Erosão do Solo em Encostas Ocupadas

Transcrição

1 Erosão do Solo em Encostas Ocupadas Frankslale Fabian Diniz de Andrade Meira Doutorando em Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil Roberto Quental Coutinho Professor da Universidade Federal de Pernambuco, área Geotecnia, Recife, Brasil José Ramon Barros Cantalice Professor da Universidade Federal Rural de Pernambuco, área Eng. de Sedimentos, Recife, Brasil Margareth Mascarenhas Alheiros Professora da Universidade Federal de Pernambuco, área Geologia, Recife, Brasil RESUMO: Este trabalho é parte de uma tese de doutorado da Universidade Federal de Pernambuco em andamento que por sua vez faz parte do projeto PRONEX CNPq/FACEPE com apoios da Universidade Federal Rural de Pernambuco e Prefeitura de Recife e tem como objetivo acompanhar o comportamento dos fenômenos de erosão em uma encosta com ocupação urbana, sobre a Formação Barreiras, localizada na cidade do Recife, Bairro do Ibura, localidade de Três Carneiros. Para a interpretação dos mecanismos naturais e antrópicos envolvidos na fenomenologia da erodibilidade desses taludes foi construído nesse campo experimental uma unidade de estudos da qual estamos coletando água e sedimento (dos eventos pluviométricos), para quantificação da erosão. Já foram executadas sondagens de simples reconhecimento, determinação do perfil de umidade e obtenção de amostras deformadas e indeformadas para análise. São apresentados aqui metodologias e ensaios preliminares de campo e laboratório. PALAVRAS-CHAVE: Fenômenos de Erosão, Erodibilidade, Quantificação da Erosão, Formação Barreiras. INTRODUÇÃO A erosão compreende o processo de desagregação, transporte e posterior depósito de matérias de solo ou rocha por ação dos fatores condicionantes (Lopes, ). Pelo processo de erosão a camada superficial do solo é continuamente removida e transportada pelo deflúvio superficial até depositar-se nos lagos, açudes, estuários e oceanos. Quando tal processo ocorre sob condições naturais ou não perturbadas, um estado permanente de equilíbrio é estabelecido de modo que não se verifica maiores danos. No entanto, quando esta condição de equilíbrio é perturbada, a erosão cria sérios problemas nas áreas urbanas. Nas regiões costeiras nordestinas é muito freqüente o aparecimento de solos da Formação Barreiras, que segundo alguns autores (Bigarella e Andrade, ; Alheiros e Lima Filho, ) são sedimentos não consolidados depositados ao fim do Terciário e início do Quaternário, e caracterizado por camadas subhorizontais de granulometria diferenciada, associadas a processos fluviais. Essas formações superficiais cenozóicas, particularmente a fácies de canal fluvial são consideravelmente suscetíveis à erosão, com formação de voçorocas de grandes dimensões geométricas. As áreas dessa Formação têm relevo movimentado, de altura variável, entre e metros e se constituem em zonas de assentamentos precários, como é o caso do bairro do Ibura, no Recife. Devido ao êxodo rural associado à falta de planejamento urbano, bem como, à diferença entre as classes sociais que favorece a ocupação de terrenos e lotes de menor valor econômico (morros e alagados) pela população de baixo poder aquisitivo, há um progressivo crescimento de ocupação desordenada aumentando a densidade populacional nas encostas (Alheiros, ), como é o caso da população de baixa renda da cidade do Recife

2 que se expandiu em direção às colinas e morros (Figura ). Figura e apresenta a foto aérea e o mapa da localização da área de estudos. Figura. Ocupações desordenadas por invasões localizada no bairro do Ibura localidade Ibiapava O presente trabalho é parte de uma tese de doutorado em andamento que por sua vez faz parte do projeto PRONEX CNPq/FACEPE e tem como objetivo acompanhar o comportamento dos fenômenos de erosão em uma encosta com ocupação urbana, sobre a Formação Barreiras e visa dar continuidade aos estudos relativos a Erosão, desenvolvidos através de Gomes, ; Santos, ; Silva, ; Coutinho et al, ; Lafayette, entre outros. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA ÁREA A cidade do Recife capital do Estado de Pernambuco possui, Km com uma população de.., habitantes, localizando-se à o e o S e o e o W, e limita-se com os municípios de Olinda e Paulista a Norte, Jaboatão dos Guararapes a Sul, com o Oceano Atlântico a Leste e São Lourenço da Mata a Oeste. A cidade de Recife enfrenta inúmeros problemas relativos a ocupações desordenadas nas áreas de encostas pela população de baixa renda. A área de estudos é em uma encosta dentro da Região Metropolitana do Recife no bairro do Ibura, localidade Três Carneiros, nas coordenadas UTM.. e. me, em solo pertencente à Formação Barreiras. A Figura. Foto aérea do local Brasil RMR Pernambuco Bairro do Ibura localidade Três Carneiros Figura. Mapa de Localização da Área de Estudo Essa encosta é formada por sedimentos areno-argilosos de idade terciária, pertencente à unidade litoestratigráfica denominada Formação Barreiras, sendo consideravelmente susceptível a erosão. Este ambiente vem sofrendo uma intensa degradação devido à sua

