Caracterização de sedimentos livres em superfície de estrada não pavimentada

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1 Caracterização de sedimentos livres em superfície de estrada não pavimentada Characterization of free sediments unpaved road surface Simone de Almeida Jácomo 1 Thiago Henrique Arbués Botelho 2 Marcus Vinícius Rodrigues de Azevedo 3 Felipe Augusto de Araújo Martins 4 Nori Paulo Griebeler 5 Resumo Conhecer os fatores que causam as perdas de solo e os que permitem reduzi-las é de fundamental importância para a conservação de estradas não pavimentadas. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi caracterizar sedimentos livres em superfície, em trechos de estradas de terra de dois tipos de solos no município de Terezópolis de Goiás. Foram coletadas aleatoriamente amostras de material superficial ao longo de dois trechos de estrada sobre Cambissolo e Argissolo georreferenciadas, cruzando com dados de relevo e declividade. Realizou-se a análise textural dos sedimentos utilizando a metodologia desenvolvida pela EMBRAPA. Os resultados das duas curvas texturais indicaram comportamento semelhante ao longo da variação de textura, exceto na faixa do teor de silte, onde as curvas se interceptaram. Solos com altos teores de silte também contribuem para aumento de poeira em períodos de estiagem. O cruzamento de informações espaciais com a análise textural facilitou a caracterização prévia dos teores de textura de sedimentos superficiais em dois tipos diferentes de solo localizados em trechos específicos de estradas não pavimentadas. O menor teor de areia nos sedimentos coletados no Cambissolo evidenciam maiores taxas de erosão, sobretudo pela posição da estrada, localizada morro abaixo, sob maior declividade. Palavras-chave: curva textural, geoprocessamento, erosão do solo, conservação de estradas. Abstract Knowing the factors that cause soil losses and allowing reduce them is of fundamental importance for the conservation of unpaved roads. In this sense, the objective of this study was to characterize free sediments in surface in sections of two types of soil dirt roads in Terezópolis de Goiás. We collected random samples of surface material along two stretches of road on Cambisol and Argisol georeferenced, crossing with relief and slope data. It was performed sediment textural analysis using 1 Estudante do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Goiás; Endereço: Av. Esperança, s/n, CEP: , Goiânia, Goiás, Brasil; simonejacomo@yahoo.com.br 2 Estudante de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Goiás; thiago2012arbo@hotmail.com 3 Estudante Graduação em Engenharia Civil da Faculdade Alfa; marcusrodrigues2203@hotmail.com 4 Estudante Graduação em Engenharia Civil da Faculdade Alfa; felipeaugusto230@gmail.com 5 PHD; Engenheiro Agrícola; Professor Associado da Escola de Agronomia e do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Goiás; Endereço: Av. Esperança, s/n, CEP: , Goiânia, Goiás, Brasil; E- mail: npgriebeler@hotmail.com

2 the methodology developed by EMBRAPA. The results of the two textural curves indicated similar behavior throughout the range of texture, except in the range of silt content, where the curves intercepted. Soils with high silt levels also contribute to increased dust in dry periods. The intersection of spatial information to textural analysis facilitated the preliminary characterization of the texture of surface sediment levels at two different types of soil located on specific portions of unpaved roads. The lower content of sand in sediments collected in Cambisol show higher erosion rates, particularly the road position, located downhill at greater slope. Keyworks: textural curve, geoprocessing, soil erosion, road maintenance. Introdução A disponibilidade de infraestrutura adequada ao desempenho da atividade produtiva é um dos fatores de crescimento socioeconômico de um país. Nesse sentido, considera-se importante as redes de transportes para o processo produtivo, circulação e distribuição de mercadorias e pessoas. A malha rodoviária brasileira é composta por expressivo número de estradas, das quais, grande parte é composta por vias não pavimentadas, que são utilizadas para o transporte de produtos, interligando os setores produtivo aos consumidores, além de permitir o acesso da população aos serviços básicos como saúde, educação e lazer. Griebeler (2002) destaca a predominância das estradas não pavimentadas em relação às pavimentadas nos países em desenvolvimento, considerando que grande parte de sua economia é baseada na produção e comercialização de produtos primários, sendo estes transportados principalmente neste tipo de via. Nunes (2003), aponta que as estradas vicinais de terra, também chamadas de estradas rurais ou agrovias, são vias locais geralmente municipais, possuem pista única, padrão modesto de acabamento e são de grande importância socioeconômica. Destinam-se também ao escoamento da produção e suprimento das cidades e comunidades locais e proporcionam condições de acesso mais adequadas para as populações, bem como, oportunizam perspectivas de desenvolvimento econômico, por meio da conexão com outros meios de transporte. Além das estradas vicinais, existem ainda, aquelas destinadas unicamente à movimentação interna à propriedade, as quais têm a função de permitir o trânsito de moradores, máquinas e equipamentos ou o deslocamento de produtos agrícolas até as estradas vicinais (GRIEBELER et al., 2009). Em relação ao traçado dessas vias, as estradas vicinais de terra geralmente são oriundas do aproveitamento de trilhas e caminhos existentes, condicionadas a um traçado geométrico carregado de

