípios deverão elaborar suas respectivas cartas e muitos deles não possuem informações sequer em escalas adequadas à elaboração do produto. Por isso, a sugestão de adotar um método que atenda a tais necessidades, com resolução e resultados satisfatórios, compatível com o tempo médio previsto para a elaboração dos mapas. A partir da caracterização das unidades geomorfológicas é possível compreender como as formas do relevo interferem no comportamento dos terrenos, ou seja no desenvolvimento dos processos geodinâmicos, destacando os movimentos gravitacionais de massa, erosão hídrica e inundação. O município de São Bernardo do Campo localiza-se na Região Metropolitana de São Paulo, ocupando uma área da Província Geomorfológica do Planalto Atlântico situada entre a zona do Planalto Paulistano e a Serra do Mar. Esta área é caracterizada por relevo ligeiramente suave e trechos com elevações mais fortes. O substrato é constituído por filitos, micaxistos, gnaisses e migmatitos e pequenas intrusões graníticas. A Figura 1 apresenta a área de estudo, correspondente a aproximadamente 100 km 2 do total de 407 km 2 do território municipal. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 2

3 Mauá São Paulo Cubatão São Vicente Santos Área de estudo Limite de município Km Figura 1. Localização da área de estudo do município de São Bernardo do Campo, SP 2. PROCEDIMENTOS PARA A ELABORAÇÃO DO MAPA DE UNIDADES GEOMORFOLÓGICAS O mapeamento das unidades geomorfológicas iniciou a partir da base cartográfica 1: (Emplasa, 2001 e Prefeitura Municipal de São Bernardo do Campo, 2014), com curvas de nível de 5m, utilização de Ortofotos para geração do Modelo Digital do Terreno (MDT). Segundo Zaine (2011), os elementos de relevo a serem identificados e analisados visam a caracterização das encostas ou vertentes, por meio de alguns parâmetros relacionados à amplitude ou variações das cotas topográficas, declividade, formadas vertentes/vales/topos, além de feições particulares de relevo. As classes de análise são qualitativas, com alguns parâmetros e intervalos quantitativos. As classes de amplitude do relevo e declividade foram geradas a partir do MDT da área de estudo com resolução de 2m. Ainda baseado em procedimentos recomendados por Souza e Sobreira (2014), a leitura do mapa de sombreado do relevo, concentração de fluxos e curvatura de vertentes, obtidos pelas imagens foram importantes para a análise interpretativa dos padrões préestabelecidos e gerados em ambiente GIS. Na sequência, uma série de visitas de campo, foi utilizada para validar os padrões definidos (Figura 2). 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 3

4 Figura 2. Procedimentos para a elaboração do mapa de unidades geológico-geomorfológicas Para a definição dos principais padrões de relevo representados no mapa geomorfológico, critérios e parâmetros de classificação empregados por BITAR (2014) foram adotados como referência inicial e adaptados para a escala do trabalho. As classes adotadas conjugam fatores morfométricos básicos, como amplitude e declividade, conforme apresentado na Tabela 1. Padrão de relevo Tabela 1. Padrões de relevo e parâmetros básicos. Amplitude predominante (m) Declividade predominante (%) (Graus) Planícies < 20 0 a 3 0 a 1.7 Terraços < 20 3 a a 3.4 Colina 20 a 70 < 20 < 11.3 Morrotes baixos 20 a 60 > 20 > 11.3 Morrotes altos 60 a a a 16.7 Morros baixos 60 a 90 > 30 > 16.7 Morros altos > 90 > 30 > 16.7 A área de estudo de São Bernardo do Campo abrange duas bacias hidrográficas distintas, a bacia da Billings e a bacia de vertente Atlântica. Em virtude desta particularidade, optou-se pela adoção de duas cotas de referência para este município: 740m para a Billings e 725m para a região inserida na vertente Atlântica. Os arquivos de declividades e de amplitudes foram categorizadas em cinco diferentes classes, expostas na Tabela 2. Para a realização da classificação dos arquvios rasters, utilizou-se da função Classify contida na ferramenta 3D Analyst do software ArcGIS. Na Figura 3 observam-se os mapas de amplitude e declividade para trecho da área de estudo de São Bernardo do Campo. Tabela 2. Classes de declividade e amplitude. Classes Amplitude (m) Classes Declividade (%) 1 0 a a a a a a a a 30 5 > 90 5 > 30 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 4

