INFLUÊNCIA DA PLUVIOSIDADE NA DEFLAGRAÇÃO DE MOVIMENTOS DE MASSA NA REGIÃO SUL FLUMINENSE

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1 INFLUÊNCIA DA PLUVIOSIDADE NA DEFLAGRAÇÃO DE MOVIMENTOS DE MASSA NA REGIÃO SUL FLUMINENSE Julio Cesar Lana (Geólogo Serviço Geológico do Brasil - CPRM); julio.lana@cprm.gov.br. Larissa Flavia Montandon (Geóloga Serviço Geológico do Brasil - CPRM); larissa.montandon@cprm.gov.br. Resumo: Os movimentos de massa ocorrem em maior número durante a temporada de chuvas, causam diversos transtornos sociais, econômicos e, muitas vezes, a perda de vidas humanas. O estudo da influência da pluviosidade na deflagração desses processos é fundamental na geração de informações que possam ser utilizadas no planejamento, monitoramento e na tomada de ações preventivas, cujo objetivo principal é minimizar os impactos causados pelos desastres naturais. Dessa forma, esse trabalho apresenta os resultados de um estudo de correlação entre pluviosidade e movimentos de massa, desenvolvido na região sul fluminense, cujos resultados indicam que as chuvas acumuladas de 4 dias são as que mais contribuem para o desencadeamento de movimentos de massa na região. São propostas equações que representam a relação numérica entre a precipitação acumulada de 4 dias e a precipitação diária no quinto dia, o que possibilita estimar a pluviosidade mínima suficiente para causar deslizamentos. Palavras-chave: Deslizamentos, Chuvas, Desastres, Monitoramento. THE INFLUENCE OF RAINFALL ON MASS MOVEMENT IN THE SOUTHERN REGION OF RIO DE JANEIRO STATE, BRAZIL Abstract: Several mass movements occur during the rainy season, causing several social, economic, and often the loss of human lives. The study of rainfall thresholds for the initiation of these processes is fundamental in the generation of information for the planning, monitoring and taking preventive actions, whose main objective is to minimize the impacts caused by natural disasters. In this way, this work presents the results of a correlation study between rainfall and mass movements, developed in the southern region of Rio de Janeiro Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 1 de 13

2 State, whose results indicate that accumulated rainfall of 4 days is the one that most contribute to the triggering of mass movements in the region. The equations proposed represent the numerical relationship between the accumulated precipitation of 4 days and the daily precipitation on the fifth day, which makes it possible to estimate the minimum rainfall to cause mass movements. Keywords: Landslides, Rainfall, Hazards, Monitoring 1. INTRODUÇÃO Os movimentos gravitacionais de massa são processos naturais da dinâmica superficial do planeta e podem ser induzidos ou agravados por intervenções antrópicas inadequadas. Normalmente, estão associados a grandes desastres, principalmente quando ocorrem em áreas urbanas, causando numerosos problemas socioeconômicos e, eventualmente, vítimas fatais. Especialmente em países de clima tropical, nos quais os verões são marcados por episódios de chuvas intensas, a água é considerada um dos principais agentes deflagradores de movimentos de massa. Diante disso, na busca de tentar entender e quantificar a influência das chuvas nos processos de instabilização de encostas, diversos autores desenvolveram estudos de correlação entre a pluviosidade e os movimentos de massa. Esse entendimento é de extrema utilidade para a elaboração de planos de ação e contingência, que constituem importantes instrumentos de controle e redução das consequências provocadas por desastres naturais de prevenção de desastres naturais. A região sul fluminense apresenta importante histórico de desastres relacionados a movimentos de massa. Uma das maiores catástrofes naturais da história do Brasil aconteceu entre os dias 22 e 23 de janeiro de 1967, na Serra das Araras, município de Piraí- RJ, quando um evento de chuvas intensas deflagrou uma série de deslizamentos que vitimaram milhares de pessoas (JONES, 1973). Em janeiro de 2010, na cidade de Angra dos Reis, os deslizamentos causaram dezenas de mortes na Praia do Bananal e no Morro do Carioca (DOURADO et al. 2013). O objetivo desse estudo é propor uma relação entre pluviosidade e movimentos de massa para a região sul fluminense, mais especificamente para os municípios de Barra Mansa, Piraí, Quatis, Resende e Volta Redonda. Pretende-se assim gerar subsídios Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 2 de 13

