Erosão e assoreamento em áreas urbanas

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1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária PHD2537 Águas em Ambientes Urbanos Erosão e assoreamento em áreas urbanas Paula Flumian Soubhia Uriel Cardoso Bianchini

2 Conceitos Fundamentais Processos Erosivos Erosão é o processo de desagregação e remoção de partículas do solo ou de fragmentos e partículas de rochas, pela ação combinada da gravidade com a água, vento, gelo e/ou organismos (plantas e animais) (IPT 1989). A erosão pode ser natural ou geológica, que se desenvolve em condições de equilíbrio com a formação do solo; e acelerada ou antrópica, cuja intensidade é superior à da formação do solo, não permitindo a sua recuperação natural. A erosão acelerada pode ser de dois tipos: erosão laminar, ou em lençol, quando causada por escoamento difuso das águas das chuvas, resultando na remoção progressiva dos horizontes superficiais do solo ; e erosão linear, quando causada por concentração das linhas de fluxo das águas de escoamento superficial, resultando em incisões na superfície do terreno na forma de sulcos, ravinas e boçorocas e solapamento de margens de canal. A erosão laminar é dificilmente perceptível, porém é evidenciada pela tonalidade mais clara dos solos, exposição de raízes e queda da produtividade agrícola. É determinada a partir de cálculos, segundo a Equação Universal de Perdas de Solo (USLE), levando em conta os índices: erosividade da chuva, erodibilidade, comprimento de rampa, declividade do terreno, fator uso e das feições lineares, os sulcos são pouco profundos (inferiores a 50 cm) e podem ser mais facilmente corrigidos por meio da melhoria do manejo do solo. Este tipo de erosão está geralmente associado a áreas rurais e ocorre sob a forma de áreas de concentração, sendo induzidas pelos seguintes fatores: a) manejo agrícola inadequado em áreas de cultura, sem a adoção de práticas conservacionistas, como o simples plantio sem obedecer às curvas de nível e sem a implantação de terraços e canais escoadouros vegetados; solos preparados de forma inadequada e culturas de má cobertura, além de outras situações. Normalmente ocorre a formação de sulcos de forma generalizada em toda a vertente, sendo comum a evolução para ravinas e boçorocas nos pontos de concentração do escoamento superficial; b) modificação do escoamento das águas pluviais condicionado por trilhas de gado, carreadores, cercas, divisas antigas e áreas de empréstimo, que aduzem e concentram as águas pluviais. As ravinas são feições de maior porte, profundidade variável, de forma alongada e não

3 atingem o nível d água subterrânea, onde atuam mecanismos de desprendimento de material dos taludes laterais e transporte de partículas do solo. As boçorocas têm dimensões superiores às ravinas e são geralmente ramificadas. No mecanismo de desenvolvimento desta feição atuam tanto a ação da água de escoamento superficial quanto os fluxos d água sub-superficiais, por meio do fenômeno de piping (erosão interna que provoca o carreamento de partículas do interior do solo, formando tubos vazios, que provocam colapsos e escorregamentos laterais do terreno, alargando a boçoroca). Ocorrem principalmente em cabeceiras de drenagens, onde há uma convergência e concentração natural dos fluxos d água superficiais e subterrâneos de água, favorecendo o desenvolvimento de processos que caracterizam as boçorocas. Quanto à indução do processo, as ravinas e boçorocas podem ser classificadas em urbanas e rurais. As ravinas e boçorocas urbanas estão associadas principalmente ao processo desorganizado de urbanização que concentra-se, em geral, nas áreas periféricas das cidades. A maioria das erosões que se desenvolvem nas áreas urbanas é causada pelo lançamento de águas de chuva e esgoto, diretamente ou pelo arruamento. Dependendo das características do terreno e das condições de infra-estrutura local, o

4 escoamento superficial tem capacidade para provocar o desenvolvimento de processos erosivos de grande porte, causando sérios prejuízos ao ambiente urbano. Com a evolução da erosão e o aprofundamento do talude, dá-se o afloramento da água subterrânea no fundo e nas paredes da boçoroca; assim, o processo erosivo torna-se ainda mais complexo e acelerado, caracterizando abatimentos bruscos do terreno em áreas descalçadas por erosão interna (piping). Quando as águas são conduzidas por sistemas de captação apropriados, normalmente o problema tem origem no ponto de lançamento das águas, sendo comum o mau dimensionamento e falta de conservação das obras terminais de dissipação. O problema agrava-se em função da necessidade de sistemas de drenagem para o lançamento das águas pluviais e servidas nos cursos d água próximos às zonas urbanas, que não comportam um grande incremento de vazão, sofrendo rápido entalhamento e alargamento do leito. Os incrementos brutais das vazões, por ocasião das chuvas, aliando-se às variações do nível freático, conferem ao processo erosivo remontante uma dinâmica acelerada. Tais fenômenos, que se desenvolvem em área urbanizada, colocam em risco a segurança e os recursos econômicos da população local. As ravinas e boçorocas rurais (desenvolvidas nas áreas agrícolas, campos abandonados, pastagens e associadas às redes viárias) são causadas pelo desmatamento e manejo inadequado do solo, que acabam por modificar o regime hídrico regional, agindo diretamente na dinâmica dos processos erosivos. As ravinas e boçorocas rurais desenvolvem-se em decorrência de intervenções antrópicas inadequadas e por reativação das cabeceiras de drenagem. As erosões associadas às intervenções antrópicas são induzidas e catalisadas pela implantação de obras civis na área rural, principalmente rodovias e ferrovias. As rodovias sem coberturas de proteção de seu leito e sem sistemas de drenagem adequados constituem, de início, áreas favoráveis para a instalação dos processos erosivos e, com a evolução dos mesmos, tornam-se ameaçadas por eles.

