ANÁLISE DOS PROCESSOS EROSIVOS. Prof. Cláudia Paiva

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1 ANÁLISE DOS PROCESSOS EROSIVOS Prof. Cláudia Paiva FOTO : PROF. CLÁUDIA PAIVA SJC -2004

2 INTRODUÇÃO Impacto Ambiental Perdas de Solo Erosão Acelerada pelas Águas Assoreamento de Cursos d Água Degradação de 56% dos solos do mundo

3 PROCESSOS EROSIVOS NO BRASIL: Rápido Desenvolvimento Urbano e Rural Solos Frágeis Regime de Precipitações Pluviais

4 PROCESSOS EROSIVOS NO ESTADO DE SÃO PAULO: Segundo Amorin (1996): Perda Anual: 194 milhões de toneladas de terras férteis. 48,5 milhões de toneladas Mananciais ASSOREAMENTO! Em 1997 DAEE + IPT Cadastro de 6700 Feições Erosivas

5 PROCESSOS EROSIVOS BRASIL: Segundo PROAM- Instituto Brasileiro de Proteção Ambiental (2005): Perda Anual: 1 bilhão de m 3 de terras férteis. EROSÃO HÍDRICA No Estado de SP 645 municípios 183: Problemas Críticos de EROSÃO! RAVINAS/ VOÇOROCAS

6 183 municípios paulistas Problemas Críticos de Erosão (Total: 645 municípios) FONTE: FOLHA DE SÃO PAULO 21/06/2005.

7 Mapa de Criticidade Estado de São Paulo (Fonte: Tominaga et al., 2009).

8 PESQUISA EM EROSÃO DO SOLO NO BRASIL: Pioneirismo: IAC (1942) Em 1975: 1º. Encontro Nacional sobre Pesquisa de Erosão e Simuladores de Chuva. Atualmente: vários pesquisadores Bertoni & Lombardi Neto (1990); Bastos et al. (1999); Barraza Larios & Calijuri (2000); Junior et al. (2001); Silva & Guerra (2001); Silveira & Pejon (2002); Valim & Santos (2003); Pinto & Lombardo (2004); etc.

9 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS EROSIVOS: PROCESSOS EROSIVOS EROSÃO EROSÃO NATURAL LAMINAR EROSÃO (LENÇOL) ACELERADA GEOLÓGICA ANTRÓPICA EROSÃO LINEAR

10 SUSCEPTIBILIDADE À EROSÃO LAMINAR: Remoção de Finas Camadas da Superfície do Solo Segundo Guerra (1999): Ponto de Partida P.E. Ciclo Hidrológico 1º. Erosão Salpicamento (Splash) 2º. Sr Escoamento Superficial: - Lençol/Laminar (Runoff) - Fluxos Lineares - Microravinas e Ravinas

11 EXEMPLO: Boçoroca na cidade de Agudos (SP) (Fonte: ABGE, 1998).

12 Modelo Hipotético de Vertente (Fonte: Guerra et al., 1999).

13 Modelo de Evolução de Boçorocas (Fonte: Tominaga et al., 2009). CONECTADA À REDE HIDROGRÁFICA DESCONECTADA À REDE HIDROGRÁFICA INTEGRAÇÃO

14 Exemplos: (Fonte: Tominaga et al., 2009). EROSÃO LAMINAR SULCOS RAVINA

15 Exemplos: (Fonte: Tominaga et al., 2009). BOÇOROCAS

16 3 Mecanismos Básicos do Processo Erosivo (Gray & Sotir, 1996) DESAGREGAÇÃO Erosão Hídrica TRANSPORTE DEPOSIÇÃO

17 Parâmetros Controladores dos Processos Erosivos: PROCESSOS EROSIVOS EROSIVIDADE DA CHUVA PROPRIEDADES DO SOLO CARACTERÍSTICAS DA ENCOSTA COBERTURA VEGETAL

18 Erodibilidade dos Solos: Segundo Vilar (1987): ERODIBILIDADE DESTACABILIDADE TRANSPORTABILIDADE FORÇAS DE ATRAÇÃO GRANULOMETRIA Determinação da Erodibilidade: Métodos Indiretos (Ábacos, Tabelas, etc) Métodos Diretos (Ensaios Campo/Laboratório)

19 Fatores Intervenientes na Erodibilidade: FATORES INTRÍNSECOS DOS SOLOS PROPRIEDADES IN SITU Diagrama Energia X Granulometria (Hjulström,1935. Fonte: ABGE, 1998)

20 O que move uma partícula? (Fonte: Teixeira et al., 2000). FORÇA PESO + EMPUXO FORÇA COESÃO FORÇA ASCENDENTE ESFORÇO TANGENCIAL TRANSPORTE DE PARTÍCULAS Tensões Cisalhantes > Resistência Estática Partículas

21 FATORES INTRÍNSECOS DOS SOLOS Coesão Granulometria PROPRIEDADES IN SITU Teor de Umidade do Solo Condições de Infiltração Absorção Água Teor de Umidade Escoamento Superficial Escoamento Superficial

22 Modelagem dos Processos Erosivos: No Brasil: EUPS Equação Universal de Perda de Solo (Wischmeier & Smith, 1987) MUSLE RUSLE Recentemente: WEPP (Water Erosion Prediction Project, 1989) Banco de Dados Meteorológicos com Registros Diários.

