Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFRJ, bolsista CAPES vinculado ao NEQUAT - IGEO/UFRJ, 3

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1 EVOLUÇÃO DA REDE DE DRENAGEM E TRANSFORMAÇÕES TECNOGÊNICAS NOS CANAIS FLUVIAIS EM VOLTA REDONDA(RJ), MÉDIO VALE DO PARAÍBA DO SUL 1 Eduardo Vieira de Mello 2 ; Maria Naíse de Oliveira Peixoto 3 ; Telma Mendes da Silva 3 ; Josilda Rodrigues da Silva de Moura 3 1 Apoio Financeiro: Faperj (Programa Primeiros Projetos) e CNPq 2 Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFRJ, bolsista CAPES vinculado ao NEQUAT - IGEO/UFRJ, edu_vm@yahoo.com.br 3 Professoras Adjuntas do Depto. Geografia/UFRJ, pesquisadoras do Núcleo de Estudos do Quaternário e Tecnógeno - NEQUAT - IGEO/UFRJ, naise@ufrj.br, telmendes@globo.com Abstract. The work deals with drainage network changes at Brandão creek basin, on Volta Redonda municipality, Middle Valley of Paraíba do Sul River (RJ, Brazil). Proposes a channel typology based on morphologic characteristics and behaviour of rivers (river styles) and the connectivity and articulation of different channel segments (continuum fluvial), by mapping depositional and erosive features on 1:5.000 scale digital air photographs (1999). The paper presents the relationships with geologic-geomorphological domains and with the Holocene evolution of drainage systems and technogenic interventions in rivers. The longitudinal patterns of channel types reflects the condition of trenching and emptying of valleys and headwaters, initiated before the occupation. The arrangement of channel types recognized must allow the understanding of geomorphic processes and interventions effects, which although punctual and spatially discontinuous, are the consequences of transformations along the drainage networks, at different historical times. Palavras-chave: Transformações tecnogênicas; sistemas fluviais; tipologia de canais 1. Introdução A região do Médio Vale do rio Paraíba do Sul tem assistido a significativas transformações na rede de drenagem ao longo do Quaternário tardio, evidenciadas por registros de mudanças no regime hidrológico dos canais associados a episódios erosivos/ deposicionais de grande magnitude, identificados nos depósitos fluviais documentados em diferentes níveis de sedimentação nos fundos de vale (terraços), em feições deposicionais no domínio das encostas (rampas) e em diferentes tipos de feições erosivas nestes ambientes (MOURA e MELLO, 1991; MOURA et al., 1991a). As feições e os pacotes sedimentares herdados desta história evolutiva são responsáveis pela configuração de diferentes padrões morfológicos e de comportamento das redes de canais fluviais (MOURA et al., 1991b), os quais vêm experimentando transformações significativas com as alterações impostas pela ocupação e uso do solo ao longo dos sécs. XVIII, XIX e XX. A análise do papel das atividades humanas na re-estruturação do comportamento dos sistemas fluviais regionais constitui, no entanto, um tema ainda pouco explorado, tornando-se especialmente relevante nesta região com a valorização crescente de projetos e ações voltados à recuperação de áreas degradadas. Considerando que as transformações recentes nas redes de drenagem constituem a resposta da superposição da dinâmica de evolução das bacias e sistemas fluviais em tempo geológico (regida por controles climáticos e/ou neotectônicos) com os efeitos diretos e indiretos das alterações relacionadas à

2 história de ocupação e uso do solo, não apenas vinculadas à expansão e declínio da cafeicultura, mas também à sua substituição pelas pastagens e ao crescimento urbanoindustrial nas últimas décadas, o NEQUAT/UFRJ tem buscado desenvolver estudos que permitam a identificação destas transformações no tempo e no espaço. O trabalho aqui apresentado constitui um segmento destes estudos, e tem por objetivo apresentar a aplicação de uma metodologia de individualização de segmentos fluviais com formas e comportamentos diferenciados, passível de subsidiar a apreensão das suas inter-relações e o seu papel na configuração de diferentes tipos de ajuste nos sistemas fluviais em função das transformações ambientais quaternárias e tecnogênicas. 