3 fortes rampas e curvas acentuadas (CARVALHO, 1992). Por isso, são importantes elementos hidrológicos (circulação de água) e geomorfológicos (produção e transferência de sedimento) que devem ser considerados. Estudos acerca da conservação de estradas de terra apontam o transporte de sedimentos, os problemas de erosão do solo e o carreamento de materiais para os leitos dos rios, como fatores de agravamento das condições ambientais e da qualidade dos recursos hídricos (CEPA, 1999). Além disso, a proximidade das estradas em relação à rede de drenagem e o relevo potencializam a ação da força hidráulica das enxurradas, como elemento de remoção e transporte de material em direção aos cursos d água (CATELANI et al., 2004). Outros trabalhos apontam ainda que estradas vicinais de terra são responsáveis por perdas anuais de solo e que grande parte deve se chegar aos mananciais em forma de sedimentos transportados pelas enxurradas (PRUSKI et al., 2009). Fontana (2007) afirma que o acréscimo na concentração dos sedimentos ocorre após as práticas de manutenção das estradas; Casarin (2008) aponta que a erosão provocada pela água no leito e nas margens das estradas rurais de terra está intimamente relacionada à má drenagem, sendo um dos principais fatores para sua degradação, e Grace III (2000), observa que apesar de a erosão do solo e o escoamento de material serem influenciados pela precipitação local e as características do solo, o manejo dessas vias influencia na quantidade de sedimentos transportados e depositados. Tudo isso ocorre por que comumente essas estradas são construídas sem critérios técnicos onde são desconsiderados fatores como: relevo, intensidade da utilização e ausência de estruturas que permitem a drenagem das águas. Por isso, as chuvas mais intensas causam o arrastamento do solo, depositando-o nas áreas mais baixas e no leito dos cursos d água, provocando enormes prejuízos. De fato, as estradas carecem de investigações mais específicas voltadas para o planejamento do seu uso adequado e dos impactos causados nos recursos naturais. Assim, este trabalho tem como objetivo caracterizar os sedimentos livres em superfície de estradas de terra de dois tipos de solos. Materiais e Métodos Área de estudo O município de Terezópolis de Goiás está 100% incluído na APA (Área de Proteção Ambiental) do Ribeirão João Leite e abriga a maior parte das represas e nascentes que abastecem esse ribeirão. Sua

4 vocação regional inclui as atividades rurais voltadas para a pecuária de leite e de corte, cultivo de hortaliças e ecoturismo. A área de estudo abrangeu dois trechos de estradas não pavimentadas desse município, os quais apresentam alguns problemas, como estradas encaixadas e ausência ou defeito das saídas de água. Coleta dos dados Realizou-se levantamento de campo e aquisição de dados a partir de sensoriamento remoto e técnicas de geoprocessamento. Nos levantamentos de campo utilizou-se um aparelho receptor GNSS para aquisição das coordenadas dos pontos de coleta, no qual havia sedimentos superficiais no trecho de estrada. No que se refere aos dados orbitais, foram utilizadas quatro cenas do satélite THEOS (Thailand Earth Observation Satellite), com resolução espacial de 2 m e também imagens disponíveis no globo virtual Google Earth. O modelo digital de elevação que contemplou a área de estudo foi obtido do SRTM para o Estado de Goiás, disponibilizado pela plataforma SIEG (Sistema Estadual de Geoinformação de Goiás). Os dados pedológicos e a base cartográfica foram disponibilizados pela Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Estado de Goiás SEMARH. Em relação ao levantamento de campo e à aquisição das amostras de solos, os sedimentos soltos foram coletados em pontos aleatórios de dois trechos de estradas rurais e em solos do tipo Cambissolo e Argissolo. As amostras de sedimentos da superfície (de aproximadamente 25 kg cada) foram coletadas utilizando-se vassouras, broxas e pás, na intenção de se recolher apenas os resíduos finos da camada mais superficial possível. Após a coleta as amostras foram secas ao ar e posteriormente analisadas. Ensaio de análise granulométrica A fase sólida do solo apresenta-se em diferentes formas, texturas e proporções. A relação entre as dimensões das partículas e as proporções em que estas ocorrem em um solo determina sua distribuição granulométrica. A partir dessa distribuição é possível caracterizar e classificar o solo quanto à ocorrência de materiais granulares e de materiais finos. A análise granulométrica das amostras coletadas foi realizada a partir da metodologia desenvolvida pela EMBRAPA (1997), a qual orienta

