Identificação das Áreas de Risco de Erosão na Bacia do Córrego dos Pires

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1 Identificação das Áreas de Risco de Erosão na Bacia do Córrego dos Pires Herbert Lincon Rodrigues Alves dos SANTOS¹ José Carlos Toledo VENIZIANI JUNIOR² Resumo Os processos erosivos são uma forma de degradação dos solos, que afeta a população em geral, envolvendo o empobrecimento dos solos e a produção de sedimentos, responsáveis pelo assoreamento de corpos hídricos. Para identificar as áreas de risco de erosão na bacia hidrográfica do córrego dos Pires foi realizado um estudo, fundamentado na Equação Universal das Perdas de Solo. Analisando o mapa de perdas de solo foi possível localizar as áreas de risco de erosão, que incluem áreas rurais e urbanas. Pelo levantamento temos que mais de 30% da área total da bacia apresenta risco alto e muito alto e em torno de 19%, risco moderado. Isto indica que quase metade da área está sujeita a ocorrência de processos erosivos intensos. O estudo possibilitou compreender que é fundamental a implantação de um plano de manejo da área, que estabeleça diretrizes para o uso do solo e utilização de práticas conservacionistas adequadas. Palavras-chave: Erosão, Equação Universal das Perdas de Solo (EUPS), Idrisi, Assoreamento. 1. Introdução Nos últimos trinta anos, a acelerada urbanização e crescimento das cidades desencadeadas pelo êxodo rural, ocasionou uma série de processos que implicam em degradação ambiental. As cidades mais afetadas por este fenômeno não dispunham de um sistema de planejamento que organizasse e controlasse a entrada dessa nova população, que por motivos econômicos, instalou-se na periferia das cidades (CANIL, 2001). O desenvolvimento e o crescimento acelerado e desordenado das cidades causam sérios danos ao meio ambiente, em curto prazo, produzindo enchentes, queimadas e deslizamentos, e também em longo prazo promovendo o agravamento do aquecimento global, mudanças nos regimes hidrológicos, processos erosivos, entre outros. 1. Faculdade de Tecnologia de Jahu. 2. Faculdade de Tecnologia de Jahu

2 As bacias hidrográficas se apresentam como unidades espaciais ambientais bastante representativas para o estabelecimento do planejamento. São delimitadas pelos pontos mais altos do terreno, conhecidos como divisores de água, onde a água da chuva que precipita na área escoa pela superfície criando rios e riachos, ou infiltra no solo, alimentando o lençol freático e possibilitando o surgimento de nascentes (BARELLA, W et al., 2000). A Bacia do Córrego dos Pires exibe uma diversidade de ocupação muito alta, apresentando áreas rurais, áreas urbanizadas com diversos padrões de ocupação residencial, áreas industriais e comerciais além de extensas áreas, ainda não urbanizadas, que pouco representam em relação a produção agrícola, configurando áreas de especulação imobiliária. As condições descritas agregam à bacia, relativa importância em seu monitoramento, pois está sujeita diversos tipos de ocupação, com diferentes graus de impermeabilização e exposição dos solos as intempéries. A erosão é um fenômeno geológico natural, no qual os agentes externos modificam e transportam o material rochoso num processo lento, quase invisível, e de forma permanente e a erosão acelerada é o processo intensificado pela atuação humana. Com base em dados de Marques (1949), Bertoni e Lombardi Neto (1990) afirmam que através da erosão laminar, se perdem, aproximadamente 500 milhões de toneladas de terra anualmente só no Brasil, oque corresponderia a uma camada espessa de 15 cm de solo perdida em uma área de hectares. De acordo com Silva e Guerra (2001) o processo de erosão acelerada brasileiro ocorre geralmente em áreas urbanizadas, principalmente em metrópoles, onde a ocupação irregular e sem fiscalização das encostas, resulta na facilitação e aceleração da produção de materiais que podem ser carregados pelas chuvas e enxurradas até o leito dos corpos hídricos. De acordo com os trabalhos de Tomás e Coutinho (1993), Pimenta (1998), Prado; Nóbrega (2005), Silva (2004), é possível perceber uma crescente tendência e necessidade de incluir as áreas urbanas nos mapeamentos de áreas de risco, devido ao rápido crescimento das manchas urbanas. Para um efetivo planejamento em relação aos riscos relacionados ao desenvolvimento de processos erosivos acelerados ao qual estão sujeitas as bacias hidrográficas, é necessário diagnosticar a real situação da bacia hidrográfica, identificando áreas de risco. O foco principal deste trabalho está centrado nos processos erosivos, pois estes além de desestruturarem o solo, apresentam risco à população, caso evoluam para uma voçoroca, comprometendo a estabilidade dos terrenos afetando edificações residências, comerciais e industriais. Outro aspecto 4

