V ESTUDO DO ASSOREAMENTO DE CORPOS D ÁGUA PELO MÉTODO GEOFÍSICO DE GEO-RADAR

Transcrição

1 V ESTUDO DO ASSOREAMENTO DE CORPOS D ÁGUA PELO MÉTODO GEOFÍSICO DE GEO-RADAR Wagner França Aquino (1) Bacharel em Geofísica pelo Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo (IAG/USP). Mestre em Hidrogeologia e Recursos Minerais pelo Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (IG/USP). Geofísico da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) do Estado de São Paulo. Álvaro Gutierrez Lopez Bacharel em Geologia pelo Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo (IG/USP). Mestre em Engenharia Mineral pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EP/USP). Geólogo da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) do Estado de São Paulo. Endereço (1) : Av. Prof. Frederico Hermann Jr., Alto de Pinheiros - São Paulo - SP - CEP: Brasil - Tel: (11) wagnera@cetesb.sp.gov.br RESUMO O método geofísico de geo-radar apresenta grande potencial de aplicação em estudos de assoreamentos de rios, lagos ou represas, graças à alta resolução dos dados obtidos e à rapidez de execução dos levantamentos de grandes distâncias. Esta metodologia, que se baseia na emissão e reflexão de ondas eletromagnéticas de alta freqüência, pode fornecer informações sobre a profundidade do leito dos corpos d água (batimetria), como também da espessura do material depositado no fundo destes, oriundo muitas vezes de processos erosivos. Além disso, o método pode ser utilizado para avaliar a eficiência de atividades de dragagem e para monitorar a deposição de sedimentos ao longo do tempo. Como exemplos, são apresentados os resultados de dois levantamentos realizados para diagnosticar o assoreamento em pontos distintos da Represa Billings (Região Metropolitana de São Paulo), provocado pela degradação causada por uma mineração abandonada e pela ocupação urbana desordenada. Os dados obtidos indicaram que grande quantidade de sedimentos já se encontra assoreando os locais investigados, diminuindo sensivelmente a lâmina d água e demonstrando nestes pontos o comprometimento do reservatório em questão. PALAVRAS-CHAVE: Método Geofísico, Geo-radar, Corpos d Água, Assoreamento. INTRODUÇÃO Em relação aos recursos hídricos superficiais, os efeitos da erosão podem se manifestar através do assoreamento dos cursos d água e reservatórios, cujas as conseqüências, muitas vezes, são a intensificação das enchentes e desequilíbrios ambientais que podem afetar a fauna e a flora local. Além disso, o processo de assoreamento pode incidir numa perda de capacidade de armazenamento dos reservatórios, causando prejuízos tanto ao abastecimento de água, como à geração de energia elétrica. Destacam-se, como causas principais da erosão, o desmatamento de áreas vulneráveis, a expansão urbana desordenada, o traçado inadequado do sistema viário, as atividades mineradoras, entre outras. O diagnóstico do impacto ambiental e o acompanhamento da evolução dos processos erosivos e de assoreamento são fundamentais para a aplicação de ações preventivas e corretivas relacionadas ao uso e ocupação do solo. Neste contexto, o emprego da metodologia geofísica, em especial do geo-radar, torna-se uma ferramenta importante na avaliação dos impactos causados aos corpos d água superficial, uma vez que, em estudos de assoreamento, a utilização deste método proporciona a aquisição de imagens de alta resolução das estruturas abaixo da lâmina d água. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Desta forma, este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados obtidos com o emprego do geo-radar na avaliação dos efeitos dos processos de erosão e assoreamento que vem ocorrendo à beira da Represa Billings (SP), em função de duas atividades distintas de uso do solo: uma mineração abandonada e a ocupação urbana desordenada. DESCRIÇÃO DOS LOCAIS INVESTIGADOS O primeiro exemplo de aplicação da metodologia refere-se a uma mineração de extração de areia que empregava o processo de desmonte hidráulico, com armazenamento dos rejeitos finos em bacia de decantação. A área situa-se num vale cortado por uma drenagem, cujo sentido de escoamento se dá em direção à Represa Billings. Ao longo deste vale observam-se vários locais de