A.E.S. Abreu, O. Augusto Filho, J.N. Hirai Escola de Engenharia de São Carlos - USP. São Carlos, SP - Brasil

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1 Mapeamento Geotécnico Combinando Três Abordagens Distintas: da EESC/USP, do IPT e do Detalhamento Progressivo - Aplicação ao Município de Analândia SP. A.E.S. Abreu, O. Augusto Filho, J.N. Hirai Escola de Engenharia de São Carlos - USP. São Carlos, SP - Brasil RESUMO: Este artigo discute as diferenças e as similaridades existentes entre os métodos de mapeamento geotécnico utilizados pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP) e pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), bem como as características do Método do Detalhamento Progressivo. É proposto um método híbrido, que visa reunir os aspectos considerados positivos na abordagem analítica, empregada pelo método da EESC/USP, os aspectos positivos da abordagem sintética, utilizada no método do IPT, e os aspectos positivos do Detalhamento Progressivo. Este método híbrido é adequado à realização de mapeamento geotécnico para gestão municipal e será utilizado para o mapeamento geotécnico do município de Analândia SP, com o objetivo de prover as informações geotécnicas necessárias para a elaboração de seu Plano Diretor e subsidiar outras ações de gestão territorial do município. PALAVRAS-CHAVE: Plano Diretor, Retroanálise, Geoprocessamento 1. INTRODUÇÃO O método da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP) e o método do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) podem ser considerados os mais tradicionais para realização de mapeamentos geotécnicos em trabalhos nacionais, e em especial no estado de São Paulo. Ambos métodos são aplicados em mapeamentos geotécnicos com um amplo espectro de finalidades. Estes dois métodos têm diferenças significativas em termos de abordagem, que refletem as diferenças de objetivos dos trabalhos de mapeamento realizados por ambas instituições. A aplicação de cada um destes métodos geralmente resulta em produtos cartográficos bastante diferentes para uma mesma área e mesma escala de trabalho. Este artigo trata de uma discussão conceitual e de fundamentação teórica relacionada ao desenvolvimento da pesquisa de mestrado voltada ao mapeamento geotécnico do município de Analândia (SP). Mais particularmente, são destacadas as diferenças e similaridades existentes entre os métodos da EESC/USP e do IPT, bem como as características do método do Detalhamento Progressivo, utilizado principalmente pela equipe da Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (UNESP / Rio Claro). O trabalho de mestrado em desenvolvimento tem como um de seus objetivos propor uma abordagem de mapeamento geotécnico híbrida, que agregue as características consideradas positivas nos três métodos. 2. MAPEAMENTO GEOTÉCNICO, PLANEJAMENTO E GESTÃO TERRITORIAL Os trabalhos de mapeamento geotécnico visam fornecer subsídios sobre os aspectos geológicos do meio físico para os diferentes tipos de atividades, usos e ocupações, com destaque para as atividades de planejamento e gestão territorial. Ocorre que o planejamento municipal envolve uma gama de demandas e objetivos e os métodos de mapeamento geotécnico devem ser adequados a estas diferentes demandas. Dentro da classificação dos produtos resultantes dos trabalhos mapeamento

2 geotécnico proposta por Freitas (2000), que é feita de acordo com o objetivo da carta, considerando sua aplicação, o método ora proposto visa gerar cartas geotécnicas de planejamento e gestão territorial, pois pretende fornecer os subsídios geológico-geotécnicos necessários para a elaboração de planos diretores. De acordo com o Estatuto das Cidades, o plano diretor deve integrar o planejamento do meio rural e do meio urbano, portanto, o mapeamento em curso deve aliar metodologias tradicionalmente aplicadas a áreas urbanas e metodologias tradicionalmente aplicadas a áreas rurais. Se tomarmos a classificação proposta por Zuquette & Gandolfi (2004), pretende-se elaborar uma carta derivada ou interpretativa, também denominada carta de zoneamento geotécnico específico. 