5 que após acrescentar um dispersante químico, fixa-se um tempo único para a suspensão das partículas, admitindo-se ter a concentração total de argila. Os fragmentos grosseiros (areia) foram separados por peneiramento e o silte foi obtido pela diferença entre as frações. Os resultados foram plotados em gráfico, obtendo-se a curva granulométrica apresentada no Gráfico 1. Esse gráfico foi elaborado através das médias das percentagens dos resultados obtidos, apresentados nas tabelas 1 e 2. A curva granulométrica apresentada os valores acumulados das médias relacionando às quantidades de argila, silte e areias para cada tipo de solo estudado. Resultados e Discussão A textura é importante para a determinação da tipologia do solo estudado, e segundo a NBR 6502 (1995) a textura é o conjunto de forma, granulometria e dimensão do solo. Diante disso, as amostragens de solo resultaram nas seguintes tabelas: Tabela 1 Resultados em percentagens do ensaio de textura no Cambissolo. TEXTURA CAMBISSOLO MÉDIA MEDIANA MÍNIMA MÁXIMA C.V. (%) ARGILA 11,20 11,00 4,000 20,00 61 SILTE 52,76 50,16 45,24 42,32 13 AREIA FINA 5,04 4,94 4,04 6,44 13 AREIA GROSSA 31,00 28,98 27,92 42,32 15 Tabela 2 Resultados em percentagens do ensaio de textura no Argissolo. TEXTURA ARGISSOLO MÉDIA MEDIANA MÍNIMA MÁXIMA C.V. (%) ARGILA 21,20 21,00 14,00 30,00 32 SILTE 30,40 33,76 20,76 45,48 21 AREIA FINA 6,69 6,38 5,68 10,60 21 AREIA GROSSA 41,71 42,72 30,8 45,48 10 Segundo Casarin (2008), coeficiente de variação (C.V.) abaixo de 12% é considerado baixo, entre 12% e 60% são considerados médio. Desse modo, o coeficiente de variação dos teores de silte, areia fina e areia grossa para o Cambissolo foi médio. Entretanto, o teor de argila apresentou alto coeficiente de variação. Já para o Argissolo, o coeficiente de variação se manteve médio para os teores de argila, silte e areia fina. Esse padrão de variação pode indicar que as frações granulométricas e o diâmetro dos grãos se

6 comportam de forma bastante diferenciada ao longo da estrada. Solos ricos em silte e areia e pobres em matéria orgânica são mais propensos ao processo erosivo, em razão da pequena resistência que oferecem ao desprendimento de partículas durante a precipitação (CASARIN, 2008). Quanto à representação gráfica, os resultados do ensaio de análise textural do solo foram apresentados em forma de curva granulométrica, que, de acordo com a NBR 6502 (1995) é um gráfico em que a abscissa é o tamanho das partículas em ordem crescente e a ordenada é a percentagem acumulada de solo seco sobre a massa seca. Os resultados são apresentados em percentagem e estão expressos no Gráfico 1. Gráfico 1 Representação gráfica da textura do Cambissolo e Argissolo As duas curvas texturais possuem comportamento semelhante ao longo da variação de textura, exceto na faixa do teor de silte, onde as curvas se interceptaram. Vale salientar que solos com altos teores de silte também contribuem para aumento de poeira em períodos de estiagem. A sobreposição do sistema viário no MDE do município de Terezópolis possibilitou avaliar a variação do tipo de solo em função da elevação do terreno. De acordo com a Figura 1, o ponto de coleta cujo solo é do tipo Argissolo está a 805 metros de elevação, ao passo que, o ponto de coleta no Cambissolo está a cerca de 810 metros. Próximo ao curso d água ainda há a ocorrência de Gleissolos, a 790 metros de elevação. Apesar de a maior elevação ter sido no Cambissolo, localizado na faixa de declividade de 8 a 12%, foi o alto teor de silte apresentado nos resultados dos ensaios que evidencia umas das principais características de classificação e origem desse tipo de solo.

