ANÁLISE DO PROCESSO DE EROSÃO MARGINAL NO BAIXO SÃO FRANCISCO SERGIPANO

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1 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 1 ANÁLISE DO PROCESSO DE EROSÃO MARGINAL NO BAIXO SÃO FRANCISCO SERGIPANO CASADO, A.P.B. (1) ; HOLANDA, F.S.R. (2) ; FONTES, L.C.S. (1) *; FILHO, F.A.A.G. (3) ; André Moura SANTOS, A.M. (3) ; (1) Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente pela Universidade Federal de Sergipe. apbcasado@bol.com.br; (2) Professor da Universidade Federal de Sergipe - Departamento de Engenharia Agronômica, São Cristóvão Sergipe. fholanda@infonet.com.br ; (3) Bolsista de IC/PIBIC/CNPq. RESUMO Este trabalho teve como objetivos quantificar as taxas erosivas da margem do rio São Francisco no Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba SE, estudando as causas do processo e identificar as mudanças ocorridas nas barras arenosas e ilhas próximas à área monitorada. Para a quantificação das taxas erosivas foram utilizados os métodos dos pinos e das estacas. Para a identificação das mudanças ocorridas nas barras arenosas e ilhas foi feito um estudo comparativo entre séries de fotos aéreas e mapas topográficos. As taxas anuais de erosão variaram de 4,45 à 47,30 metros, nos pontos onde o levantamento foi realizado. Além dos dados que demostram o avanço do processo erosivo, as velocidades do crescimento das barras arenosas e ilhas, tem se apresentado também como indicativos de que o processo é muito rápido em grande parte da margem direita do Baixo São Francisco. Palavras-Chave: erosão marginal, sedimentação, degradação ambiental. ABSTRACT ANALYSIS OF THE BANK EROSION IN THE LOW SAN FRANCISCO SERGIPANO This research was developed in order to quantify the bank erosion rates, besides studying the causes of the process and identifying the changes occurred of the sandy strat and islands next to the monitored areas. The pin and pegs methods were used as a technique to the measurement of the erosive rate. Comparatives studies, involving photos and topographic maps were done toward the identification of the changes in the sandy strat which behaves like small islands. In the surveyed sites the rates of bank erosion varied from 4,45 meter to 47,30 meters. Beyond the presented data which show the increase of the rate erosion, the speed of the of the sandy strat and islands growth has been recognized as another feature which indicate the current fast bank erosion process in the left margin of the Low São Francisco River. Key Words: bank erosion, sedimentation, San Francisco River. INTRODUÇÃO Alterações na regime fluvial de um rio implicam, muitas vezes, em quebra do equilíbrio dinâmico do mesmo. Por sua vez, uma das formas que o rio encontra para retornar ao equilíbrio refere-se à intensa erosão das margens, assim como à mudança da topografia do seu leito. A erosão marginal, como componente da erosão fluvial, é aquela que destrói as margens dos rios, desempenhando um importante papel no controle da largura do canal dos mesmos. Este tipo de erosão contribui significativamente no incremento da carga de fundo dos rios, e provoca destruição progressiva da área marginal desvalorizando os terrenos ribeirinhos e limitando o seu uso adequado (Thorne, 1981). Esse processo ocorre devido à remoção dos materiais do barranco pela ação fluvial correntes, ondas ou por forças de origem externa