23 PARÂMETROS DA EQUAÇÃO UNIVERSAL DE PERDAS DE SOLO (EUPS) A = R.K.L.S.C.P A= perda de solo por unidade de área R= fator erosividade A = R.K.L.S.C.P da chuva K = fator erodibilidade do solo L = fator comprimento de rampa S = fator declividade C = fator uso e manejo P = fator práticas conservacionistas

24 SIG- Sistemas de Informações Geográficas Pesquisa + Planejamento + Gerenciamento Recursos Naturais ADQUIRE + GUARDA SIG SPRING/INPE MOSTRA MANIPULA + INTEGRA

25 Conseqüências dos Processos Erosivos: Perdas de Solos Agricultáveis/Degradação dos Solos: comprometimento da qualidade ambiental! Acidentes Geotécnicos: áreas urbanas Assoreamento dos Cursos d água e Reservatórios Abastecimento Público + Geração de Energia ( Enchentes e Inundações) Poluição Águas: com o solo são carregados Pesticidas, Metais Pesados e Nutrientes!

26 Métodos e Técnicas de Investigação: Mapeamentos Regionais: cartas de suscetibilidade aos processos erosivos, cartas dos dados do meio físico como: Substrato Geológico, Relevo e Solo. Definir as categorias de terrenos +/- susceptíveis aos processos erosivos (tipos de uso e ocupação do solo). Levantamento: plantas topográficas, fotografias aéreas, imagens de satélite, pedologia, geologia, geomorfologia da região. Mapeamento de Campo: reconhecimento e definição dos principais condicionantes. Compartimentação em áreas homogêneas em relação à predominância de P. E.

27 Métodos e Técnicas de Investigação: Cadastramento de erosões: constitui a primeira etapa para o estabelecimento de um plano preventivo e de obras de correção para uma cidade. Objetivo: estabelecer um nível de criticidade das erosões (determinação daquelas que são prioritárias para a correção). Informações: Planta de detalhe da área urbana; Caracterização das ocorrências das erosões ;localização, acesso, importância, histórico, medidas já realizadas, rede de drenagem, bacia de contribuição, dados hidrológicos, etc. Tendências e formas da expansão urbana (loteamentos, conjuntos habitacionais, etc). Leis de disciplinamento do uso e ocupação do solo existentes (plano diretor, lei do parcelamento do solo, código de obras, etc). Medidas de combate adotadas e previstas; Potencial da prefeitura para combater a erosão (capacitação técnica para elaboração de projetos, equipamentos, etc.).

28 Métodos e Técnicas de Investigação: INVESTIGAÇÕES DIRETAS: NECESSÁRIAS PARA A CONCEPÇÃO DOS PROJETOS DE ESTABILIZAÇÃO DAS EROSÕES, RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS E ORIENTAÇÃO DAS OBRAS. PRINCIPAIS LEVANTAMENTOS: -LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO DETALHADO DA EROSÃO E SEUS ARREDORES VISANDO O PROJETO DE TERRAPLENAGEM (RETALUDAMENTO E REATERRAMENTO); -CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DOS SOLOS: ENSAIOS LABORATORIAIS; -SONDAGENS A TRADO E A PERCUSSÃO: POSIÇÃO DO NA, ESPESSURA DOS HORIZ. PEDOLÓGICOS E DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE FUNDAÇÃO P/ O ASSENTAMENTO DAS OBRAS ESTRUTURAIS.

29 Controle da Erosão do Solo: Insuficiência de Políticas Públicas : atender necessidades habitacionais e de saneamento Moradias precárias; Desmatamentos; Movimento de solo s/ controle (cortes/aterros). Implantação de cidades paulistas: Região Oeste Paulista Conj. Habitacionais e Loteamentos (áreas geotecnicamente inapropriadas) Aceleram e os Processos Erosivos!

30 Controle da Erosão do Solo: O controle da erosão em áreas urbanas: Medidas Preventivas e Medidas Corretivas Poderes Públicos Municipais e Estadual

31 Controle da Erosão do Solo: MEDIDAS PREVENTIVAS: CARÁTER EXTENSIVOS (GRANDES ÁREAS) CONVIVÊNCIA C/ OS RISCOS; MAGNITUDE DOS PROCESSOS; ORIENTAÇÃO DA POPULAÇÃO AFETADA.