5 A ausência de bueiros e dissipadores nas porções terminais do sistema de drenagem, que nem sempre comportam o incremento da vazão imposta pelas obras, faz com que ao receber um grande volume do escoamento superficial, ocorra o processo remontante das ravinas/boçorocas, colocando em risco determinados trechos do sistema viário. Muitas vezes as vias tiveram seu traçado modificado em função de tais erosões. As erosões formadas por reativação de cabeceira de drenagem resultam da alteração das condições hidrológicas das bacias de contribuição. Tais mudanças estão relacionadas diretamente ao desmatamento, muitas vezes com a retirada da mata ciliar e da vegetação em cabeceiras de drenagem. Assim, o solo fica desprotegido e exposto ao impacto das chuvas. Como conseqüência, tem-se o incremento substancial do escoamento superficial e diminuição da infiltração das águas pluviais. O desequilíbrio hidrológico que se instala provoca alterações importantes tanto no regime de vazão, quanto na variação da posição e dinâmica do lençol freático. Na busca de um novo perfil de equilíbrio, compatível com as mudanças regionais, o processo erosivo apresenta ciclos de evolução acelerada, condicionados por episódios de chuvas excepcionais. As boçorocas resultantes desse processo são de difícil contenção, principalmente pela grande extensão de área afetada, o que impõe a necessidade de tratamento da bacia de contribuição no sentido de diminuir o aporte das águas pluviais. Essas medidas geralmente vêm sendo tomadas na região, por meio da execução de terraços em nível e lagoas secas, que consistem em pequenos açudes para retenção e infiltração das águas pluviais, nas linhas de talvegue. O assoreamento é formado pelo material proveniente das erosões. A quantidade de material pode ser tão significativa que chega a constituir extensos bancos de areia (depósitos) ao longo dos cursos d água. Segundo IPT (1997c) o problema do assoreamento resulta nos seguintes impactos mais relevantes: a) diminuição do armazenamento de água nos reservatórios; b) colmatação total de pequenos lagos e açudes; c) obstrução de canais de cursos d água;

6 d) destruição dos habitats aquáticos; e) indução de turbidez, prejudicando o aproveitamento da água e reduzindo as atividades de fotossíntese; f) degradação da água para o consumo; g) prejuízo dos sistemas de distribuição de água; h) veiculação de poluentes como pesticidas, fertilizantes, herbicidas, etc; i) veiculação de bactérias e vírus; j) abrasão nas tubulações e nas partes internas das turbinas e bombas. IX ENES A busca por soluções para problemas de erosão e assoreamento em bacias hidrográficas foi o tema central do IX Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos (ENES), evento realizado de 25 a 29 de outubro de 2010, em Brasília (DF). O Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos reúne pesquisadores, técnicos, estudantes e gestores no auditório da Faculdade de Tecnologia da UnB para discutir temas relevantes para a solução de problemas decorrentes dos processos de erosão, transporte e deposição de sedimentos. Segundo JorgeWerneck Lima, pesquisador da Embrapa Cerrados coordenador do evento, o conhecimento do comportamento dos sedimentos de um rio pode contribuir, por exemplo, para a manutenção e a operação de hidrovias, estações de tratamento de água, usinas hidrelétricas, sistemas de captação e distribuição de água para irrigação e outros, além de ser um excelente indicador de impactos ambientais decorrentes de alterações nas bacias hidrográficas por conta da ação do homem. O evento é promovido pela Associação Brasileira de Recursos Hídricos (ABRH) e organizado pela Embrapa Cerrados - Unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) -, e pela Universidade de Brasília (UnB). O Encontro será composto por Sessões Técnicas, Mesas Redondas, Palestras e um Dia de Campo no rio São Bartolomeu, no qual serão demonstrados diversos métodos e equipamentos de medição de concentração e fluxo de sedimentos em rios. Dentre os vários assuntos discutidos estão: os impactos sociais, econômicos e ambientais dos sedimentos para diferentes setores da sociedade; a construção de grandes hidrelétricas no rio Madeira (Jirau e Santo Antônio); e as técnicas para conhecer e controlar os problemas de erosão em bacias hidrográficas rurais e urbanas. Ao final do Encontro, foi produzida uma Carta com as diretrizes para a área de sedimentos no Brasil, com indicação de áreas prioritárias de estudo, ações para minimizar problemas ocasionados pelo assoreamento e políticas de incentivo para o controle da erosão.