2 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 2 precipitação pluviométrica. A denominação de barranco é usada em quase todo o Brasil para as margens de um rio que apresentam certa altura (Ross, 1992). A erosão marginal pode também ser desencadeada pelas atividades humanas, tais como obras de engenharia como a construção de reservatórios e canalizações, a substituição da mata ciliar por terras cultivadas, o avanço do processo de urbanização e a exploração de alúvios (Guerra e Cunha, 1996). Segundo Hooke (1979), a evolução do processo de erosão marginal é rápido, o que acentua a importância do estudo na interpretação da mudança da paisagem, bem como o conhecimento das taxas de erosão marginal que são de grande valor na investigação dos efeitos das atividades humanas na mudança da forma do canal e uma predição, em pouco tempo, da erosão e o planejamento para o seu controle. Além disso, de acordo com Casado (2000), a quantificação do processo erosivo se constitui em uma ferramenta indispensável para a realização de um diagnóstico de problemas ambientais, bem como serve de subsídio para a elaboração de políticas que visam resolver ou mesmo minimizar tais problemas. Na área do Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba Baixo São Francisco Sergipano o problema da erosão marginal tem gerado uma crescente diminuição das áreas de produção dos lotes do Perímetro, acarretando grandes perdas para os agricultores, comprometimento das obras civis e além disso tem contribuído para o assoreamento do rio. OBJETIVOS Os objetivos deste trabalho foram quantificar as taxas de recuo da margem direita do rio São Francisco no trecho, como extensão de 11 Km, que compreende o Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba, no período de janeiro de 1999 a julho de 2000, avaliando as possíveis causas do processo, além de identificar as mudanças ocorridas na geometria e de posição das barras arenosas e ilhas localizadas próximas à área monitorada. MATERIAL E MÉTODOS Caracterização da Área de Estudo A área de estudo compreende um trecho da margem direita do rio São Francisco, com extensão de 11 Km, localizada na área do Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba, à aproximadamente 75 Km da sua foz, que abrange terras dos Municípios de Propriá, Neópolis e Japoatã no Estado de Sergipe (Figura 1). Caracterização dos Métodos Na margem direita do rio São Francisco, na faixa que compreende o Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba, foram selecionadas três áreas seções A, B e C onde foram instalados os ensaios para monitoramento do processo erosivo. Além das taxas de erosão mensal e anual, foram analisadas nessas seções a composição granulométrica, a coesão do material que compõem a margem, a altura do barranco, o volume de material erodido, como também os dados climáticos e hidrológicos da região. Para a quantificação das taxas erosivas em cada seção, foram utilizados os métodos dos pinos e das estacas e para a identificação e descrição do processo erosivo, o método das perfilagens sucessivas. O método dos pinos, utilizado primeiramente por Wolman (1959), consiste na inserção de pinos metálicos na face da margem do rio, objetivando medir o valor da erosão através da superfície de exposição dos pinos. A magnitude da erosão após cada medição foi calculada mediante a seguinte fórmula, utilizado anteriormente por Fernandez (1996): Em = (L 1 - L 0 )/t

3 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 3 Onde Em é a magnitude da erosão (cm/mês), L 1 é o comprimento do pino exposto pela erosão (cm), L 0 é o comprimento do pino deixado exposto após cada levantamento (cm) e t é o tempo transcorrido em meses entre cada campanha de campo. FIGURA 1: Localização do Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba no Baixo São Francisco Sergipano. (Fonte: CODEVASF, 1997, modificado) A erosão média calculada para cada seção monitorada, após cada medição, foi a resultante da somatória dos recuos registrados dividido pelo número total de pinos instalados. O método das estacas (Hughes, 1977), consiste na colocação de estacas de madeira na superfície do barranco, sendo uma primeira linha de estacas enterradas a uma distância de 3,0 (três) metros e uma segunda linha a 6,0 (seis) metros de distância da borda do barranco. Assim, o recuo é medido a partir das estacas com uma trena, e a taxa de erosão é calculada a partir da média do recuo de cada estaca. A altura e geometria do barranco foram obtidos através do método de campo das perfilagens sucessivas (Hudson, 1981), que consiste no levantamento de perfis nas margens monitoradas, com o auxílio de duas réguas portáteis colocadas, no momento da medição, uma em posição horizontal e outra em posição vertical para ilustrar a evolução progressiva de seus perfis (Figuras 2 e 3).