32 Controle da Erosão do Solo: MEDIDAS PREVENTIVAS: PRINCIPAIS PRÁTICAS MANUTENÇÃO DA COBERTURA VEGETAL; INFILTRAÇÃO DA ÁGUA NO SOLO; CONTROLE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL.

33 Controle da Erosão do Solo: MEDIDAS PREVENTIVAS: EXEMPLOS TERRACEAMENTO AGRÍCOLA:

34 Controle da Erosão do Solo: MEDIDAS PREVENTIVAS: USO DE MAPAS GEOTÉCNICOS OU GEOAMBIENTAIS: EXEMPLOS: ORIENTAÇÃO DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO! -Trabalho de mapeamento de materiais inconsolidados (solos) em área degradada na cabeceira da bacia do Tuncum- São Pedro-SP (Ferreira & Pejon, 2004). -Carta de Suscetibilidade Natural à Erosão Hídrica p/ Campinas SP (Santoro, 2000). -Mapeamento de áreas de risco à erosão Monte Alto SP (Instituto Geológico e CEDEC, 2008).

35 MEDIDAS/AÇÕES CORRETIVAS: Evitar a ocorrência ou reduzir a magnitude dos processos geológicos e hidrológicos através da implantação de obras de engenharia! OBS: Controle da Erosão do Solo: Ações corretivas de controle de erosão urbana necessitam de estudos detalhados de caracterização dos fatores e mecanismos relacionados às causas do desenvolvimento dos processos erosivos (IG, 2008) As soluções para a correção dos problemas erosivos, passam pela necessidade de desenvolvimento de soluções normativas de projetos e obras adequadas para cada situação do meio físico encontrado (DAEE IPT, 1989).

36 Controle da Erosão do Solo: MEDIDAS/AÇÕES CORRETIVAS: NÃO EXISTE UM TIPO DE OBRA ADEQUADA PARA TODA E QUALQUER SITUAÇÃO! Soluções econômicas e simples: eficácia no início do desenvolvimento dos processos! Segundo o DAEE-IPT (1989) as ações de contenção dos processos erosivos devem contemplar as seguintes medidas:

37 Implantação de micro drenagem evitam o escoamento das águas pluviais diretamente sobre o solo: estruturas de captação e condução das águas superficiais. Implantação da macro drenagem responsáveis pelo escoamento final das águas pluviais drenadas do sistema de micro drenagem urbana. Obras de extremidades- são estruturas de controle e dissipação da energia das águas nos pontos de lançamento. Pavimentação-implantação de guias, sarjetas, bocas de lobo e asfaltamento.

38 Disciplinamento das águas subterrâneas execução de drenos profundos (dreno cego, dreno com material sintético, dreno de bambu). Estabilização dos taludes resultantes do movimento de terra obras de aterro e retaludamento. Conservação das obras implantadas realização de reparos periódicos em obras já executadas e que apresentem sinais de desgaste.

39 Controle da Erosão do Solo: Estruturas de Combate Função: reduzir a declividade do canal da boçoroca, para manter velocidades de escoamento baixas! (Dissipar energia da água corrente). Estruturas construídas c/ material permanente são necessárias p/ controlar a vazão no topo da boçoroca de grande porte, transportar a vazão em um grande canal, manter uma valeta de drenagem, diminuir a queda em vários pontos, ou ainda, descarregar a vazão através de aterros de vias públicas ou de estradas. (ABGE, 1998)

40 Controle da Erosão do Solo: Estruturas de Combate Exemplo: perfil de uma boçoroca urbana, corrigido por vários tipos de estruturas de combate: (Fonte: ABGE, 1998)

41 ASSOREAMENTO Definição: processo consiste na acumulação de partículas sólidas (sedimentos) em meio aquoso ou aéreo. Ocorrência: força do agente transportador natural (curso d água, vento) < força da gravidade ou supersaturação das águas ou ar permite deposição de partículas sólidas. (Fonte: Tominaga et al., 2009).

42 ASSOREAMENTO Exemplo: nos corpos d água (mares, rios, lagos, etc) Sedimentos/Partículas Transporte: vento/ escoamento das águas/ erodido Suspensão, Arraste ou Saltação Depositando-se (condições favoráveis para sedimentação!)