2. Evolução dos sistemas de drenagem no Médio Vale do Paraíba do Sul A evolução holocênica dos sistemas de drenagem na região do Médio Vale do Rio Paraíba do Sul é marcada por um evento de entulhamento generalizado dos vales e cabeceiras em anfiteatro (MELLO et al., 1995), responsável pela configuração do nível mais elevado de sedimentação fluvial encontrado nos fundos de vale (Terraço 1), e por feições de rampas planas na reentrância de cabeceiras de drenagem em anfiteatro, denominadas rampas de alúvio-colúvio (MOURA et al., 1991). Este entulhamento foi gerado por processos erosivos canalizados (paleovoçorocas) instalados nos eixos de drenagem e em segmentos de encosta, responsáveis por intensa remobilização das coberturas sedimentares pretéritas e dos mantos de alteração do embasamento cristalino (constituído fundamentalmente por gnaisses e granitóides diversos CPRM, 2000), que produziram um aporte sedimentar muito superior à capacidade dos cursos fluviais em transportá-los (depósitos englobados na Aloformação Manso, segundo MOURA e MELLO, 1991). Após este evento, ocorrido no Holoceno inicial a médio, registra-se novas fases de encaixamento da drenagem, que passa a se expandir dos canais coletores em direção aos tributários entulhados através de voçorocas remontantes, afetando-os de modo diferenciado. A retomada erosiva sobre as antigas linhas de drenagem entulhadas acarreta o esvaziamento de grande parte dos fundos de vale e reentrâncias de cabeceiras tributárias (ou setores destas), gerando significativo aporte sedimentar para os principais coletores, onde são formados novos níveis de sedimentação fluvial. Nas áreas onde ocorre a manutenção parcial ou total das feições deposicionais quaternárias associadas ao entulhamento dos fundos de vale e cabeceiras de drenagem observa-se atualmente a ação de processos erosivos conectados(voçorocas remontantes) à rede de canais (MOURA, 1990; MOURA et al., 1991b), além de diversos outros tipos de feições erosivas e escorregamentos que afetam diferentes segmentos das encostas (CASTRO et al, 2002; PINTO et al., no prelo). Até meados do século XX as intervenções humanas na região do Médio Vale do Paraíba estiveram associadas, majoritariamente, aos efeitos do desmatamento e cultivo do café e à introdução da pecuária leiteira. MELLO e MOURA (1991), MELLO et al. (1995) e MADEIRA et al. (1999) apontam a existência de registros de sedimentação em domínios de encosta (Aloformação Carrapato) e fluvial (Aloformação Resgate), reconhecidos como depósitos tecnogênicos. No entanto, a partir da construção da rodovia Presidente Dutra (BR-116) e da instalação da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) em Volta Redonda (antigo distrito de Barra Mansa, RJ), na década de 1940, verifica-se um acentuado crescimento urbano-industrial nas cidades localizadas próximo ao eixo viário, configurando novos vetores irradiadores de transformações

3 vinculados especialmente à expansão das cidades ao longo dos vales de rios tributários ao Paraíba do Sul. Na cidade de Volta Redonda, a bacia do ribeirão Brandão, a sul do núcleo urbano original, constitui um dos principais eixos de expansão urbana durante os últimos 20 anos. Utilizando-se as fotos aéreas disponíveis abrangendo o final das décadas de 1960, 1970 e 1990, as bases de dados digitais disponibilizadas pela Prefeitura Municipal de Volta Redonda (PMVR), e iconografia e informações históricas pesquisadas em órgãos municipais, vem sendo realizados a identificação e mapeamento das principais transformações verificadas na rede de drenagem, buscando-se estabelecer padrões morfológicos e de comportamento diferenciados de canais fluviais, a partir da individualização de áreas entulhadas e esvaziadas, de feições erosivas e deposicionais nos segmentos fluviais e suas relações com os processos e intervenções nas áreas contribuintes. 