4 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 4 FIGURA 2: Perfil do barranco nas seções monitoradas, aspecto antes do desmoronamento. FIGURA 3: Perfil do barranco nas seções monitoradas, aspecto após o desmoronamento. As propriedades mecânicas do barranco tais como a composição granulométrica do material que compõem a margem e a coesão do mesmo, foram determinadas através do ensaio de granulometria, segundo a Norma Brasileira NBR 7181 (ABNT, 1984), e o ensaio de resistência ao cisalhamento direto em solos, seguindo o procedimento do Método de Ensaio MSL-15 (CESP, 1986). As características hidrológicas consideradas foram a variação de cota e vazão do rio São Francisco e a característica levantada foi a velocidade do fluxo nas proximidade das seções instrumentadas. Os dados de cota, vazão e precipitação pluviométrica foram coletados na

5 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 5 estação climatológica da Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco CODEVASF 4ª SR, localizada na área estudada. A medição das velocidades do fluxo próximo à margem estudada foi realizada com o uso do molinete, o qual é posto em movimento por ação da velocidade da água e o número de rotações dada pelo aparelho é também função da velocidade da água. O molinete utilizado foi do tipo fluviométrico IH, modelo MLN-6 com faixa de medição de 0,1 a 3,00 m/s. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com 03 (três) tratamentos e 04 (quatro) repetições, ou seja, cada seção seção A, B e C (Figura 4) se constituiu em um bloco e cada bloco recebeu os mesmos tratamentos métodos dos pinos, estacas e perfilagens sucessivas. A extensão lateral de cada seção foi de 12 (doze) metros e a distância entre os pinos instalados foi condicionada pela estratificação do perfil do solo (Figura 5). Predominam na área de estudo solos do tipo NEOSOLOS FLÚVICOS (Holanda, 2000) que são solos derivados de sedimentos aluviais com horizonte A assente sobre horizonte C constituído de camadas estratificadas, sem relação pedogenética entre si (EMBRAPA, 1999). O número de pinos e estacas instalados em cada seção foi de 12 (doze) pinos e 08 (oito) estacas. Para a identificação das mudanças ocorridas na geometria e de posição das barras arenosas e ilhas entre os anos de 1962 e 2000 foi feito um estudo comparativo entre séries de fotos aéreas e mapas topográficos da área monitorada, com o emprego de técnicas de interpretação fotogeológica. RESULTADOS E DISCUSSÕES Taxas de Erosão na Margem Direita do Rio São Francisco A distribuição das taxas de erosão marginal podem variar notadamente de um ponto para outro da margem porque as características morfológicas e sedimentológicas do barranco podem variar e além disso, quase sempre, a ação das ondas e das correntes não são iguais em toda a extensão de uma margem. Em partes da margem em que as correntes batem perpendicularmente são originados grandes desmoronamentos, provocando o rápido recuo da linha de margem. Quando a corrente é paralela à margem, predominam os pequenos desmoronamentos, gerando recuos menores. Na área estudada, as taxas de erosão marginal acumulada, no período de abrangência da coleta de dados, foram de 8,30 metros na seção A; 47,30 metros na seção B e 4,45 metros na seção C. Comparando os dados apresentados na Tabela 1, observa-se que a seção B foi aquela que apresentou maior taxa de erosão anual justificada também pela sua maior altura média do barranco (Tabela 1). Diferentemente, a seção C foi a que apresentou menores taxas de erosão, sendo esta a seção de menor altura do barranco e que possui as menores porcentagens de material arenoso na composição de suas camadas, e maiores porcentagens de material argilosiltoso, apresentando uma elevada porcentagem desse material nas camadas inferiores dificultando a erosão marginal.

6 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 6 FIGURA 5: Perfil estratigráfico vertical do talude marginal na Seção B (Perímetro Irrigado Cotinguiba/Pindoba) constituído por sedimentos de planície aluvial do rio São Francisco. Para os estudos dos fatores hidrológicos do rio que interferem no processo erosivo, foram considerados a cota média mensal, a amplitude máxima da cota em cada mês, a vazão média mensal e a velocidade do fluxo próximo às seções monitoradas. Dentre estes, a velocidade do fluxo próxima ás seções monitoradas foi o fator que, possivelmente, mais influenciou nas taxas erosivas.