3 técnicos para a elaboração ou atualização de planos de ação e contingência por parte das defesas civis desses municípios e, consequentemente, evitar a perda de vidas humanas. 2. REFERENCIAL TEÓRICO Lumb (1975), em estudo pioneiro, analisou deslizamentos ocorridos em Hong Kong entre os anos de 1950 e Por meio de gráficos elaborados a partir de dados de precipitação acumulada de 15 dias e no dia do evento, foram determinadas zonas de intensidade de eventos, sendo essas classificadas em eventos isolados, eventos de pequeno porte, eventos severos e eventos desastrosos, de acordo com o número de processos deflagrados. No Brasil, Guidicini e Iwasa (1976) foram os primeiros autores a correlacionarem processos de movimentos de massa a índices pluviométricos, além de proporem o conceito de coeficiente de ciclo e de episódio que, respectivamente, expressam relações entre a precipitação acumulada e do dia do episódio com a média anual. Tatizana et al. (1987) analisaram 35 eventos registrados durante 30 anos na Serra do Mar, em Cubatão, e concluíram que a chuva acumulada de 4 dias é a que mais influencia na deflagração de processos de movimentação de massa da região. Essa relação pode ser representada pela envoltória de escorregamento, que constitui uma função exponencial entre a intensidade de chuva horária e a precipitação acumulada. Com base em 417 ocorrências entre os anos de 1988 a 2004, Castro (2006) estudou a influência da pluviosidade no desencadeamento de deslizamentos na cidade de Ouro Preto e concluiu que as chuvas acumuladas em cinco dias são as mais efetivas na deflagração de movimentos de massa na região. 3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A região de estudo está localizada no sul do estado do Rio de Janeiro, em uma microrregião denominada Vale do Paraíba Fluminense (Figura 1), geologicamente inserida no Orógeno Ribeira. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 3 de 13

4 Figura 1 - Mapa litológico e localização da área de estudo (Modificado de LEITE et al. 2004). De acordo com Leite et al. (2004), o embasamento é representado na região principalmente por ortognaisses e migmatitos paleoproterozóicos, atribuídos aos Complexos Quirino e Juiz de Fora, sobrepostos por gnaisses paraderivados intercalados a rochas calcissilicáticas e quartzitos meso a neoproterozóicos, que integram os Complexos Embu e Paraíba do Sul (Figura 1). Rochas granitoides ocorrem de forma intrusiva e estão associadas às diversas fases colisionais que deram origem ao Orógeno Ribeira. Depósitos sedimentares Cenozoicos da Formação Resende estão presentes principalmente nos municípios de Volta Redonda, Quatis e Resende, e são constituídos por conglomerados, arenitos e pelitos depositados em ambientes fluviais e aluviais, sob a forma de leques. As planícies e terraços aluviais do rio Paraíba do Sul estão em grande parte encobertas por Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 4 de 13

5 importantes depósitos colúvio-aluvionares inconsolidados, que podem ser observados principalmente nos municípios de Resende e Volta Redonda. Geomorfologicamente, a região de estudo está predominantemente posicionada na Depressão Interplanáltica do Paraíba do Sul (HEILBRON et al., 2007), formada predominantemente por morros esculpidos sobre rochas metamórficas pré-cambrianas e colinas de topos aplainados na região dominada pelos sedimentos cenozoicos da bacia de Resende (Figura 2). Relevos serranos, representados por feições de crista alinhada e elevações maiores que metros, estão associados à Serra da Mantiqueira e ocorrem na porção norte dos municípios de Quatis e Resende. Figura 2 - Modelo digital de elevação da área de estudo, elaborado com base em variáveis geomorfométricas da base TOPODATA (VALERIANO et al. 2009). De maneira geral, segundo Ramos et al. (2011), o manto de intemperismo da região é bem desenvolvido, caracterizado por latossolos e argissolos com horizonte B espesso e horizonte A incipiente, com pouca presença de matéria orgânica. Cambissolos, caracterizados por mantos de alteração pouco desenvolvidos e com horizonte B incipiente, estão presentes principalmente nas regiões de relevo movimentado e ocorre em maior extensão areal na porção norte do município de Resende, em uma região conhecida como Serra da Pedra Selada (Figura 3). Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 5 de 13