3 fundamental que merece destaque é a produção de sedimentos que transportados, principalmente pelas águas pluviais, podem promover o assoreamento de corpos hídricos situados à jusante das áreas submetidas ao processo erosivo acelerado. Um dos métodos mais eficientes, empregado na identificação e quantificação dos processos erosivos é a Equação Universal das Perdas de Solo (EUPS) desenvolvida por Wischmeier e Smith (1978), que possibilita a decomposição do processo erosivo em função de algumas variáveis atribuindo pesos distintos a cada uma destas. A metodologia fundamentada na EUPS apresenta-se bastante adequada à aplicação em softwares de geoprocessamento, facilitando os cálculos e diminuindo o tempo necessário para conclusão do processo de investigação. Este trabalho visa identificar e quantificar as áreas de risco à erosão acelerada na bacia do Córrego dos Pires, por meio da aplicação da EUPS utilizando o geoprocessamento e gerando um mapa de risco de erosão, que sirva de subsidio para o planejamento do uso e ocupação do solo na bacia. 2. Materiais e Métodos Para a realização deste trabalho foram utilizados: t Imagem da Digital Globe; catalogo ID: E6100 disponível no Google Earth (data: 01/06/2010) acesso em 12/06/ t Softwares: AutoCAD Map 2010; IDRISI SELVA; USLE-2D e Google Earth. t Cartas topográficas do IGC na escala 1: folhas SF-22-Z-B- II-2-SE-E; SF-22-Z-B-II-2-SE-F; SF-22-Z-B-II-4-NE-A; e SF-22-Z- B-II-4-NE-B. A bacia hidrográfica do córrego dos Pires está localizada inteiramente no município de Jaú-SP, entre as coordenadas 22º15 00 e de latitude Sul e e de longitude oeste. É uma sub-bacia da bacia do rio Jaú que está inserida na UGRHI 13 TJ. A Figura 1 apresenta o mapa de localização da bacia hidrográfica do córrego dos Pires. 2.1 Metodologia As cartas topográficas do IGC 1: em formato digital (tiff) foram inseridas no software AutoCAD-MAP2010 e georreferenciadas no sistema de coordenadas Córrego Alegre da Zona 22 UTM hemisfério Sul, possibilitando a vetorização das curvas de nível e a delimitação do divisor de águas da bacia hidrográfica. 5

4 A imagem de satélite foi obtida a partir do software Google Earth, em seguida inserida no software AutoCAD 2010 e georreferenciada, para ser utilizada como base para a fotointerpretação, o que permitiu a identificação dos diferentes usos do solo, tanto em áreas rurais com urbanas. Figura 1 Mapa de Localização da Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires. Fonte: Cartas Topográficas IGC escala 1: folhas Jaú I e II, Imagem do Satélite CBERS e Imagem do Google Earth de 12/06/2010. A metodologiati utilizada para o cálculo das perdas de solo foi fundamentada na Equação Universal das Perdas de Solo (EUPS), proposta por Wischmeier e Smith (1978), descrita pela fórmula: E = R. K. LS. C. P (1) em que: E = perda anual de solo do solo (ton/ha/ano); R = erosividade das chuvas (MJ/ha)/(mm/h)/ano; K = erodibilidade dos solos que variam de 0,03 a 0,79 (ton/mj/ha)/(mm/h); LS = comprimento e declividade de vertente (adimensional); C = uso e manejo do solo que varia de 0,001 a 1,0 (adimensional); P = prática conservacionista que varia de 0,3 a 1,0 (adimensional). 6