7 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 7 TABELA 2: Características morfológicas das seções monitoradas. Seção Altura Média Camadas Silte+Argila Areia Média + do Barranco (m) (%) Fina (%) A 15,90 84,10 A 5,21 C1 87,78 12,05 C2 33,42 66,54 C3 0,53 99,30 A 90,14 9,71 B 6,36 C1 6,91 93,06 C2 11,07 88,93 C3 0,97 95,31 A 96,95 3,04 C 3,91 C1 14,55 85,44 C2 11,21 88,79 C3 80,58 18,98 A velocidade do fluxo nas proximidades da margem estudada foi de 0,543 m/s a 5,0 metros de distância da margem, essa velocidade é superior a velocidade mínima de arraste de partículas com diâmetro de até 0,42 milímetros (Gilbert citado por Christofoletti, 1981) correspondente ao material arenoso que é o que compõem a maior parte da margem estudada. Estes dados informam sobre a grande influência da velocidade na retirada do material do barranco e, consequentemente, sua influência no processo erosivo. Associado a velocidade do fluxo próximo a margem também influencia no processo erosivo a direção predominante do vento que coincide com o sentido da corrente do rio sudeste (SE). O vento é também um fator importante na formação de ondas que provocam o solapamento progressivo dos barrancos e conseqüente desmoronamento da suas partes superiores. Evolução espacial da erosão marginal A analise da evolução histórica das mudanças das linhas de margens do canal principal e das ilhas e barras situadas na faixa correspondente ao Perímetro Irrigado Cotinguiba- Pindoba foi realizado através do estudo comparativo entre fotos aéreas 1: e mapas topográficos 1: correspondentes ao período O acompanhamento das mudanças morfológicas em planta do canal fluvial demonstrou que no trecho considerado ocorreu uma inversão do processo dominante na margem direita.. Na década de 60, predominava a sedimentação, resultando na formação de uma ilha anexada à margem (Ilha 1 na Figura 6) e de barras arenosas emersas. Esta ilha e as barras desaparecem entre 1962 e 1976, uma vez que não constam da planta topográfica elaborada em 1976 para a construção do dique de proteção contra enchentes como parte do projeto de implantação do Perímetro Irrigado. O fato indica que o trecho passou a ser palco da atuação de processos erosivos, provavelmente acompanhado da migração da linha de talvegue que aos poucos foi se aproximando da margem sul (direita), concomitante ao maior assoreamento na margem esquerda, onde se situa a barra do Rio Itiuba.

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9 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 9 As fotos seguintes mostram que, na seqüência, a própria margem do canal principal passou a ser erodida e a conseqüência do seu recuo foi a acentuação da geometria côncava neste trecho (Figura 7). A partir daí, a erosão passou a ocorrer de forma acelerada.