6 Figura 3 - Mapa de solos da área de estudo (Modificado de RAMOS et al. 2011). O clima da região é caracterizado como subtropical úmido, com temperaturas médias da ordem de 21ºC (SANTOS et al., 2010). De acordo com Pinto et al. (2011), o volume médio anual de chuvas é cerca de mm na maior parte da área de estudo, exceto na região da Serra Pedra Selada aonde, por influência da Serra da Mantiqueira, o volume pluviométrico anual chega a ultrapassar os mm (Figura 4). A estação das chuvas se concentra de dezembro a março, meses nos quais há precipitação de cerca de 60% do volume médio anual de chuvas da região. Figura 4 - Mapa de isoietas da área estudada e localização das estações pluviométricas cujas informações foram utilizadas nesse estudo (Modificado de PINTO et al. 2011). Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 6 de 13

7 4. DESCRIÇÃO DO MÉTODO A elaboração desse trabalho consistiu em 3 etapas: i) levantamento e organização de informações relacionadas aos processos de movimentos de massa ocorridos na região; ii) levantamento dos dados pluviométricos locais; iii) análise da correlação entre pluviosidade e movimentos de massa. As informações relacionadas aos movimentos de massa ocorridos na região foram obtidas por meio de observações em campo e busca de artigos publicados nos principais meios de comunicação locais. Nessa etapa, para garantir a representatividade da correlação entre chuvas e movimentos de massa, foi feita a consistência dos dados e seleção apenas dos registros de processos naturais, associados à temporada de chuvas da região, que ocorre entre os meses de dezembro a março. Desta forma, movimentos de massa induzidos por intervenções antrópicas, e registrados fora dos meses chuvosos não foram considerados na análise. Em função da limitação de disponibilidade de informações confiáveis anteriores ao ano de 2007, os resultados dessa pesquisa foram obtidos por meio de registros de movimentos de massa ocorridos de 2007 a 2016, além do desastre ocorrido na Serra das Araras em 1967, que apresenta boa fonte documental. Esses registros foram organizados em um banco de dados contendo informações de data, localização e, quando possível, horário da ocorrência e tipo de processo de movimento de massa deflagrado. Os dados pluviométricos utilizados para a elaboração do trabalho são provenientes de 6 estações pluviométricas (Figura 4 e Tabela 1), selecionadas em função da qualidade dos registros disponíveis e da proximidade em relação às ocorrências de movimentos de massa utilizadas para análise.. De posse das informações relacionadas aos movimentos de massa e precipitação, foram calculados os valores acumulados de chuva de 2 a 10 dias, utilizados posteriormente para a elaboração de diagramas de dispersão similares ao proposto por Tatizana et al. (1987), que correlacionam a quantidade de chuva acumulada e a pluviosidade do primeiro dia após o período acumulado. Dessa forma, o número de dias de chuva que mais influencia no desencadeamento de movimentos de massa é obtido por meio do gráfico que apresenta a linha de tendência que melhor define a separação entre os pontos com e sem registro de movimentos de massa. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 7 de 13