5 < 20m 20m - 60m 60m - 70m 70m - 90m > 90m < 3% 3% - 6% 6% - 20% 20% - 30% 0 0,5 1 Km > 30% 0 0,5 1 Km Figura 3. Mapas de amplitude e declividade gerados para o início da classificação (trecho de São Bernardo do Campo) Uma vez definidas as classes de amplitude e declividade, efetuaram-se cruzamentos com as duas informações para a criação das unidades geomorfológicas, conforme apresentado na Tabela 3. Para a condução deste procedimento foram utilizados planos de informação no formato raster, que viabilizam a utilização da ferramenta Calculadora Raster contida no software QGIS que permite a realização de álgebra de mapas. Os resultados obtidos podem ser observados nas Figuras 4 e 5. Tabela 3. Álgebra de mapas realizada para a geração das classes geomorfológicas Classes geomorfológicas Álgebra realizada Planície classe de amplitude 1 + classe de declividade 1 Terraços classe de amplitude 1 + classe de declividade 2 Colina classe de amplitude 2 e 3 + classe de declividade 1, 2 e 3 Morrotes baixos classe de amplitude 2 + classe de declividade 4 e 5 Morrotes altos classe de amplitude 3 e 4 + classe de declividade 4 Morros baixos classe de amplitude 3 e 4 + classe de declividade 5 Morros altos classe de amplitude 5 + classe de declividade 5 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 5

6 Reservatório Planície Terraço Colina Morrote Baixo Morrote Alto Morro Baixo Morro Alto 0 1 0,5 Km 0 1 0,5 Km Figura 4. Mapa de unidades geomorfológicas de um trecho da área de estudo Figura 5. Mapa de classes geomorfológicas com aplicação de filtro para SBC Em virtude da elevada fragmentação das classes geomorfológicas no produto gerado a partir da álgebra de mapas (Figuras 4 e 5), optou-se pela aplicação de um filtro que generalizasse as classes de áreas iguais ou menores a um limiar que varia conforme a área de estudo. Para São Bernardo do Campo, adotou-se como limiar a área de m². Por meio deste procedimento, os polígonos muito pequenos foram substituídos pela classe do entorno (Figura 5). Para a aplicação do filtro foi utilizado o plugin CRIVO do software QGIS. Neste processo, foi necessária a utilização de uma máscara que evitasse a generalização das bordas de contato com áreas com valor nulo (por exemplo, a represa Billings e limites municipais). Nesta máscara, as áreas a serem excluídas da filtragem são representadas por valores nulos e as demais por valores não nulos. A filtragem adotou ainda os seguintes parâmetros: Limite de 200 para São Bernardo do Campo (Número de células que correspondem ao tamanho da janela do filtro) Conexões de pixel 8 (Número de células vizinhas a serem consideradas) A aplicação do filtro com a máscara ainda exige a utilização de um código Python: gdal_sieve.bat - mask C:\nome_da_mascara.tif - st of GTiff C:\arquivo_original_a_ser_filtrado.tif C:\arquivo_filtrado.tif 3. ANÁLISE DAS UNIDADES GEOMORFOLÓGICAS NA ÁREA DE ESTUDO De acordo com o mapa de unidades geomorfológicas dos terrenos da área de expansão do município de São Bernardo do Campo (Figura 6), observa-se que as áreas de Morros Altos e Morros Baixos associados (amplitudes acima de 60m e declividades acima de 20%) estão 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 6

7 localizadas a noroeste da região e correspondem atualmente à concentração de área de risco por deslizamentos de solo (Figura 7). O relevo é caracterizado por topos estreitos, vertentes côncavoconvexas, formando anfiteatros com fortes rupturas e vales estritamente encaixados. Em direção ao sul desse setor, os morros vão se desfazendo e caracterizando um relevo de morrotes (amplitudes entre 20 e 60m e declividades acima de 20%). Embora apresentem uma topografia mais branda, vales encaixados, topos ligeiramente aplainados, os setores de rupturas de declive são trechos sensíveis das vertentes que são suscetíveis à ocorrência de movimentos gravitacionais de massa (deslizamentos). Em direção ao leste, observa-se extensa área de colinas (amplitudes até 60m e declividades inferiores a 20%). As colinas são entremeadas por planícies fluviais, onde são registradas elevações temporárias do canal fluvial e da cota do reservatório (Represa Billings). Ao sul do trecho da represa predominam morrotes e colinas, com trechos de planícies extensas, predominantemente preservadas por cobertura vegetal (Figura 8). Considerando que o trecho norte é o mais próximo da área de expansão urbana do município de São Bernardo do Campo, observa-se que são as áreas menos favoráveis à ocupação do ponto de vista geomorfológico. Por outro lado, ao sul, o relevo mais brando, revela-se mais favorável à ocupação. No entanto, outros condicionantes do meio físico, como tipos litológicos, comportamento dos materiais, suscetibilidade aos processos geodinâmicos, bem como os aspectos do meio biótico e a existência das leis ambientais devem ser levadas em conta no processo de identificação das unidades geotécnicas dos terrenos e das classes de aptidão à urbanização. Diadema Mauá Ribeirão Pires Mauá São Paulo Santo André Rio Grande da Serra Cubatão São Vicente Santos São Paulo Área de estudo Limite de município Hidrografia Reservatório Classes geomorfológicas Planície Terraço Colina Morrote baixo Morrote alto Morro baixo Cubatão Morro alto Km São Vicente Figura 6: Mapa de Unidades Geomorfológicas da área de intervenção da Carta Geotécnica de Aptidão à Urbanização. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 7