assoreamento, especialmente, em sua desembocadura (Ilha dos Gatos), o que já causou uma diminuição, em área, bastante grande do espelho d água (Figura 1). MINERAÇÃO LINHA DO GEO-RADAR REP.BILLINGS Figura 1. Foto aérea com a localização relativa entre a mineração abandonada e a Represa Billings. O segundo local investigado é a foz do Rio Ribeirão Pires (Figura 2), que após atravessar toda a área urbana do município de mesmo nome, desagua na Represa Billings. Observa-se que a forma de ocupação próxima de suas margens é bastante irregular e desordenada, sobretudo nos novos loteamentos localizados nos morros e colinas adjacentes, constituindo-se estes em fontes contínuas dos processos erosivos e de transporte de sedimentos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 REPRESA BILLINGS RIO RIBEIRÃO PIRES OCUPAÇÃO URBANA Figura 2. Foto aérea apresentando o trecho investigado da foz do Rio Ribeirão Pires. METODOLOGIA O método geofísico de geo-radar ou GPR (ground penetrating radar) é uma técnica não invasiva de investigação geológica que utiliza o princípio de emissão e reflexão de ondas eletromagnéticas de altas freqüências, geralmente entre 10 e 1000MHz. Nestas freqüências, a propagação da onda eletromagnética em profundidade é similar a de uma onda elástica (sísmica), sofrendo, portanto, refração e reflexão de acordo com os contrastes, fundamentalmente, de permissividades dielétricas (ε) dos materiais geológicos (Davis e Annan, 1989). O equipamento irradia pulsos de ondas para o interior do meio a ser investigado através de uma antena transmissora acoplada em superfície (Figura 3). Quando a energia transmitida (onda eletromagnética) atinge corpos ou estratos geológicos com permissividades dielétricas diferentes, parte da onda reflete nestes objetos ou interfaces, enquanto outra parte, através de refração, se propaga até a próxima descontinuidade (Davis & Annan, 1989). A onda eletromagnética refletida é captada por uma antena receptora, sendo o sinal amplificado, digitalizado e armazenado para posterior processamento. Antenas deslocamento Tx Rx Tx Rx Tx Rx Tx Rx superfície emissão reflexão leito Água ( E 1 ) ANOMALIA Sedimentos ( E 2 ) Figura 3. Representação da emissão e reflexão em subsuperfície do sinal do geo-radar. Os sinais obtidos da onda eletromagnética refletida são registrados em relação ao tempo de percurso em subsuperfície (ida e volta) e estimando-se a velocidade de propagação da onda no meio investigado é possível calcular a profundidade e espessura das estruturas geológicas presentes. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 O produto final da aquisição de campo é uma seção contínua em tempo real (distância percorrida x profundidade), formada por uma série de sinais obtidos em cada ponto de amostragem (traços), configurando uma imagem de alta resolução da porção investigada. Através destas seções é possível identificar configurações representativas de feições geológicas e hidrogeológicas presentes, e de outras estruturas em subsuperfície. LEVANTAMENTO DE DADOS Para a aquisição dos dados de campo foi utilizada a antena de 100 MHz do equipamento Ramac/GPR (Figura 4), marca Malä Geoscience (Suécia), com espaçamento fixo entre as antenas de 1 metro. A emissão do pulso eletromagnético foi executada através de disparo automático por tempo, mantendo-se constante a velocidade do barco em 3 nós (Figura 5). Os perfis foram plotados com auxílio do sistema de posicionamento por satélites marca Trimble, modelo Pathfinder Pró-XL, de correção diferencial (DGPS). Receptor Transmissor Unidade de Controle Notebook Antena Antena Disparadores de Sinal Figura 4. Sistema básico do equipamento de geo-radar Ramac/GPR (Malä Geoscience). Cabe observar que o método de geo-radar pode empregado sobre qualquer superfície (água, concreto, asfalto, etc.), exceção feita às superfícies metálicas e à água do mar. Outra vantagem desta técnica em relação aos demais métodos geofísicos empregados em estudos batimétricos está na portabilidade do equipamento utilizado, o que agiliza e facilita o levantamento dos dados. Figura 5. Aquisição de dados sobre a água próximo da Ilha dos Gatos (Represa Billings). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 RESULTADOS A interpretação das estruturas identificadas nos levantamentos com o geo-radar foram baseadas nas configurações descritas por Beres e Haeni (1991), que utilizaram a mesma metodologia nas investigações geológicas e hidrogeológicas sobre a superfície de rios e lagos. Por meio da metodologia geofísica empregada foi possível determinar nas seções obtidas a profundidade e a topografia do leito dos corpos d água (batimetria), identificar a intercalação entre o material grosseiro (transportado) e o sedimento mais fino (original) e estimar a espessura do material depositado. Próximo à Ilha dos Gatos, os processos de erosão e transporte de sedimentos impactam a Represa Billings de forma bastante clara. Esses sedimentos oriundos da antiga mineração a montante são observados até 320 metros a partir da margem, atingindo uma espessura de até 5 metros (Figura 6), indicando a grande influência do processo de assoreamento que está se desenvolvendo. Seção de Geo-Radar- Mapeamento de Assoreamento na Represa Billings (Antena 100MHz) Desembocadura na Ilha dos Gatos 0 distância (m) AGUA Profundidade (m) MATERIAL TRANSPORTADO LEITO DA REPRESA MATERIAL ORIGINAL Figura 6. Seção da desembocadura da Ilha dos Gatos com a interpretação das feições identificadas. No perfil realizado no Rio Ribeirão Pires (Figura 7) constatou-se uma pequena lâmina d água, de aproximadamente 1 metro, e a abrangência do sedimento transportado foi observada até 400 metros distante da desembocadura, já dentro da Represa Billings. Outras feições, como por exemplo, escavações provenientes de dragagens, também puderam ser observadas nesta mesma seção. Seção de Geo-Radar- Mapeamento de Assoreamento na Represa Billings Desembocadura do Rio Ribeirão Pires distância (m) AGUA Profundidade (m) MATERIAL GROSSEIRO TRANSPORTADO MATERIAL MAIS FINO ORIGINAL CAVA Figura 7. Seção da foz do Rio Ribeirão Pires com a interpretação das feições identificadas. Mesmo com as dragagens na foz do Rio Ribeirão Pires para desassorear o canal, o que se percebe é a abertura de novos espaços para recebimento de novos sedimentos e, por conseqüência, um desencadeamento sempre constante de assoreamento, uma vez que os processos erosivos não foram interrompidos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 CONCLUSÕES Nas seções dos perfis apresentados para os dois locais investigados pode-se perceber que a degradação do meio é bastante ativa em decorrência dos processos de erosão, transporte de sedimentos e conseqüentes assoreamentos, uma vez que não existe nenhuma intervenção nas fontes que desencadeiam estes processos. Os resultados obtidos demonstraram claramente que os dois tipos de atividades de uso do solo, tanto a mineração, como a ocupação urbana, impactaram de forma evidente os corpos d água superficial, já havendo um comprometimento do reservatório nas áreas levantadas. O caso mais preocupante é o da foz do Rio Ribeirão Pires que denota uma interferência mal conduzida e mal controlada, onde as dragagens para desassorear o canal continuam a abrir espaços para novos sedimentos, proporcionando um constante processo de assoreamento. Deve-se levar em conta que para reabilitar a Represa Billings como um manancial importante de abastecimento seria necessário um gerenciamento da bacia como um todo, demandando cuidados com o assoreamento, pois um volume muito grande da capacidade de reservatório já foi perdido. Concluindo, os perfis obtidos pelo geo-radar contribuíram de forma significativa para a compreensão dos impactos nos locais estudados. O método empregado constituiu-se numa ferramenta muito útil e versátil para este tipo de aplicação, podendo ser utilizado em futuros trabalhos de monitoramento e também para avaliar a eficiência de atividades de dragagem. AGRADECIMENTOS Agradecimentos ao Corpo de Bombeiros e à Prefeitura Municipal de Ribeirão de Pires pela infra-estrutura e apoio dispensados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BERES, M. & HAENI, F.P. (1991) Application of Ground-Penetrating Radar Methods in Hydrogeologic Studies; Ground Water, v.29, n.º 3, p DAVIS, J.L. & ANNAN, A. P. (1989). Ground-Penetrating Radar for High-Resolution Mapping of Soil and Rock Stratigraphy, Geophysical Prospecting, v.37, n.º 5, p ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6