3. ESTUDO DE CASO O método híbrido proposto será aplicado para mapeamento geotécnico do município de Analândia, localizado na porção centro-leste do estado de São Paulo, com área total de 327 km 2. O núcleo urbano está localizado em posição aproximadamente central no município, em latitude 22º08 S e 47º40 W. O município está inserido na região das escarpas da Serra Geral, e nela afloram rochas atribuídas às Formações Pirambóia, Serra Geral, Botucatu, Itaqueri e Santa Rita do Passa Quatro, bem como depósitos de tálus, colúvios e aluviões recentes. O trabalho de mapeamento em desenvolvimento tem como objetivo fornecer subsídios para a elaboração do plano diretor do município, que se caracteriza como um município de pequeno porte, classificado no grupo 2, proposto pelo Ministério das Cidades (2004): municípios predominantemente rurais, em que o ecossistema é pouco afetado pelas atividades urbanas. Nestes casos, devem ser mapeadas as áreas de maior fertilidade dos solos, a topografia e as declividades e apontadas as possibilidades de deflagração de processos geodinâmicos externos prejudiciais ao meio ambiente e à ocupação antrópica, tais como erosão, deslizamentos, assoreamentos, inundações, entre outros. Além disso, no município de Analândia está sediada uma das maiores minerações de areia industrial do país, sendo necessário o planejamento do uso do solo municipal para garantir a exploração deste bem mineral em condições sustentáveis. Este município foi escolhido, pois agrega problemas típicos de áreas urbanas e de áreas rurais e porque já se dispunham de informações sobre o meio físico da região, tais como as bases topográficas nas escalas escolhidas para o trabalho, e mapa geológico na escala 1: RESULTADOS 4.1. Análise dos Métodos da EESC/USP, do IPT e do Detalhamento Progressivo De uma forma genérica, pode-se agrupar os métodos de mapeamento geotécnico propostos e aplicados internacionalmente e no Brasil em duas grandes linhas de abordagem: a sintética e a analítica. Na abordagem analítica o meio físico é subdividido em suas partes componentes (atributos), estas partes são mapeadas e entendidas e, posteriormente, re-agrupadas, para compor o todo. Na abordagem sintética, o meio físico é entendido como um conjunto indissociável de fatores e sua dinâmica e interrelação é analisada de forma integrada. Pela análise de 30 trabalhos de mapeamento geotécnico desenvolvidos na EESC/USP e de 9 trabalhos desenvolvidos com o método do IPT, pode-se afirmar (Abreu, 2006) que o método de mapeamento geotécnico adotado pela EESC/USP caracteriza-se como uma abordagem analítica, enquanto que o método do IPT caracteriza-se como uma abordagem sintética. Os principais aspectos que diferenciam estes métodos, além da forma de abordagem, são: a) Objetivo do mapeamento: no método do IPT o objetivo é a aplicação imediata. A maioria dos trabalhos tem seus limites territoriais definidos por divisas municipais ou administrativas. No método da EESC/USP os trabalhos têm caráter mais acadêmico, apesar de também terem como finalidade gerar

3 conhecimento passível de aplicação ao planejamento regional e urbano. A maioria dos trabalhos tem seus limites territoriais definidos por coordenadas geográficas ou quadrículas. b) Número de zonas/ unidades geotécnicas: no método da EESC/USP é comum a delimitação de um grande número de unidades, podendo até ser definidas centenas de unidades em uma determinada área. No método do IPT o número de unidade é reduzido, da ordem de uma ou duas dezenas. c) Número de documentos cartográficos produzidos: no método da EESC/USP normalmente são apresentados vários documentos cartográficos (5 ou mais). São apresentados os mapas de documentação e dos componentes do meio físico levantados durante os trabalhos, e que subsidiaram a elaboração da carta. Nos trabalhos desenvolvidos pelo método do IPT normalmente não são apresentados os mapas de documentação e dos componentes do meio físico. Em muitos trabalhos são apresentados apenas o mapa de uso do solo que subsidiou as análises e a própria carta geotécnica. d) Denominação das unidades: nos trabalhos desenvolvidos com o método do IPT a denominação das unidades é simples, utilizando-se letras ou números seqüenciais, ou um termo sintático relacionado à rocha matriz ou à unidade geológica a que a unidade corresponde. Nos trabalhos desenvolvidos com o método da EESC/USP não se pode identificar um padrão para a denominação das unidades, predominando denominações codificadas, que correlacionam diversos atributos característicos da unidade (textura, espessura, rocha matriz, erodibilidade, permeabilidade, etc). e) Interpretação das informações geotécnicas: é parte essencial do método do IPT a apresentação explícita das