10 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 10 Apesar do processo erosivo só ter despertado a atenção dos técnicos da Codevasf que atuam no Perímetro Irrigado a partir do momento em que passou a ameaçar a integridade do dique de contenção contra cheias, fica evidente pelo exposto acima que o desencadeamento do mesmo é anterior à implantação do Perímetro Irrigado. Entre 1980 e 1987 cerca de metros ao longo da margem sofreram intensa erosão, resultando na destruição completa do trecho correspondente do dique de contenção. Um novo dique foi construído distante em média 100 metros do primeiro (Figura 7). Considerando o período constatou-se que foram erodidos cerca de 600 metros no ponto mais critico, sendo 350 metros correspondentes à ilha 1 (largura variável entre 150 a 370 metros) e 250 metros do recuo da margem do rio propriamente dita. O mais provável é que este processo irá prosseguir, com um ritmo irregular e tornar-se difícil predizer até que ponto chegará o recuo da margem, existindo um forte risco de destruição do restante do dique de proteção do Perímetro Irrigado e de perda de novas áreas agrícolas. Os resultados alcançados nesta etapa da pesquisa demonstraram a necessidade de se prosseguir na análise da evolução da morfologia do canal, através da série histórica de fotos aéreas, mapas e imagens de satélite, estendendo a investigação ao estudo da distribuição espacial e das causas dos focos de erosão marginal presentes no trecho entre a cidade de Própria e a foz do rio e ao estabelecimento das relações com as variáveis hidrológicas. Neste caso deverá ser considerada a influência das enchentes na fase anterior ao inicio das operações da usina hidrelétrica de Xingó, situada a montante do trecho estudado, e as alterações produzidas após o controle da vazão do rio, com a conseqüente eliminação das cheias e a redução da carga sedimentar transportada. Espera-se que estes objetivos sejam alcançados após a conclusão do projeto de pesquisa Estudo do Processo Erosivo nas Margens do Rio São Francisco incluído no âmbito do Projeto São Francisco (ANA/GEF/PNUMA/OEA) e executado pela equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Agronômica da Universidade Federal de Sergipe. CONCLUSÕES O método dos pinos mostrou falhas na quantificação do processo erosivo quando ocorriam grandes desmoronamentos. Através dos resultados obtidos pode-se concluir que maiores porcentagens de material arenoso e menores porcentagens de silte e argila na composição das camadas que compõem a face da margem provocam maior recuo da margem e que a altura do barranco também é um fator importante na avaliação das taxas erosivas, onde as maiores alturas correspondem a maiores taxas de erosão. Além disso, as mudanças de geometria e de posição das ilhas e barras arenosas indicam que o trecho estudado passou a ser palco da atuação de processos erosivos, provavelmente acompanhado da migração da linha de talvegue que aos poucos foi se aproximando da margem sul (direita), concomitante ao maior assoreamento na margem esquerda, onde se situa a barra do Rio Itiuba. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Solo análise granulométrica (NBR 7181). Rio de Janeiro: ABNT, p. CASADO, Ana Patrícia Barretto. Estudo do processo erosivo na margem direita do rio São Francisco (perímetro irrigado Cotinguiba/Pindoba Baixo São Francisco Sergipano). Aracaju: Universidade Federal de Sergipe, Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente). 108 p. CESP Companhia Energética de São Paulo. Ensaio de cisalhamento direto em solos (método de ensaio MSL-15). Ilha Solteira: CESP, p.

11 Goiânia (GO), 03 a 06 de maio de 2001 Pag 11 CHRISTOFOLETTI, Antônio. Geomorfologia fluvial o canal fluvial. São Paulo: Edgard Blucher, p. v.1. CODEVASF. Área de atuação da CODEVASF. Aracaju: CODEVASF, (Mapa).. Levantamento topobatimétrico cadastral de trechos erodidos ao longo da margem do rio São Francisco no perímetro irrigado Cotinguiba/Pindoba. Aracaju: CODEVASF, dez, v. EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solo. Brasília: EMBRAPA p. FERNANDEZ, Oscar V. Q. O método dos pinos na quantificação da erosão marginal em rios reservatórios. In: Simpósio Nacional de Geomorfologia , Uberlândia. Anais... Uberlândia: Universidade Federal de Uberlândia, p GUERRA, A. J. T., CUNHA, S. B. Degradação ambiental. In: Geomorfologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, p HOLANDA, F. S. R. Estudo integrado do vale do São Francisco Sergipano: região de tabuleiros costeiros e pediplano sertanejo pedologia. Aracaju: CODEVASF/NESA, p. (no Prelo). HOOKE, J. M. An analalysis of the processes of river bank erosion. Journal of Hydrology, v. 42, p HUDSON, N. A field technique to directly measure river bank erosion. Canadian Journal Earth Science, v.19, p HUGHES, D. J. Rates of erosion on meanderarcs. In: River channel changes. John Wiley and Sons, Ins. 1977, p ROSS, Jurandyr Luciano Snaches. O registro cartográfico dos fatos geomorfológicos e a questão da taxonomia do relevo. Revista do Departamento de Geografia. Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas/USP, n. 6, p THORNE, Colin R., TOVEY, N. Keith. Stability of composite river banks. Earh Surface Processes and Landformas, v. 6, p WOLMAN, M. G. Factors influencing erosion of a cohesive river bank. American Journal Science. 257, p