5 Esta metodologia busca a determinação da perda de solo (E) de uma determinada região adotando-se uma unidade de área, de modo que esta perda é calculada de acordo com a relação entre fatores erosividade da chuva (R), erodibilidade do solo (K), comprimento e declividade de rampa (LS), uso e manejo do solo (C) e práticas conservacionistas (P). A equação permite estimar as perdas de solo e identificar as áreas de risco a erosão. A fórmula da EUPS foi introduzida no software IDRISI TAIGA, utilizando-se a função IMAGE CALCULATOR. 2.2 Fator R ou Erosividade da Chuva O fator R representa um índice numérico que expressa a capacidade da chuva em desagregar partículas do solo desprotegidas (ROCHE et al., 2001). Para obtenção dos dados de erosividade das chuvas foi utilizado o software NET-EROSIVIDADE-SP (MOREIRA et al., 2005). O arquivo de texto com coordenadas UTM- zona 22-S (MC-51º W) incluindo os valores obtidos da erosividade foram importados no Software IDRISI TAIGA, utilizando-se o interpolador Inverso ponderado da distância para gerar uma grade regular com valores de erosividade em células de 1m de resolução espacial. 2.3 Fator K ou Erodibilidade do Solo As propriedades inerentes ao solo, que acabam definindo se um solo será ou não mais facilmente erodido, é referida como erodibilidade do solo (Bertoni e Lombardi Neto, 1990). Foram identificados três tipos de solos na área de estudo: Latossolo vermelho eutrófico (LVe), Latossolo vermelho eutroférrico (LVef) e Nitossolo vermelho eutroférrico (NVef). Os valores referentes à erosividade dos solos identificados foram baseados no trabalho de Gracia (2001). Tabela 1 Valores de Erodibilidade de Solos. Solo Valor de K (ton/mj/ha)/(mm/h) LVe 0,0175 LVef 0,0098 NVef 0,0265 Fonte: Gracia (2001). 2.4 Fator LS ou Comprimento e Declividade de Rampa Como pode ser observado nos trabalhos de Weill e Sparovek (2008), Pinheiro e Cunha (2008), Silva (2003), Campos e Cardoso (2004), os fatores L 7

6 e S da EUPS, são utilizados juntos, pois comprimento de rampa e declividade estão diretamente relacionados à topografia (PRADO, J. P.; NÓBREGA M.T., 2005). O modelo digital de terreno foi obtido no software IDRISI TAIGA. O modelo com resolução espacial de 10m, serviu como base para mapa gerar o mapa de fator L com o auxílio do software USLE-2D, e a declividade por meio do processamento no IDRISI TAIGA. Por meio da função IMAGE CALCULATOR do IDRISI TAIGA, foi gerado o mapa do fator LS utilizando a fórmula de Bertoni e Lombardi Neto (1990): em que: L = Comprimento de vertente S = Declividade 2.5 Fator C ou Uso e Manejo do Solo LS = 0,00984*L 0,63 *S 1,18 (2) O fator C representa a relação entre as perdas de solo de um terreno cultivado e um descoberto (Wischmeier e Smith, 1978), afetados por algumas variáveis como: variação da cobertura vegetal, práticas de manejo e estágio de crescimento da cobertura vegetal (Bertoni e Lombardi Neto, 1990). Para identificar os diferentes usos do solo existentes na bacia, foi utilizada a técnica da fotointerpretação que consiste na análise de imagens de um objeto para identificá-lo e deduzir o seu significado (ROSA 2007). Tabela 2 Valores de Uso e Manejo dos Solos. Uso e manejo Valor de C Lago 0,0000 Pastagem 0,0075 Cana-de-açúcar 0,0904 Florestas 0,0004 Tecido urbano contínuo 0,0050 Tecido urbano descontínuo 0,0100 Fonte: Gracia (2001) apud. Veniziani (2004), Pimenta (1998). Com base no trabalho de Pimenta (1998), a porção que representa a área urbana foi dividida em dois grupos: área urbana contínua, que possui superfície impermeabilizada de 90% ou mais, e área urbana descontínua, esta possui superfície impermeabilizada menor que 60%, ou é interompida ou 8