aptidões de cada unidade, bem como de recomendações com relação ao seu manejo/uso. Ou seja, as características geotécnicas das unidades são apresentadas de forma interpretada / traduzida para uma linguagem de mais fácil acesso ao público não especialista. O mesmo não ocorre nos mapas geotécnicos produzidos segundo o método da EESC/USP, em que as informações geotécnicas são apresentadas sem interpretação, cabendo ao usuário final da carta extrair as informações de interesse à finalidade específica da consulta. f) Ensaios geotécnicos: apesar de a metodologia do IPT prever a possibilidade de execução de ensaios geotécnicos para a caracterização dos processos que se deseja mapear, na prática estes ensaios raramente são realizados. Por outro lado, no método da EESC/USP os ensaios são parte essencial, pois compõem a etapa de verificação das hipóteses formuladas na aplicação do método. Os ensaios executados restringem-se aos de caracterização dos materiais inconsolidados, sendo rara a execução de ensaios mais elaborados, tais como (difração de raios X, análises químicas e ensaios de permeabilidade, etc.). O critério de amostragem prevê a definição de perfis típicos de intemperismo para cada unidade geotécnica e amostragem por horizonte, para caracterização de todo o perfil. g) Cruzamento dos dados/critérios para delimitação das unidades: no método do IPT o mais comum é que se delimitem as unidades em relação às suas aptidões. Esta delimitação envolve uma avaliação subjetiva dos processos que podem se instalar em cada compartimento e exige experiência por parte da equipe técnica, para que seja acertada (cadastro de processos e sua retroanálise regional). Quanto ao método da EESC/USP não há, ainda, um procedimento padronizado para o cruzamento dos dados e delimitação das unidades homogêneas. Percebese que há grande preocupação em se eliminar a subjetividade inerente à atribuição de pesos para ponderação da influência de cada atributo interveniente no processo geológico. Foram testadas técnicas para tomada de decisão, técnicas estatísticas e outras para eliminação desta subjetividade, porém não há ainda um procedimento consagrado para o cruzamento dos dados. h) Equipe técnica: para aplicação do método do IPT preconiza-se (Freitas, 2000) que a equipe deve ser multidisciplinar, envolvendo técnicos da área das ciências da terra e das ciências humanas. Nos mapeamentos realizados pela EESC/USP as equipes são compostas por engenheiros e/ou geólogos. Esta questão está fortemente relacionada ao fato de que nos mapeamentos executados com a metodologia do IPT o uso da terra e os conflitos de uso

4 assumem papel importante na definição das unidades geotécnicas. i) Emprego do uso do solo como um dos atributos a ser ponderado no cruzamento de dados: nos trabalhos desenvolvidos pelo método do IPT o uso do solo é sempre considerado, pois a abordagem sintética prevê, por si só, o entendimento do uso do solo como um fator deflagrador dos processos do meio físico. Nos trabalhos desenvolvidos pelo método da EESC / USP o uso do solo raramente é mapeado como um atributo de relevância para a delimitação das unidades geotécnicas. Com relação ao uso do solo pode-se ressaltar a distinção de terminologia proposta por Cerri (1990), em que se adotam os termos susceptibilidade natural e susceptibilidade induzida, sendo que o primeiro refere-se à cartografia que considera apenas elementos do meio físico como condicionantes para o processo e o segundo refere-se à cartografia que analisa o uso e ocupação como fatores indutores dos processos, aliados aos fatores do meio físico, para elaboração da carta de susceptibilidade. Dentro deste conceito, como argumenta Canil (2000), admite-se que a susceptibilidade natural seja uma variável constante ou estática no tempo e no espaço, ou seja, a susceptibilidade natural não muda na escala do tempo humano. As cartas de susceptibilidade elaboradas pelo método da EESC/USP são normalmente cartas de susceptibilidade natural. Por outro lado, a susceptibilidade induzida é uma variável não constante, que se altera na escala do tempo humano, e o usuário deve estar ciente deste fato ao analisar a carta de susceptibilidade (induzida). Os trabalhos desenvolvidos pelo método do IPT normalmente geram cartas de susceptibilidade induzida. As figuras 1 e 2 exemplificam as diferenças entre os produtos dos mapeamentos realizados com estes dois métodos para uma área da