3. Fundamentos Conceituais e Metodológicos Os fundamentos teóricos e metodológicos empregados na identificação de transformações quaternárias e tecnogênicas em sistemas fluviais constituem: a) o conceito de continuum fluvial (FORMAN, 1995), referente à conectividade dos sistemas fluviais, que considera as mudanças nos canais fluviais como uma série de gradientes, das cabeceiras de drenagem até a foz, destacando o próprio conceito de rede; b) os conceitos e procedimentos propostos para a individualização de diferentes condições de ajuste geomorfológico das redes de canais, a partir da individualização e articulação longitudinal de segmentos de canais com características morfológicas (caráter) e comportamentais em comum, denominados estilos fluviais (river styles, segundo BRIERLEY e FRYIRS, 1999 e 2000; FRYIRS, 2003). BRIERLEY e FRYIRS (2000) definem estilo fluvial como um conjunto contíguo e harmônico de unidades geomorfológicas em uma seção do rio que estabelece um arcabouço integrado dos processos biofísicos ao longo da bacia. Os estilos são identificados e caracterizados através do caráter e comportamento fluvial mapeados ao longo da(s) bacia(s) hidrográfica(s): o caráter é definido pelos diversos atributos da estrutura do rio, entre os quais a forma do canal em planta, a geometria, a assembléia de unidades geomorfológicas, o tipo de cobertura vegetal e de material detrítico; o comportamento está associado à função fluvial, compreendendo as características hidráulicas, as ligações canal-planície, o regime de carga de sedimentos e a propensão a transformações geomorfológicas (FRYIRS e BRIERLEY, 2000). FRYIRS (2003) propõe três etapas para se alcançar a definição de condições geomorfológicas de rios: 1) identificar os diferentes tipos de rios (estilos fluviais) e suas respectivas capacidades de ajuste no contexto dos vales; 2) estimar a evolução do rio como base para a identificação de mudanças geomorfológicas; 3) determinar a condição geomorfológica de cada estilo fluvial dentro da bacia de drenagem. No presente trabalho é apresentada uma síntese da tipologia de canais fluviais identificada na bacia do ribeirão Brandão, no município de Volta Redonda (RJ), através dos mapeamentos executados sobre fotografias aéreas digitais em escala 1:5.000 (1999), e discutidas as suas relações com os domínios geológico-geomorfológicos, a história evolutiva e o grau de intervenção tecnogênica nos rios. 4. Resultados A bacia do ribeirão Brandão atravessa diferentes compartimentos geomorfológicos desenvolvidos sobre o substrato cristalino pré-cambriano e os sedimentos terciários da Bacia de Volta Redonda e do Gráben Casa

4 de Pedra, controlados em grande parte por falhas NE-SW que os limitam (RICCOMINI, 1989). A partir do reconhecimento de diferentes feições morfológicas erosivas e deposicionais associadas ao caráter e comportamento de rios, foram individualizados 9 tipos principais de canais fluviais (Quadro 1), cujas relações com os domínios geológico-geomorfológicos, visualizados na Figura 1, são sintetizadas a seguir: A Planície fluvial da bacia de Volta Redonda planície fluvial do rio Paraíba do Sul, de idade quaternária, inserida na bacia terciária de Volta Redonda. O baixo curso do rio Brandão encontra-se neste domínio, e constitui a área mais densamente urbanizada da bacia hidrográfica, com modificações drásticas nos canais fluviais através de mudanças no traçado dos rios (canais retificados), impermeabilização dos seus leitos (canais impermeabilizados) e aumento do aporte de sedimentos para as calhas fluviais (canais assoreados). Estes sedimentos são provenientes das redes coletoras de drenagem pluvial, de cortes e aterros e de feições erosivas e escorregamentos nas encostas adjacentes. B e D Morros em degraus topográficos sobre substrato cristalino compartimentos de morros dissecados compondo degraus topográficos que limitam a Bacia de Volta Redonda e o Gráben Casa de Pedra. Os compartimentos apresentam orientação NE- SW, controlada pelas estruturas do embasamento cristalino, e limitam-se abruptamente com os domínios A e C. O domínio B apresenta grande extensão de canais impermeabilizados, fruto do adensamento urbano ao longo do vale do coletor principal. Os trechos de canais retificados no domínio D relacionam-se à Rodovia Presidente Dutra e aos aglomerados urbanos instalados às suas margens. Os canais incisos são expressivos nestes domínios, estando associados ao esvaziamento dos vales fluviais, já em fase final, dada a pequena extensão dos