8 Tabela 1 - Relação das estações pluviométricas cujos registros foram utilizados para a elaboração desse estudo. Código estação Localização (UTM) Entidade responsável Entidade Operadora / Light Light / Agência Nacional de Águas (ANA) Cia. de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) / Furnas Furnas / Furnas Furnas / Agência Nacional de Águas (ANA) Cia. de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) / Light Light Para classificação dos movimentos de massa em esparsos ou generalizados, foi adotado o critério proposto por Castro (2006), o qual define os eventos com apenas uma ocorrência de movimentos de massa como esparsos e eventos com mais de uma ocorrência como generalizados. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO As cicatrizes de movimentos de massa recentes observadas em campo indicam que na região predominam ocorrências de deslizamentos planares rasos, deflagrados principalmente nos horizontes superficiais dos perfis de latossolo presentes nos terrenos graníticos e gnaissicos (Figura 5). Deslizamentos complexos, que apresentam características de processos planares e rotacionais, ocorrem de maneira menos frequente e parecem estar relacionados a taludes de corte, nos quais são expostos e desconfinados espessos perfis de latossolo, argissolo ou maciços rochosos fragmentados (Figura 6). Nota-se a tendência de aumento do número de cicatrizes de deslizamentos em direção à porção norte da área de estudo, o que é esperado e provavelmente se deve ao alto índice pluviométrico anual (Figura 4) e ao predomínio de feições de relevo formadas por vertentes de alta declividade (Figura 2). Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 8 de 13

9 Figura 5. Cicatrizes recentes de deslizamentos planares rasos, deflagrados na porção superior da encosta. Figura 6. Deslizamentos complexos desenvolvidos em maciço rochoso fragmentado, encoberto por delgada camada de solo (esquerda) e em perfil de latossolo (direita). Dentre os diagramas elaborados por meio dos dados de chuva acumulada de 2 a 10 dias, o que apresentou melhor tendência de separação entre os eventos com e sem registro de movimentos de massa foi o de 4 dias (Figura 7). Nesse gráfico, é possível observar duas tendências de organização dos registros de movimentos de massa, que na verdade representam os eventos esparsos e generalizados. A linha de tendência que melhor representa a pluviosidade mínima necessária para deflagrar deslizamentos esparsos é do tipo exponencial e apresentou coeficiente de determinação (R²) 0,9753 e é expressa pela equação: PD=221,04 e -0,061PA (1) Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 9 de 13

10 Onde PD é a precipitação no dia do evento e PA a precipitação acumulada em 4 dias anteriores à deflagração do processo de movimento de massa. Para o início do desencadeamento de deslizamentos generalizados, a curva exponencial que apresentou o melhor coeficiente de determinação (R² = 0,9919) é representada pela equação: PD=300,8 e -0,027PA (2) De maneira geral, como pode ser observado na figura 13, acumulados de chuva a partir de 30 mm em 4 dias se mostram suficientes para deflagrar movimentos de massa esparsos em dias com precipitações entre 20 e 40 mm. Entretanto, precipitações diárias entre 40 e 60 mm podem causar deslizamentos mesmo com precipitações acumuladas em 4 dias inferiores a 10 mm. Esses resultados evidenciam que os movimentos de massa nem sempre são deflagrados por chuvas contínuas e acumuladas em diversos dias, mas também por chuvas torrenciais, caracterizadas por intensa precipitação em curto espaço de tempo. Figura 7 - Diagrama de dispersão entre precipitação acumulada em 4 dias e precipitação no dia do evento. As curvas de tendência representam a pluviosidade mínima necessária para desencadear deslizamentos esparsos e generalizados. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 10 de 13

11 A influência dos acumulados de chuva se mostrou fundamental principalmente para o desencadeamento de deslizamentos generalizados. Precipitações a partir de 50 mm em 4 dias desencadearam movimentos de massa em dias com pluviosidade em torno de 80 a 100 mm. No entanto, para precipitações acumuladas acima de 100 mm em 4 dias, esses processos podem ocorrer mesmo em dias com cerca de 30 mm de chuva. O evento catastrófico que ocorreu na Serra das Araras em janeiro de 1967 mostrou maior relação com eventos de chuva extrema em 24 horas do que com precipitações acumuladas em vários dias. Nesse caso, os movimentos de massa foram deflagrados por cerca de 225 mm de chuva em 24 horas, enquanto o acumulado de chuvas de 4 dias era menor que 20 mm. 6. CONCLUSÕES/CONSIDERAÇÕES FINAIS Em termos gerais, os resultados do trabalho indicam estreita relação entre acumulados de chuva em 4 dias e o desencadeamento de processos de movimento de massa. Entretanto, as chuvas torrenciais, cuja precipitação é intensa e normalmente restrita a pequenas áreas, também devem ser consideradas como importantes deflagradores de movimentos de massa, especialmente quando ultrapassam os 40 mm em 24 horas. As equações de correlação propostas podem ser utilizadas pelos órgãos de monitoramento e defesa civil juntamente com o acompanhamento da evolução da precipitação, a fim de orientar a tomada de decisões antecipadamente à ocorrência de desastres provocados por movimentos de massa. Além disso, esse estudo pode se prestar como embasamento técnico para e elaboração, complementação ou atualização dos planos de contingência desenvolvidos pelas entidades de defesa civil. Por fim, cabe ressaltar a importância da criação de bancos de dados que possam reunir informações relacionadas aos processos de movimentos de massa ocorridos em uma determinada região, para que assim estudos como esse possam ser continuamente atualizados e aprimorados, tornando a relação entre chuvas e movimentos de massa cada vez mais condizente com a realidade. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 11 de 13