3 ocupação com assentamentos precários. MÉTODOS DE ANÁLISE amostras de solo e água, provenientes da encosta, para quantificação dos sedimentos e as quantidades observadas serão relacionadas com a precipitação pluviométrica local obtida por pluviômetro instalado na área.. Avaliação Direta da Erodibilidade Para a avaliação direta da erosão em campo foi montado um experimento sob chuva natural. A metodologia desse experimento consiste em delimitar uma área por chapa de m de largura (Figura ), sendo,m enterrados, totalizando uma área com dimensões de aproximadamente m. Caixa Coletora Tanque Coletor Figura. Caixa e Tanque Coletor. / Figura. Esquema da Caixa Coletora Prof.,m / Figura. Delimitação da Área com a Chapa Tendo na sua extremidade inferior delimitada por uma caixa coletora de,m de comprimento por,m de largura (Figuras e ), que terá no seu interior um divisor com cinco saídas sendo conduzida / de toda enxurrada para dentro de um tanque coletor, com um volume de aproximadamente,m para coleta de solo e água, enterrado na cota inferior da referida encosta (Figura ). Após eventos pluviométricos serão coletadas Figura. Tanque Coletor de Água e Solo. Os pluviômetros (Figura ) colocados no local, devido a possíveis problemas de

4 depedração foram feitos de materiais alternativos, garrafa pet, cano PVC e um de leitura direta que foram instalados na área experimental como está apresentado nas Figuras, e. Figura. Pluviômetros Figura. ª Localização º nível ensaios de resistência ao cisalhamento. Os solos estão sendo caracterizados em laboratório quanto a sua granulometria (ensaios de granulometria) e plasticidade (ensaios de limites de Atterberg). A partir destes dados da caracterização geotécnica propõe se, como primeira aproximação para avaliação da erodibilidade, a aplicação de critérios pelo teor de finos, representado pela porcentagem de solo passante na peneira #, e pela plasticidade (IP). O critério proposto indica que são considerados potencialmente erodíveis aqueles solos com: % passante # < % e/ou IP < %. Figura. ª Localização Figura. ª Localização As taxas de perda de solo e a concentração de sedimentos serão obtidas pela passagem do material coletado no tanque, que forem armazenados em potes plásticos com capacidade de litro. Aos potes plásticos, após pesagem, será adicionado ml de Sulfato de Alumínio e Potássio P.A. Dodecahidratado, para deposição das partículas. Após h, o sobrenadante será succionado e os potes levados para secar em estufa a ºC, para depois serem pesados com e sem o solo seco (Cantalice, ; Cantalice et al, ).. Avaliação Indireta da Erodibilidade e laboratório A proposta de avaliação indireta da erodibilidade considera como critério preliminar uma avaliação qualitativa do potencial à desagregação em água, a partir de ensaios de desagregação. Posteriormente é proposta a aplicação de critérios de erodibilidade a partir de diferentes níveis de informações obtidas de ensaios geotécnicos. º nível - caracterização geotécnicas dos solos; º nível - ensaios pela Metodologia MCT; Os dados da distribuição granulométrica permitem a avaliação da erodibilidade com base na razão de Dispersão (RD). A comparação entre os teores de silte mais argila obtidos dos ensaios de granulometria com e sem defloculante permite a estimativa da Razão de Dispersão (RD). O critério proposto para erodibilidade indica que são potencialmente erodíveis solos com: RD > %. Para avaliação da erodibilidade será proposta ainda a aplicação de chuvas simuladas executadas com um simulador fornecido pela Universidade Federal Rural de Pernambuco UFRPE, com um sistema de funcionamento elétrico. E é constituído por uma armação retangular, apoiada por quatro pernas reguláveis para uma altura de,metros sobre a superfície do solo. As gotas de chuvas serão produzidas por um bico aspersor que se encontra no centro da armação, do tipo Veejet (.) com diâmetro de,mm, fabricado pela Spraying System Company de Chicago, USA. O bico aspersor em funcionamento trabalhará com oscilações/min, controlado por um sistema mecânico. A água vinda de um reservatório abastecerá o bico através de uma bomba submersa e a pressão de serviço na saída de água do bico será de Kpa (Cantalice, ).