7 separada por uma área permeável, como no caso das auto-estradas que possuem canteiros centrais. Os valores de C atribuídos para usos da bacia foram baseados em Gracia (2001) apud. Veniziani (2004) e Pimenta (1998). 2.6 Fator P ou Práticas Conservacionistas O fator relacionado as práticas conservacionistas representa à relação entre a perda de solo esperada, com determinada prática conservacionista e a quantidade de solo perdida quando o terreno possui alguma cultura plantada no sentido do declive (Bertoni e Lombardi Neto, 1990). Para o cálculo dos valores deste parâmetro, foi adotada a metodologia proposta por Bertoni e Lombardi Neto (1990) que entendem que a adoção do terraceamento do solo é uma medida de proteção do solo, e pode ser expressada pela seguinte equação: P = 0, ,08911*D + 0,01184*D² - 0,000335*D³ (3) em que D é a declividade do terreno. 3. Resultados e Discussão 3.1 Erosividade das chuvas Na Figura 2 observa-se que a região que apresenta maiores valores de erosividade de chuvas é a borda leste da bacia (7400 (MJ/ha)/(mm/h)/ano), sendo possível notar que este valor diminui aproximadamente 200 (MJ/ha)/ (mm/h)/ano nas áreas situadas na porção oeste. A região central da bacia apresenta valores em torno de 7300 (MJ/ha)/(mm/h)/ano. 3.2 Erodibilidade dos solos Os tipos de solo que apresentam menor erodibilidade estão localizados na porção norte e nordeste da bacia, LVef e LVe, ocupando uma área de 922,42 ha correspondendo a 60,12 % da área total. O tipo de solo NVef que apresenta erodibilidade de 0,0265 ocorrendo, principalmente na região central e sudoeste da bacia correspondendo a 41,73 % da área da bacia ou 640,30 ha, representa a área que merece maior atenção pois além de ocupar quase metade da bacia hidrográfica se constitui num tipo de solo com o valor de erodibilidade um pouco superior aos demais. 67,63 % do tecido urbano contínuo se encontra nesta região. 9

8 Figura 2 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Erosividade das Chuvas. Fonte: Dados obtidos pelo software NET-EROSIVIDADE-SP, nas coordenadas UTM- zona 22-S (MC-51º W) interpolados no Software IDRISI TAIGA, utilizando a função INTERPOL, com 1m de resolução espacial. Figura 3 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Erodibilidade dos solos. Fonte: Classes de solo identificadas por estudos da bacia e valores baseados em Gracia (2001). 10

9 3.3 Comprimento e declividade de vertente Analisando a Figura 4, é possível observar que as áreas com valores do fator LS mais acentuados encontram-se na porção central da bacia hidrográfica, alcançando valores superiores a 100, enquanto que as bordas apresentam valores menores que 50. Na área central o fator declividade é determinante, pois tratam-se das áreas que apresentam maiores valores de declividade na bacia enquanto que nas área próximas ao divisor o fator comprimento de rampa curto associado a declividades menores é o fator determinate dos baixos valores do fator LS. Algumas áreas situadas nas vertentes do médio curso do córrego dos Pires apresentam também valores consideráveis para o fator LS, porém não se tratam de áreas com altas declividades constituindo áreas de influencia do elevado comprimento das vertentes. Figura 4 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Comprimento e Declividade de Vertente. Fonte: Dados de comprimento de rampa obtidos no software USLE-2D utilizando o modelo digital de terreno obtido no software IDRISI TAIGA. 3.4 Uso e manejo do solo Observando a Figura 5 nota-se que o cultivo de cana-de-açúcar se concentra na porção norte e nordeste da bacia, ocorrendo pastagens região central da bacia. O tecido urbano contínuo e descontínuo ocupa a porção centro-sul, sul e sudoeste. 11