8 Figura 7: Trecho de morros altos, amplitude acima de 90m e declividades acima de 30%. Figura 8: Trecho de planície fluvial adjacente ao Reservatório Billings. 4. CONCLUSÕES O mapa de unidades geomorfológicas da área de expansão urbana do município de São Bernardo do Campo está em fase de finalização, necessitando de algumas visitas de campo para o término da validação das unidades definidas. De qualquer forma, as análises prévias demonstram que considerando o histórico de eventos de deslizamentos no município de São Bernardo do Campo, conforme o Plano Municipal de Redução de Riscos, foi observada principalmente alta concentração de ocorrências nas áreas de morros altos associados aos micaxistos (a exemplo das áreas do Jardim Silvina e Areião). Até o momento, observaram-se resultados satisfatórios, no qual o processo de automatização, baseado no software ArcGis, QGis e na fotointerpretação foram importantes na aceleração do desenvolvimento do mapa. A atividade de campo que vem sendo realizada tem demonstrado que os resultados estão de acordo com a metodologia proposta e em alguns pontos específicos necessitam de ajustes que podem ser realizados manualmente ou com ajustes dos softwares. A compartimentação geomorfológica tem importante significado quando, analisada em conjunto com os dados de geologia, solos, comportamento dos materiais, aspectos bióticos, uso e ocupação do solo e a legislação, permitindo a definição das unidades da Carta Geotécnica de Aptidão à Urbanização; que considera a forma do terreno como um dos parâmetros fundamentais para a indicação das áreas próprias, restritas e inadequadas à ocupação. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Ministério das Cidades pelas bolsas de pesquisa, à Universidade Federal do ABC pelo apoio logístico e à Prefeitura de São Bernardo do Campo pela participação e acompanhamento dos trabalhos. REFERÊNCIAS BITAR, O. Y. (Coord). Cartas de suscetibilidade a movimentos gravitacionais de massa e inundações: 1:25.000: nota técnica explicativa. São Paulo: IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo; Brasília: CPRM Serviço Geológico do Brasil, BRASIL. Lei Nº , de 10 de abril de Dispõe sobre o Sistema Nacional de Proteção e Defesa Civil - SINPDEC e o Conselho Nacional de Proteção e Defesa Civil - CONPDEC, autoriza a criação de sistema de informações e monitoramento de desastres e dá outras providências. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 8

9 Presidência da República. Casa Civil. Subchefia para Assuntos Jurídicos. Disponível em < DINIZ, N.C. Cartografia Geotécnica por Classificação de Unidades de Terreno e Avaliação de Suscetibilidade e Aptidão. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental. v.2. n.2. p DINIZ, N.C, FREITAS, C.G.L. (coord.). Cartografia geotécnica. In: COUTINHO, R.Q. (coord.geral e org.) Parâmetros para a cartografiageotécnica e diretrizes para medidas de intervenção de áreas sujeitas a desastres naturais. Brasília, Ministério das Cidades/ GEGEP/UFPE Cap.7, 39p. SOUZA, L. A.; SOBREIRA, F. G. Guia para elaboração de cartas geotécnicas de aptidão à urbanização frente aos desastres naturais. Brasília, pag.isbn: ZAINE, J. E. Método de fotogeologia aplicado a estudos geológico-geotécnicos: ensaio em Poços de Caldas, MG.Tese (Livre-docência) Instituto de Geociências e Ciências Exatas,Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, ZUQUETTE, L.V Análise crítica da cartografia geotécnica e propostametodológica para as condições brasileiras. São Carlos, SP. (Tese de Doutoramento- Escola de Engenharia de São Carlos/USP). 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 9