43 ASSOREAMENTO Intensificação do Processo: ATIVIDADES ANTRÓPICAS! - EROSÃO PLUVIAL; - Modificação da velocidade de cursos d água. Práticas agrícolas inadequadas; Infraestrutura precária de urbanização Barramentos e desvios (cursos d água)

44 ASSOREAMENTO Exemplo: CASOS DE ASSOREAMENTO REGIÃO SUL E SUDESTE (BRASIL) - ÁREAS RURAIS - ÁREAS URBANAS REGIÕES DE SOLOS ARENOSOS FINOS RESERVATÓRIOS DE BARRAGENS (BACIAS SUJEITAS A USOS INTENSOS DO SOLO)

45 ASSOREAMENTO CASOS DE ASSOREAMENTO INTENSO REGIÕES DE SOLOS ARENOSOS FINOS FORMAÇÕES GEOLÓGICAS SEDIMENTARES: ARENITO CAIUÁ, ARENITO BAURU, ARENITO BOTUCATU Exemplos: Noroeste do Paraná (arenito Caiuá): boçorocas / assoreamentos das drenagens e baixadas. Região Oeste de São Paulo- Bauru, São José do Rio Preto, Presidente Prudente, Marília, etc. (arenito Bauru): assoreamentos comprometimento de reservatórios de abastecimento de água.

46 ASSOREAMENTO CASOS DE ASSOREAMENTO DE RESERVATÓRIOS CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS (RESERVATÓRIOS) MODIFICAÇÃO DO PERFIL DE EQUILÍBRIO DO RIO Exemplos: RESERVATÓRIO DE TRÊS MARIAS (RIO SÃO FRANCISCO) ESTUDOS REALIZADOS EM 1960 VIDA ÚTIL DE 500 ANOS DÉCADA DE 70 RESERVATÓRIO C/ 30% DO VOLUME ÚTIL ASSOREADO! JUSTIFICATIVA: DESMATAMENTO NAS CABECEIRAS DO RIO/SERRA DA CANASTRA MINEIRAS!) (PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL SIDERÚRGICAS

47 ASSOREAMENTO CASOS DE ASSOREAMENTO DE RESERVATÓRIOS OBS1: VAZÃO MÍNIMA DO RIO SÃO FRANCISCO EM UM SÉCULO ( ) ESSA VAZÃO PASSOU DE m 3 /s PARA 900 m 3 /s. Nas grandes secas o Rio já teve seu fluxo quase interrompido em certos trechos! OBS2: PREOCUPAÇÕES RESERVATÓRIO DE ITAIPU JUSTIFICATIVA: APORTE SEDIMENTOS EM GUAÍRA (PR) É DE t/ano (máx. medido) podendo chegar t/ano (máx. estimado) material retido no reservatório ( vol. útil). Carvalho (1994): tempo estimado de assoreamento até a soleira da tomada d água é da ordem de 100 anos.

48 Inundações/ Enchentes INUNDAÇÃO: PROCESSO CORRESPONDE AO EXTRAVASAMENTO DAS ÁGUAS DE UM CURSO D ÁGUA P/ AS ÁREAS MARGINAIS VAZÃO A SER ESCOADA > CAPACIDADE DE DESCARGA DA CALHA INUNDAÇÃO POR CERTO PERÍODO DE TEMPO! ENCHENTE (CHEIA): ACRÉSCIMO NA DESCARGA OBS: O TIPO DE COBERTURA EXISTENTE NA ÁREA DA BACIA DE CAPTAÇÃO PODE REDUZIR A SIGNIFICÂNCIA DA INUNDAÇÃO OU POTENCIALIZAR INUNDAÇÕES EXPRESSIVAS... (Como?)

49 Inundações/ Enchentes POR EXEMPLO: COBERTURA VEGETAL C/ EXPRESSÃO EM ÁREA: FACILITA A INFILTRAÇÃO DAS ÁGUAS PLUVIAIS E SERVE DE BARREIRA AO SEU ESCOAMENTO DOS RIOS. REDUZ A QUANTIDADE DE ÁGUA CHEGA ÀS CALHAS COBERTURA C/ ASFALTO/ATERROS : IMPERMEABILIZAM OU A PERMEABILIDADE DE SOLOS O ESCOAMENTO SUPERFICIAL E A QUANTIDADE DE ÁGUA QUE CHEGA ÀS CALHAS DOS RIOS INUNDAÇÕES!

50 EROSÃO/ASSOREAMENTO X INUNDAÇÕES/ ENCHENTES DISPÊNDIOS E PREJUÍZOS DIRETOS E INDIRETOS DECORRENTES DA COMBINAÇÃO EROSÃO/ASSOREAMENTO DESTRUIÇÃO DA INFRA ESTRUTURA URBANA PELA EROSÃO; ENCHENTES E INUNDAÇÕES; PERDAS PATRIMONIAIS; DEGRADAÇÃO PRECOCE DE EQUIPAMENTOS HIDRÁULICOS; INTERRUPÇÃO DE ATIVIDADES ECONÔMICAS; IMOBILIZAÇÃO DE TERRENOS PÚBLICOS (P/ RECEBIMENTO DE MATERAIL DESASSOREADO); POLUIÇÃO; DISPERSÃO DE POLUENTES (ATERROS INDUSTRIAIS) CONTAMINAÇÕES PATOLÓGICAS DIVERSAS.