12 REFERÊNCIAS CASTRO, J. M. G. Pluviosidade e Movimentos de Massa nas Encostas de Ouro Preto. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Ouro Preto, p. DOURADO, F. et al. O Megadesastre da Região Serrana do Rio de Janeiro as Causas do Evento, os Mecanismos dos Movimentos de Massa e a Distribuição Espacial dos Investimentos de Reconstrução no Pós-Desastre. Anuário do Instituto de Geociências UFRJ, Vol. 34, n. 2, p GUIDICINI, G. E IWASA, O. Y. Ensaio de Correlação entre Pluviosidade e Escorregamentos em Meio Tropical Úmido. Simpósio Landslides and Others Mass Movements. Praga: IAEG, HEILBRON, M. et al. Geologia da Folha Volta Redonda - SF.23-Z-A-V, escala 1: : nota explicativa integrada com Santa Rita do Jacutinga, Barra do Piraí, Angra dos Reis. Rio de Janeiro/São Paulo: UERJ/CPRM, p. Disponível em: < Acesso em: 14/02/2017. JONES, F. O. Landsildes of Rio de Janeiro and Serra das Araras Escarpment, Brazil. Geological Survey Professional Paper, n LEITE, C. A. S. et al. Folha SF-23 Rio de Janeiro, In: Schobbenhaus, C., et al. (eds.). Carta Geológica do Brasil ao Milionésimo, Sistema de Informações Geográficas. Prgrama Geologia do Brasil. CPRM, Brasília CD-ROM. LUMB, P. Slope Failures in Hong Kong, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, London, Vol. 8, p PINTO, E.J. et al. (Coords.). Atlas Pluviométrico do Brasil: isoietas mensais, isoietas trimestrais, isoietas anuais, meses mais secos, meses mais chuvosos, trimestres mais secos, trimestres mais chuvosos. Brasília, CPRM. 1 DVD. Escala 1.5: Sistema de Informação Geográfica-SIG - versão atualizada em novembro/2011; Programa Geologia do Brasil; Levantamento da Geodiversidade. Disponível em: Acesso em: 14/02/2017. RAMOS, D. P. et al. Estudo de Favorabilidade das Terras do Estado do Rio de Janeiro a Múltiplos Usos na Escala de 1: Secretaria de Estado do Meio Ambiente, Disponível em: acao_relatorio_final.pdf. Acessado em: 14/02/2017. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 12 de 13

13 SANTOS, A. C. et al. Gênese e Classificação de Solos numa Topossequência no Ambiente de Mar de Morros do Médio Vale do Paraíba do Sul, RJ. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Vol. 34, n. 4, p TATIZANA, C. et al. Análise de Correlação entre Chuvas e Escorregamentos Serra do Mar, Município de Cubatão. V Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, v. 2, p São Paulo. ABGE. VALERIANO, M. M. et al. Topodata: desenvolvimento da primeira versão do banco de dados geomorfométricos locais em cobertura nacional. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, RN. Anais..., São José dos Campos, SP : INPE, v. CD- ROM. p Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN Ed. Especial Junho de página 13 de 13