7 Assoreamento Nome técnico que se dá ao processo acelerado de deposição de sedimentos detríticos em uma área rebaixada (área de sedimentação). Do ponto de vista geológico a sedimentação é um processo natural, decorrente da erosão. No entanto sua aceleração, devido a fatores antrópicos, resulta em uma série de efeitos indesejáveis no meio ambiente. Reserva-se o termo assoreamento para a sedimentação acelerada por processos de ocupação do espaço geográfico pelo homem, com suas atividades decorrentes: desmatamento, pecuária, agricultura, mineração, urbanismo, etc. O processo de assoreamento numa bacia hidrográfica encontra-se intimamente relacionado aos processos erosivos, uma vez que são estes que fornecem os materiais que, ao serem transportados e depositados, darão origem ao assoreamento. Assoreamento e erosão são dois processos diretamente proporcionais na dinâmica de uma bacia hidrográfica: quando aumenta a erosão, haverá o consequente aumento do assoreamento em algum lugar a jusante na bacia hidrográfica. A erosão mais efetiva na produção do assoreamento, é a originada por processos onde atua a água, seja na forma de chuva, rios ou correntes litorâneas. Em regiões de clima muito frio, as geleiras exercem papel importante, seja diretamente devido ao deslocamento da massa de gelo, seja pela enorme quantidade de água produzida na época do degelo. O assoreamento ocorre em regiões rebaixadas como o fundo de vales, rios, mares ou qualquer outro lugar em que o nível de base da drenagem permita um processo deposicional. Em algumas regiões a erosão eólica é capaz de transportar enorme quantidade de material, normalmente areia fina. Este fenômeno poderá resultar no assoreamento de corpos hídricos. Como o assoreamento é uma consequência direta da erosão, para se observar se uma região está sujeita a assoreamento, basta que se observe a água das enxurradas e dos rios após as chuvas. Se for barrenta, amarela, é porque a região a montante está sendo muito erodida e as águas estão carregadas de sedimentos. Ao erodir um terreno a água da chuva leva a argila em suspensão, originando a cor amarelo ocre às águas. A quantidade e a granulometria do material transportado pelas águas depende de sua velocidade (energia) e de seu volume. Águas com pouca energia transportam material fino e as com muita velocidade transportam, além do material fino em suspensão, material grosseiro que é arrastado e desce aos saltos através do talvegue do rio.

8 À medida que a água perde energia, o material mais grosseiro começa a se assentar (depositar) na calha dos rios ou nos remansos dos meandros, dando origem a depósitos fluviais (em alguns locais formam-se praias fluviais). Materiais de Assoreamento Classe I - Sedimentos argilo-silto-arenosos, provenientes da erosão de terrenos por águas de chuva. Classe II - Entulho inerte areno-pedregoso, proveniente de obras de construção civil, demolições e pequenas reformas e desagregação de pavimentos urbanos. Classe III - Restos de madeiras, metais, vidros e plásticos e lixo urbano (papéis, papelão, plásticos, tecidos, vidros, pneus, móveis e outros utensílios, etc). Classes I e II = 95% Classe III = 5%. Consequências do Assoreamento Em lagos, lagoas, baías e golfos; a) Elevação do fundo do corpo hídrico, prejudicando a navegação e diminuindo a lâmina d'água, o que provoca seu maior aquecimento e menor capacidade de dissolver oxigênio. b) Alteração da circulação e dos fluxos das correntes internas, comprometendo a vegetação da orla (manguezais) e as zonas pesqueiras. c) Em área de manguezais o assoreamento altera a flutuação das marés pelo avanço da linha de orla, podendo muito rapidamente comprometer este importante ecossistema. d) O material fino em suspensão na coluna d água (turbidez) é uma barreira à penetração dos raios solares, prejudicando a biota que realiza fotossíntese e consequentemente diminuindo a taxa de oxigênio dissolvido na água.