resquícios de feições de entulhamento nos fundos de vale. C Colinas do Gráben Casa de Pedra colinas suaves e pouco dissecadas desenvolvidas sobre os depósitos terciários que preenchem o gráben. As falhas que definem o contato com o embasamento cristalino (transição entre domínios B/C e C/D) estão nitidamente expressas na topografia das encostas e vales, formando áreas de estrangulamento da drenagem ( gargantas ) onde há aumento da velocidade dos fluxos, predominando a transferência de sedimentos (canais rochosos). Neste domínio é reconhecida de modo mais expressivo a articulação entre segmentos de canais erosivos-incisosembrejados, de montante para jusante, nas drenagens tributárias. Reflete o encaixamento sub-atual/atual da drenagem. Os segmentos classificados no tipo embrejado correspondem a trechos onde os vales já se encontram esvaziados. Deve ser ressaltado que a extensão considerável de canais florestados verificada nos domínios B e C se deve, principalmente, à existência da área de preservação da Floresta da Cicuta, pertencente à CSN. 5. Considerações Finais O mapeamento dos tipos de canais fluviais realizado constitui uma primeira etapa para analisar as relações entre a evolução quaternária e tecnogênica dos sistemas de drenagem na região em estudo. A articulação longitudinal entre diferentes tipos de canais reflete a condição de encaixamento da drenagem e esvaziamento dos fundos de vale e cabeceiras, iniciados antes do processo de ocupação. Ressalta-se que este arranjo espacial configura uma estrutura fundamental para apreensão dos reflexos de processos geomorfológicos e intervenções tecnogênicas que, apesar de se manifestarem pontualmente, são o desdobramento de transformações ocorridas ao longo das redes

5 de drenagem, em diferentes momentos históricos. Deve ser destacado, neste contexto, que além das alterações na carga sedimentar, devem ser consideradas as mudanças no volume e regime hídricos associadas à emissão de esgotos domésticos, ao aumento das áreas impermeáveis, ao aterramento dos brejos e à própria retificação/impermeabilização das calhas fluviais. Todas estão vinculadas ao surgimento de novos bairros e loteamentos, bastante intensificado nesta bacia a partir da década de Referências Bibliográficas BRIERLEY, G.J.; FRYIRS, K. Tributary-trunk stream relations in a cut-in-fill landscape: a case study from Wolumla catchment, New South Wales, Australia. In: Geomorphology, Amsterdam, v.28, p BRIERLEY, G.J.; FRYIRS, K. River styles, a geomorphic approach to catchment characterization: implication for river rehabilitation in Bega catchment, New South Wales, Australia. In: Environment Management, v.25, n.6, p , CASTRO, C.M.; MELLO, E.V.; PEIXOTO, M.N.O. Tipologia de processos erosivos canalizados e escorregamentos proposta para avaliação de riscos geomorfológicos urbanos em Barra Mansa (RJ). In: Anuário do Instituto de Geociências, v.25, p.11-25, CPRM COMPANHIA DE PESQUISAS DE RECURSOS MINERAIS Mapa Litológico do Estado do Rio de Janeiro (1:50000) FORMAN, R. T. T. River and stream corridors: Land Mosaics the Ecology of Landscapes and Regions. CambridgeUniversity Press FRYIRS, K. Guiding principles for assessing geomorphic river condition: application of a framework in the Bega catchment, Australia. In: Catena, vol. 53, p FRYIRS, K.; BRIERLEY, G. A geomorphic approach to identification of river recovery potential. In: Physical Geography, v.21, n.3, p MADEIRA, C.V.; MELLO, C.L.; MOURA, J.R.S. Fluvial deposition response to recent environmental changes: the Resgate Alloformation study-case. In: GEOVEG99 - IGU Meeting on Geomorphic Responses to Environmental (Vegetation) Changes, problems and remedial work. RJ/Brasil (CD ROM). MELLO, C.L.; MOURA, J.R.S.; CARMO, I.O.; SILVA, T.M.; PEIXOTO, M.N.O. Eventos de sedimentação durante o Holoceno no Médio Vale do rio Paraíba do Sul Aloestratigrafia e datações por radiocarbono. In: CONGRESSO DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ESTUDOS DO QUATERNÁRIO, 5, Niterói. Anais..., Niterói, p MOURA, J.R.S. Transformações ambientais durante o Quaternário Tardio no Médio Vale do rio Paraíba do Sul (SP-RJ). 