7 A faixa de declividade é menor no ponto de coleta sobre o Argissolo (3 a 8%), o que pode ter contribuído para um teor de argila maior (21,2%) no horizonte B textural, local onde se encontra o leito da estrada que está bastante encaixada. A relação entre textura e declividade demonstra que quanto maiores as declividades, menores foram os teores de areia (textura grosseira) do solo, como apresentado na Tabela 1, para o Cambissolo. Figura 1 Modelo Digital de Elevação em vista 3D e perfil de elevação do trecho de estrada. Figura 2 Declividade em vista 3D e tipos de solo no trecho de estrada.

8 Considerações Finais O cruzamento de informações espaciais com a análise textural facilitou a caracterização prévia dos teores de textura de sedimentos superficiais em dois tipos diferentes de solo localizados em trechos específicos de estradas não pavimentadas. O menor teor de areia nos sedimentos coletados no Cambissolo evidenciam maiores taxas de erosão, sobretudo pela posição da estrada, localizada morro abaixo, sob maior declividade.

9 Agradecimentos Ao CNPq e à CAPES pela concessão da bolsa de pesquisa ao primeiro e segundo autores; à Universidade Federal de Goiás (UFG), através do Laboratório de Física do Solo, pelo suporte na coleta das amostras de solos e nos ensaios de laboratório e ao Programa de Pós-Graduação da Escola de Agronomia da UFG. Referências ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS E TÉCNICAS. NBR 6502, CARVALHO, D. F.; SOUZA, W. J.; PINTO, M. F.; OLIVEIRA, J. R.; GUERRA, J. G. M. Perdas de água e solo sob diferentes padrões de chuva simulada e condições de cobertura do solo. Eng. Agríc., Jaboticabal, v.32, n.4, p , jul./ago CATELANI, C.S.; BATISTA, G.T.; TARGA, M.S. Uso do geoprocessamento na determinação da distancia entre estradas rurais e a drenagem de uma microbacia hidrográfica: Rio das Antas. In: Encontro de Iniciação Cientifica, 9., 2004, Taubaté. Livro de Resumos, p. 139, Universidade de Taubaté (UNITAU), Taubaté, CASARIN, Rui Donizete. Controle de erosão em estradas rurais não pavimentadas, utilizando sistema de terraceamento com gradiente associado a bacias de captação xii, 85 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agronômicas de Botucatu, Disponível em: CEPA Instituto de Planejamento e Economia Agrícola de Santa Catarina. Avaliação do projeto de microbacias - componente estradas. Florianópolis, SC, EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA E AGROPECUARIA Serviço nacional de Levantamento e Conservação de Solo. Manual de métodos de analise do solo. Rio de Janeiro: Ministério da Agricultura, p. FONTANA, C. R. O efeito do nivelamento de estradas florestais na produção de sedimentos. Dissertação (Mestrado). USP, Escola Superior de Agricultura- Luis de Queiroz. Piracicaba, p. GRACE III, J. M. Forest road sideslopes and soil conservation techniques. Journal of Soil and Water Conservation, Ankeny, v. 55, p. 1-9, GRIEBELER, N. P., Modelo para o dimensionamento de redes de drenagem e de bacias de acumulação de água em estradas nãopavimentadas. 2002, 121 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa MG, 2002.

10 GRIEBELER, N. P.; PRUSKI, F.F.; SILVA da J. M. In: PRUSKI, F.F. (Ed.) Conservação do Solo e Água: práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica. 2. ed. atual. e ampl. Viçosa: Ed. UFV, NUNES, T.V.L. Método de previsão de defeitos em estradas vicinais de terra com base no uso das redes neurais artificiais: trecho de Aquiraz-CE. 2003, 118f. Dissertação (Mestrado) Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, PRUSKI, F.F. Conservação do Solo e Água: práticas mecânicas para o controle da erosão hídrica. 2. ed. atual. e ampl. Viçosa: Ed. UFV, 2009.