10 A Tabela 3 apresenta os valores da área de cada uma das classes de uso do solo que ocorrem na bacia hidrográfica do Córrego dos Pires. É possível notar que cerca de um quarto da bacia é ocupado por pastagens e o outro quarto, pelo cultivo de cana-de-açúcar, atividades que apresentam os maiores valores de Fator C, mais de um quarto dela esta ocupada por Tecido urbano contínuo, que somado com a porção descontínua, representam que 42,88 % da bacia encontram-se urbanizados. Por meio da análise da imagem de satélite foi possível observar a ocorrência de três ravinas, provocadas pela erosão (figura 6), encontradas na região próxima a nascente situada mais ao sul. A localização das ravinas pode ser observada na Figura 6. Tabela 3 Valores de área, porcentagem e índice do Fator C dos tipos de uso e ocupação do solo. Tipo de Uso e Manejo Área (ha) % Fator C Pastagem 408,92 26,69 0,0075 Cana-de-açucar 402,10 26,28 0,0904 Florestas 62,72 4,15 0,0004 Tecido urbano contínuo 536,19 35,01 0,0050 Tecido urbano descontínuo 120,14 7,87 0,0100 Fonte: Tabela gerada pelo software IDRISI TAIGA pelo comando AREA a partir do mapa de uso e ocupação do solo. Figura 5 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Uso e Manejo do Solo. Fonte: Classes definidas por fotointerpretação da imagem de satélite de Obtida no Google Earth de 12/06/2010 associadas aos valores do fator C apresentados por Pimenta e (1998). Gracia (2001) apud Veniziani (2004) 12

11 Figura 6 Ravinas provocadas pela erosão, localizadas na bacia hidrográfica do córrego dos Pires. Fonte: Imagens obtidas do Goolge Earth de 12/06/2010. Acesso em 05/10/2012. A localização das ravinas pode ser observada na figura Práticas conservacionistas A maior parte da área da bacia apresenta valores relacionados ao fator P em torno de 0,5. Na região centro-nordeste estão localizadas as nascentes da bacia que se situam em vales encaixados com vertentes mais curtas, porém mais inclinadas e apresentam valores mais elevados (acima de 0,75). Na região centro-sudeste também ocorrem áreas com valores acima de 0,75, porém tratase de áreas relativamente reduzidas e bem delimitadas. Figura 7 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Práticas Conservacionistas. Fonte: Processamento realizado no software IDRISI TAIGA com base nas Cartas topográficas do IGC. 13

12 3.6 Perdas de solo ou risco de erosão Através da aplicação da EUPS foi possível identificar propensão a perdas de solo para as diferentes áreas da bacia hidrográfica do córrego dos Pires, que resultou no mapa apresentado na Figura 8. Analisando o mapa é possível perceber que as áreas com valores de perda de solo alto e muito alto ocorrem principalmente na região centro-norte e centro nordeste da bacia, este fato é influenciado principalmente pelo cultivo da cana-de açúcar. Na região central e sudoeste ocorrem algumas áreas com valores muito altos e áreas consideráveis com valores moderado e alto relacionadas principalmente ao tipo de solo NVef e as declividades mais acentuadas. Tabela 4 Valores de área e porcentagem das classes de perdas de solo. Risco à erosão Área (ha) % Muito Baixo 515,774 33,62 Baixo 264, ,25 Médio 292, ,06 Alto 253, ,55 Muito Alto 207, ,52 Fonte: Tabela gerada pelo software IDRISI TAIGA pelo comando AREA a partir do mapa de perdas de solo. Figura 8 Bacia Hidrográfica do Córrego dos Pires: Perdas de solo (risco de erosão). Fonte: Processamento realizado no software IDRISI TAIGA. Dados reclassificados segundo Veniziani (2004). 14