5 E ainda medição de parâmetros hidráulicos de erodibilidade através de ensaios em canais em laboratório, para isso vamos empregar o ensaio Inderbtzen. Neste ensaio é medida a perda de solo em amostra, cuja superfície coincide com o plano de inclinação variável, por onde passa um fluxo de água com vazão controlada. O equipamento simula em condições próximas às reais, como o solo se comporta frente a um fluxo de água superficial, permitindo determinar a influência de fatores como a compactação do solo, a declividade da rampa, a vazão e a duração do fluxo. Em conjunto com a realização das sondagens SPT (Standard Penetration Test) foram coletadas amostras (deformadas) através de sondagem a trado para a caracterização do solo e obtenção dos perfis de umidade a cada.m, neste caso eram coletadas três cápsulas de amostras da ponta do trado, onde estas cápsulas eram cuidadosamente lacradas e colocadas em um isopor para posteriormente conduzi-las ao laboratório para determinação da umidade (Figura ). Já as amostras indeformadas foram obtidas a partir da escavação de trincheiras próximas ao local da área delimitada (Figura ), foram escavadas duas trincheiras vertical. resistência inicial crescente até aproximadamente m, já nas sondagens SPT e a partir de,m. A partir dessas resistências começam apresentar uma pequena diminuição, em seguida a um nítido crescimento da resistência até uma profundidade de aproximadamente m para em seguida diminuir. Profundidade (m) Bairro Três Carneiros: SPT de Umidade Figura. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo Bairro Três Carneiros: SPT de Umidade Figura. Sondagem e co- Figura. Retiras de amosleta de solo tra indefornadas RESULTADOS PRELIMINARES Para avaliação da erodibilidade estamos realizando ainda os ensaios propostos na metodologia para a obtenção dos resultados de campo e laboratório. Nas Figuras a são apresentados resultados preliminares obtidos das quatro sondagens e perfil de umidade executados no Bairro do Ibura localidade três Carneiros. Nas Figuras são apresentados os valores do índice de resistência à penetração e umidades em função da profundidade. Observa-se que nas sondagens SPT e apresentam uma Profundidade (m) Figura. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo

6 Profundidade (m) Bairro Três Carneiros: SPT de Umidade Figura. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo Profundidade (m) Bairro Três Carneiros: SPT de Umidade Figura. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo CONCLUSÕES O presente trabalho apresenta aspectos preliminares importantes para a análise do comportamento de erodibilidade do solo em uma encosta na Formação Barreiras. O conhecimento atual do processo erosivo e seu impacto ambiental na região, buscando um diagnóstico de sua evolução é um avanço decisivo no apoio às ações governamentais, por fornecerem as bases técnicas para a priorização das ações do Poder Público municipal na adoção de medidas preventivas e corretivas para a redução de desastres. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro; à Prefeitura do Recife pelos apoios prestados; à população do local por permitir essa experimentação invasiva em seus terrenos, contribuindo na pesquisa e ajudando na proteção dos equipamentos. REFERÊNCIAS Alheiros, M. M. (). Riscos de escorregamentos na Região Metropolitana de Recife. Tese de Doutorado. Universidade Federal da Bahia, Instituto de Geociências. Alheiros, M. M. e Lima Filho, M. F. (). Revisão Geologica da Faixa Sedimentar Costeira de Pernambuco, Paraíba e Rio Grande do Norte e do seu Embasamento. Capítulo A Formação Barreiras, Boletim do Departamento de Geologia da UFPE, Série Estudos e Pesquisas, Vol., p. -. Bigarella, J. J. e Andrade, G. O. (). Considerações Sobre a Estratigrafia dos Sedimentos Cenozóicos em Pernambuco (Grupo Barreiras). Univ. Recife, Arq. Inst. Ciênc. Terra,, pp. -. Cantalice, J. R. B. (). Escoamento e Erosão em Sulcos e Entressulcos em Distintas Condições de Superfície do Solo. Tese de Doutorado, Programa de pós-graduação em ciência do solo. UFRGS Porto Alegre, p. Cantalice, J. R. B.; Cassol, E. A.; Reichert, J. M. e Borges, A. L. de O. (). Hidráulica do Escoamento e Transporte de Sedimentos em Sulcos em Solo de Franco-Argilo-Arenoso. R. Bras. Ci. Solo, :-,. Coutinho, R.Q.; Souza Neto, J.B. e Santos, L.M. (). Geotechnical Characterization of an Unsaturated Soil in the Barreiras Formation Pernambuco Brazil. Unsaturated Soil Conference. Gomes, F. S. (). Estudo da erodibilidade e parâmetros geotécnicos de um solo em processo erosivo. Dissertação de mestrado. UFPE, Recife, p. Lafayette, K. P. V. (). Estudo Geológico-Geotécnico de um Processo Erosivo no Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti Cabo de Santo Agostinho/PE. Tese de Doutorado em Andamento. UFPE, Recife. Lopes, V. L. (). Um Estudo da Erosão e produção de sedimentos Pelas Chuvas. Dissertação de mestrado. UFPB, Campina Grande, p. Santos, L. M. (). Caracterização geotécnica de um solo não saturado sob processo erosivo. Dissertação de mestrado. UFPE, Recife, p.