cidade de Cuiabá, principalmente em relação aos itens b e e mencionados anteriormente. O método do Detalhamento Progressivo, proposto inicialmente por Cerri et al. (1996) e consolidado através dos trabalhos de Zaine (2000) e Pereira (2006) não tende, em princípio, para nenhuma das duas correntes discutidas anteriormente (analítica ou sintética). Ao contrário, ele prevê que o mapeamento possa ser realizado utilizando-se os procedimentos de qualquer uma das duas abordagens. Em relação ao método do IPT pode-se dizer que a alteração esperada na aplicação do Detalhamento Progressivo é a execução de ensaios nas etapas de detalhe, o que não ocorre normalmente no método do IPT. Em relação ao método da EESC/USP a principal alteração diz respeito ao número de ensaios a serem realizados, principalmente para os trabalhos de cunho regional, e ao tipo de ensaio. Nos trabalhos conduzidos com o método da EESC/USP são realizados ensaios de caracterização, enquanto que nos trabalhos desenvolvidos com o método do Detalhamento Progressivo os ensaios são mais especializados, específicos para o problema em estudo, por exemplo, sondagens elétricas verticais, ensaios de permeabilidade e ensaios de adensamento. A análise dos trabalhos de mapeamento que já foram desenvolvidos com este método mostra que ele guarda mais afinidades com o método do IPT, principalmente por adotar na primeira e na segunda etapas de mapeamento (geral e semi-detalhe) uma abordagem sintética, baseada no entendimento da paisagem. Além disso, a apresentação de pequeno número de documentos cartográficos em cada etapa, a delimitação de poucas unidades e a apresentação de quadros-síntese, indicando aptidões e recomendações para cada unidade, apontam sua proximidade com método do IPT, nos trabalhos desenvolvidos até o presente. Quanto ao detalhamento sucessivo dos trabalhos de mapeamento, verifica-se que ele ocorre também em mapeamentos executados com o método da EESC/USP e do IPT, quando um trabalho de mapeamento dá continuidade a outro, realizado anteriormente, em menor escala. Exemplo disso são os vários trabalhos de mapeamento realizados pelo IPT na região da Grande São Paulo na década de 80 e os trabalhos realizados na EESC/USP nas regiões de Campinas e Ouro Preto. Porém, em nenhum destes casos, o detalhamento aparece como parte essencial de uma proposta metodológica para aquisição de conhecimento em relação ao meio físico, como ocorre na proposta do método do Detalhamento Progressivo.

5 4.2 Método Híbrido a ser Aplicado Base cartográfica: Mapeamento geotécnico da área urbana de Cuiabá/MT - Escala 1: Fonte: Vecchiato (1993). Área: 10 km 2 Quantidade de unidades nesta área: 148 Exemplo de descrição de unidade geotécnica na legenda da carta original: Unidade 37: Substrato rochoso: metarenito quartzoso com filitos, material inconsolidado residual de topo concrecionário, com espessura de 5 a 10 metros. Declividade entre 2 e 5%. Figura 1: Extrato da Carta de Zoneamento Geotécnico da área urbana de Cuiabá, elaborada pelo método da EESC/USP. Base cartográfica: Mapeamento geotécnico da área urbana de Cuiabá/MT - Escala 1: Fonte: Vecchiato (1993). Área: 10 km 2 Quantidade de unidades nesta área: 9 Exemplo de descrição de unidade geotécnica na legenda da carta original: Unidade 2 - Diques marginais: Sedimentos semiconsolidados silto-arenosos. Áreas dificilmente inundáveis. Uso e ocupação atuais: Áreas residenciais, comerciais e vias expressas entre a Ponte Nova e o Córrego do Barrado. Portos de Areia. Deposição de lixo em alguns pontos. Vegetação do tipo mata ciliar e mata aberta. Problemas existentes ou esperados: Erosão nos pontos de descarga de águas pluviais e servidas. Recomendações: implantar estruturas de lançamentos de águas pluviais e servidas de maneira a evitar erosão. Preservar e recuperar a vegetação natural dos taludes dos diques. Figura 2: Extrato da Carta Geotécnica de Cuiabá, elaborada pelo método do IPT. Propõe-se a utilização de um método baseado principalmente no método da EESC/USP, agregando-se ao mesmo os aspectos considerados positivos dos métodos do IPT e do Detalhamento Progressivo. A abordagem será analítica, sendo mapeados os atributos do meio físico definidos como relevantes para cada processo de interesse, de acordo com os mapeamentos já realizados utilizando-se o método da EESC/USP. Concomitantemente será realizada uma abordagem sintética, voltada para o inventário e diagnóstico