267p Tese (Doutorado em Geologia), Programa de Pós- Graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. MOURA, J.R.S.; MELLO, C.L. Classificação aloestratigráfica do Quaternário Superior na região de Bananal (SP). In: Rev. bras. Geociências, São Paulo, vol. 21, n.3, p MOURA, J.R.S.; PEIXOTO, M.N.O.; SILVA, T.M. Geometria de relevo e estratigrafia do Quaternário como base a tipologia de cabeceiras de drenagem em anfiteatro médio vale do rio Paraíba do Sul. In: Rev. bras. Geociências, São Paulo, v.21, n.3, p a. MOURA, J. R. S.; SILVA, T. M. et al. Transformações ambientais quaternárias e desequilíbrios nos sistemas de drenagem - médio vale do Paraíba do Sul. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO RECURSOS HÍDRICOS, 3, 1991, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: ABRH/APRH, v. 3, p , 1991b. PINTO, S.; MELLO, E.V.; PEIXOTO, M.N.O.; MOURA, Relações entre comportamento de feições erosivas e movimentos gravitacionais de massa e as transformações recentes nos sistemas de drenagem em Volta Redonda (RJ). In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA, XI, São Paulo. no prelo. RICCOMINI, C. O Rift Continental do Sudeste do Brasil p. Tese (Doutorado em Geologia) IGEO/USP, São Paulo. SILVA, T.M. Estruturação geomorfológica do Planalto Atlântico no estado do Rio de Janeiro. 243p Tese (Doutorado em Geografia) Programa de Pós-Graduação em Geografia, IGEO/UFRJ, Rio de Janeiro.

6 Tipos Características Localização na bacia Segmentos com grande quantidade de sedimentos nas Baixo curso dos canais calhas, desorganizados ou formando barras coletores e a montante laterais/longitudinais. de níveis de base locais. Assoreados Erosivos Embrejados Florestados Incisos Não-incisos Retificados Impermeabilizados Rochosos Identificados a partir de cicatrizes erosivas indicando entalhe erosivo nos segmentos de baixa e média encosta; que atualmente configuram canais de primeira ordem. Correspondem trechos com vegetação de brejos, onde os fluxos apresentam reduzida velocidade e as calhas intensamente colmatadas por sedimentos Apresentam localizadamente discretos entalhes, assemelhando-se aos canais incisos. Segmentos com cobertura vegetal densa, correspondentes a manchas ou fragmentos florestais com graus variados de recomposição florestal. com entalhe erosivo sobre níveis de sedimentação pretéritos (terraços fluviais), planícies de inundação atuais ou mesmo segmentos de baixa encosta, no caso de vales muito estreitos. abertos com pouca profundidade. Apresentam os leitos retificados, sem vegetação e geralmente sem sedimentos expostos na calha, situados em áreas urbanizadas, freqüentemente com talvegues aprofundado por dragagens. Apresentam leitos concretados, em alguns trechos encontram-se completamente fechados em galerias subterrâneas. Apresentam leitos sobre embasamento cristalino exposto, associando-se a níveis de base locais. Podem formar gargantas ao longo dos vales fluviais. Cabeceiras de drenagem de canais fluviais tributários. Ocorrem em diversos trechos da rede de drenagem. Cabeceiras de drenagem, alto e médio curso dos canais. Alto e médio cursos, independente da hierarquia dos canais. Encontrados no médio curso de canais de 2 a. e 3 a. ordens. Baixo curso de canais coletores. Baixo curso de canais coletores. Transição de domínios geomorfológicos e outros tipos de desnivelamento topográfico nos vales. Quadro 1: Tipologia de canais fluviais identificada na bacia do ribeirão Brandão, Volta Redonda (RJ).

7 Rio Ribeirão Brandão 2 Rio Paraíba do Sul 1 W N E S A Rio Brandãozinho 3 B C D Meters Figura 1: (1) Croqui esquemático com a distribuição espacial da tipologia de canais fluviais nos domínios geológico-geomorfológicos A, B, C e D, identificados na bacia do ribeirão Brandão, setor Sul do Município de Volta Redonda (RJ); (2) Mapa de compartimentação topográfica da região elaborado por SILVA (2002), sendo as classes de desnivelamento topográfico: branco (0-50m), amarelo claro (50-100m), amarelo ouro ( m), amarelo escuro ( m), vermelho ( m), vinho ( m) e cinza (>400m); (3) Litologias presentes na área (CPRM, 2000): amarelo claro = sedimentos quaternários, laranja = bacias terciárias, rosa = anfibólio biotita gnaisse, azul = granitóides, roxo = xisto/gnaisses.