9 Em rios; a) o carreamento intenso de sedimentos provoca a elevação topográfica do talvegue de córregos, rios e canais, originando inundações, que nada mais são do que o transbordamento da água para além de sua calha. b)este processo interfere na dinâmica hidráulica, provocando aumento da velocidade da corrente próxima a uma das margens, provocando sua erosão, deslocando o eixo do curso de água e dando início à construção de meandros, o que leva a uma maior deposição de material sedimentar na planície do rio, potencializando o problema das inundações. A simples retificação do curso do rio, somente desloca o problema para jusante. Como a retificação aumenta a velocidade da água, o material que ficaria depositado na planície passa a ser transportado diretamente para outro lugar. No caso do Rio de Janeiro, estas medidas agravaram mais ainda a situação da Baía de Guanabara, que em pouco menos de 100 anos teve uma grande perda de volume de água devido ao assoreamento. Combatendo ou Mitigando o Assoreamento Medidas Preventivas Podem ser citadas: o diagnóstico dos dispositivos de drenagem pré-existentes a jusante da obra, a implantação do sistema de drenagem conforme Projeto de Drenagem Provisória pré-aprovado, a minimização de descidas d água e pontos de lançamento, o ajuste constante da orientação do escoamento sobre o solo exposto, a limpeza constante dos dispositivos de retenção de sedimentos e a proteção superficial dos solos expostos. Medidas Mitigadoras Incluem: o controle rigoroso dos parâmetros geométricos do aterro; a verificação constante dos caimentos e dos pontos baixos; a estabilização das saias de aterro; a implantação de leiras ou bermas de alívio provisórias; o selamento de trincas com argila; a manutenção da cobertura vegetal do solo, ou, na sua impossibilidade, proteção do solo com coberturas artificiais;,e correção de sulcos de erosão pelo lançamento e compactação de solo de boa qualidade, a forração emergencial de áreas instáveis com filme plástico e a antecipação mais breve possível da forração vegetal. Também podem ser executadas obras hidráulicas que diminuam a velocidade das correntes, como escadas e obstáculos transversais ao longo do talvegue, ou mesmo pode se optar pela construção de reservatórios ao longo da drenagem, que possam represar a água, o que, além de diminuir sua velocidade e volume, passam a se constituir em locais de deposição de sedimentos, evitando que cheguem ao local que se pretende proteger.

10 Anexo OS 7 MANDAMENTOS DO BOM LOTEAMENTO (REDUZIR OS CUSTOS, A EROSÃO E O ASSOREAMENTO) Geól. Álvaro Rodrigues dos Santos 1 - Evitar ao máximo as terraplenagens: a- Usar a criatividade e adaptar seu projeto à topografia e não a topografia ao seu projeto; b- Demarcar os lotes sem retirar a vegetação e o solo superficial. Somente retirar a vegetação e o solo superficial, se realmente necessário, no momento da construção de cada edificação, ou seja, lote a lote; c- Em terrenos com declividade acima de 30% (17º) adotar lotes com a maior dimensão paralela às curvas de nível e estimular que as habitações tenham a parte frontal apoiada sobre pilotis (ou expedientes equivalentes), assim evitando encaixes profundos na encosta; d- Em terrenos muito inclinados reduzir o número de ruas a nível, devendo ser privilegiado o acesso a pé às moradias. As ladeiras perpendiculares às curvas de nível deverão ser descontínuas. e- Não implantar loteamentos em terrenos com declividade superior a 57% (30º). Acima dessa declividade criar áreas verdes reflorestadas permanentes. 2 - Caso alguma terraplenagem seja mesmo indispensável, retirar antes a capa de solo superficial (+ou- 150 cm) e estocá-la, para depois utilizá-la no recobrimento de áreas terraplenadas a serem protegidas com vegetação. O solo superficial é o solo de melhores características agronômicas e construtivas: mais fértil, mais resistente à erosão e melhor para compactar. 3 - Nunca lançar o solo resultante de escavações e terraplenagens encosta abaixo. Retirá-lo da área e levá-lo para um bota-fora regularizado sugerido pela Prefeitura. 4 - Logo de imediato à abertura, promover a pavimentação das ruas e a instalação do sistema de drenagem das águas pluviais. Só liberar o loteamento para a construção

11 de habitações somente após a infra-estrutura básica implantada. 5 - Programar as operações de terraplenagem de forma a liberar o mais cedo possível os taludes finais para proteção superficial, ou seja, conduzir a terraplenagem de cima para baixo ou em painéis sucessivos. 6 - Taludes de cortes e aterros resultantes de terraplenagem deverão ser de imediato protegidos com pintura de calda de cal. Mais tarde essa proteção poderá ser substituída por alguma opção vegetal de caráter paisagístico, caso assim se deseje. 7 - Programar os eventuais serviços de terraplenagem para os meses menos chuvosos, de forma que na época das chuvas as superfícies de solo porventura expostas já estejam devidamente protegidas.

12 Bibliografia - Lopes, V.L. Um estudo da erosão e produção de sedimentos pelas chuvas. Campina Grande, UFPB, 1980, 70p. Tese. - Almeida Filho, G.S. Prevenção de erosão em áreas urbanas Simpósio Nacional de Controle de Erosão