dos processos do meio físico instalados na área, que vise calibrar as tabelas de atributos definidas no método da EESC/USP e, principalmente, hierarquizar a importância relativa de cada atributo para a definição de unidades homogêneas. Para tal serão caracterizados os processos do meio físico mais relevantes na região, bem como os usos atuais e pretéritos da área, para que se possa contextualizar as causas e feitos destes processos. Sempre que possível serão utilizadas retroanálises dos processos instalados, por exemplo, a realização de estatísticas com relação ao comprimento e freqüência de erosões lineares e sua evolução ao longo do tempo. Quanto à escala de trabalho, incorporando-se as proposições do método do Detalhamento Progressivo, toda a área do município será mapeada na escala 1: e a área de expansão urbana será mapeada na escala 1: Serão realizados ensaios de caracterização dos materiais inconsolidados para ambas escalas de trabalho e serão indicadas as aptidões de cada unidade geotécnica. 5. CONCLUSÃO A proposição de um método híbrido de mapeamento geotécnico em relação aos métodos mais utilizados no estado de São Paulo permitirá: a) a incorporação de elementos de uma abordagem sintética ao método da EESC / USP, com duas vantagens principais:

6 - diminuição da subjetividade na delimitação das unidades homogêneas, pois esta será feita através da sobreposição de atributos, considerando-se matrizes ponderadas em função dos processos geológicos observados através da abordagem sintética e de retroanálises. - não exigir a aplicação de técnicas sofisticadas de tratamento de dados, o que simplifica o processo de mapeamento geotécnico. b) em relação ao método do IPT a principal vantagem será agregar parâmetros geotécnicos e ensaios à abordagem sintética, de forma otimizada e regionalizada. Além disso, o método híbrido, se aplicado a uma área definida por divisa administrativa municipal em escala regional, e à área de expansão urbana, em escala de detalhe, seguindo-se a linha do Detalhamento Progressivo, permite o levantamento dos aspectos geológico-geotécnicos do meio físico necessários à elaboração do plano diretor, bem como um inventário dos problemas atuais do município, cuja solução deve ser priorizada. de Geologia de Engenharia; 8, Anais... v.2, p Freitas, C.G.L. (2000) Cartografia geotécnica de planejamento e gestão territorial: proposta teórica e metodológica. Tese de doutorado, FFLCH, USP, 238 p. Ministério das Cidades (2004) Plano diretor participativo: guia para elaboração pelos municípios e cidadãos. Disponível em: &task=view&id=138&itemid=0. Consultado em 05 de janeiro de 2006., 160 p. Pereira, E.D. (2006) Avaliação da vulnerabilidade natural à contaminação do solo e da água do reservatório Batata São Luís (MA). Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, UNESP/Rio Claro. Vecchiato, A. B. (1993) Mapeamento geotécnico da área urbana de Cuiabá/MT (Escala 1:25.000).Tese de Doutorado, Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Zaine, J.E. (2000) Mapeamento geológico geotécnico por meio do método do detalhamento progressivo: ensaio de aplicação na área urbana do município de Rio Claro (SP). Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, UNESP/Rio Claro, 149 p. Zuquette, L.V. & Gandolfi, N. (2004) Cartografia geotécnica. Oficina de Textos, São Paulo, 190 p. AGRADECIMENTOS Agradecemos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão de bolsa trabalho para o desenvolvimento desta pesquisa. REFERÊNCIAS Abreu, A.E.S. (2006) Mapeamento geotécnico para gestão regional e urbana: aplicação ao município de Analândia/SP. Revisão bibliográfica, Departamento de Geotecnia, Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, 81p. Canil, K. (2000) Processos erosivos e planejamento urbano: carta de risco de erosão das áreas urbanas e periurbanas do município de Franca, SP. Dissertação de mestrado. FFLCH, USP, 96 p. Cerri, L.E.S. (1990) Carta geotécnica: contribuições para uma concepção voltada às necessidades brasileiras. In: Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, 6; Congresso Brasileiro de Mecânica de Solos e Engenharia de Fundações, 9, Anais... v.2, p Cerri, L.E.S., Akiossi, A., Augusto Filho, A, Zaine, J.E. (1996) Cartas e mapas geotécnicos de áreas urbanas: reflexões sobre as escalas de trabalho e proposta de elaboração com o emprego do método do detalhamento progressivo. In: Congresso Brasileiro