13 Constatou-se que 49,13 % da bacia hidrográfica apresentam valor moderado alto ou muito alto, o que demonstra que quase a metade da área necessita atenção redobrada em relação ao planejamento do uso e ocupação. A figura 6 apresenta um conjunto de ravinas decorrentes da atuação de processos erosivos acelerados, formadas principalmente pela gestão inadequada da drenagem urbana que concentra e direciona fluxos de água originados de eventos pluviométricos intensos. Esta situação gera grandes quantidades de sedimentos que carreados são carreados para os corpos hídricos e depositados promovendo seu assoreamento (Figura 9) 3.7 Assoreamento dos corpos hídricos Um dos reflexos mais importantes das perdas de solo na bacia do córrego dos Pires é o assoreamento que ocorre principalmente na represa situada no a juzante do médio curso do córrego dos Pires (Lago do Silvério), sendo possível identificar sua localização no mapa da figura 7. O lago do Silvério encontra-se submetido a um intenso processo de assoreamento, decorrente principalmente de dos processos erosivos situados a montante. Figura 9 Assoreamento do lago do Silvério situado na bacia hidrográfica do córrego dos Pires. Fonte: Os autores - fotografia obtida em 06/11/

14 4. Conclusões O presente estudo permitiu verificar que quase 50% da área da bacia hidrográfica do córrego dos Pires apresentam certo nível de risco a erosão (perdas de solo), sendo que os fatores determinantes para a ocorrência destas áreas estão ligados ao uso do solo, principalmente para as áreas com cultivo de cana de açúcar e pastagens e também em relação à erodibilidade dos solos, principalmente para as áreas com solo do tipo NVef. A metodologia mostrou-se eficiente, possibilitando à identificação de áreas de risco a erosão, inclusive em áreas urbanizadas, indicando que mesmo áreas intensamente urbanizadas, podem apresentar alto risco ao desenvolvimento de processos erosivos. As áreas de risco estão associadas às ravinas identificadas na imagem de satélite, confirmando a existência de maior propensão ao desenvolvimento de processos erosivos. Os sedimentos produzidos são carreados para os corpos hídricos, sendo visível a ocorrência de assoreamento dos corpos hídricos na bacia do córrego dos Pires, principalmente no lago do Silvério. As áreas que apresentam situações que demandam maior cuidado, encontram-se na interface entre a área rural e a área urbana. Isto indica que é necessária atenção especial a estas áreas, uma vez que, tratam-se na maior parte dos casos de áreas de especulação imobiliária. Estas áreas estão submetidas a alteração gradativa de seu papel agrícola, adquirindo cada vez mais valor de mercadoria. Nesta situação o proprietário em geral não é um agricultor, que valoriza a terra como meio para produção de alimentos e portanto não preocupa-se com a manutenção de sua fertilidade. Estas áreas em geral pertencem a especuladores que tem o interesse único, no parcelamento do solo, promovendo a expansão da área urbana. Estes especuladores apenas visualizam estes espaços como mercadoria, não manifestando qualquer preocupação com as perdas de solo ocasionadas pelo processo erosivo. É evidente a necessidade da criação de um plano de manejo que indique a as técnicas de conservação do solo apropriadas a serem adotadas. Também é fundamental a regulamentação do uso do solo, principalmente nas áreas de expansão urbana, pois estas demandam atenção especial por parte do poder público. 5. Referências BARRELLA, W. et al. As relações entre as matas ciliares os rios e os peixes. In: RODRIGUES, R.R.; LEITÃO FILHO; H.F. (Ed.) Matas ciliares: conservação e recuperação. 2.ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo,

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