15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental MORFOLOGIA DA DRENAGEM E DOS DEPÓSITOS DE DEBRIS FLOW EM ITAOCA, SÃO PAULO.
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- Sandra Klettenberg Castel-Branco
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1 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental MORFOLOGIA DA DRENAGEM E DOS DEPÓSITOS DE DEBRIS FLOW EM ITAOCA, SÃO PAULO. Marcelo Fischer Gramani 1 ; Deborah Horta Arduin 2 Resumo O presente trabalho pretende caracterizar a morfologia dos depósitos gerados pelo debris flow ocorrido no município de Itaoca, região sul do estado de São Paulo. O processo ocorreu a partir da combinação de fatores geomorfológicos, geológicos e climáticos, afetando, principalmente, a bacia hidrográfica do córrego Guarda Mão. A partir da descrição das características sedimentológicas e morfológicas dos depósitos, o artigo busca contribuir com compreensão da dinâmica de complexo processo do meio físico. Abstract The present work intends to characterize the debris flows deposits morphology, occurred in Itaoca, municipal district situated in south of State of São Paulo. The process occurred due to combination of geomorphologic, geologic and climatologic features, affecting mainly the Guarda Mão stream s basin. From describing the sedimentogical and morphological deposit features, this work aims to contribute with the understanding this complex environment dynamics. Palavras-Chave risco geológico, debris flow; Itaoca. 1 2 Geól.,Msc, Instituto de Pesquisas Tecnológicas, (11) , mgramani@ipt.br Geól.,Pesquisadora Visitante, Instituto de Pesquisas Tecnológicas, deborah.arduin@gmail.com.br 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 1
2 1. INTRODUÇÃO O município de Itaoca, situado na região do Vale do Ribeira, sul do estado de São Paulo, foi atingido por forte chuva, na madrugada do dia 13 de janeiro de 2014, chegando a acumular cerca de 200 mm em 2 horas. Como consequência, o volume de água do Rio Palmital aumentou e, associado à ruptura de uma ponte sobre o curso d água, resultou na inundação que desalojou mais de 300 pessoas e destruiu mais de 100 moradias 3. Adicionalmente, o evento climático gerou centenas de deslizamentos, nas encostas das bacias dos rios Guarda Mão e Gorutuba, e inundações bruscas. O bairro rural de Guarda-Mão, situado na bacia hidrográfica homônima, foi um dos mais atingidos, não só pela inundação, mas também por deslizamentos e por corrida de massa, culminando na destruição da vila situada às margens do Córrego Guarda-Mão, e na morte de 25 pessoas (CEDEC, 2015). As corridas de detritos (debris flow) são movimentos de massa que, segundo a definição de VanDine (1985), envolvem um fluxo aquoso, de granulometria predominantemente grossa, composta por material inorgânico e orgânico, que flui rapidamente ao longo de uma vertente inclinada em um canal pré-existente. As características morfológicas e sedimentológicas permitiram que o evento de Itaoca fosse caracterizado por Gramani (2015) como um debris flow. As alterações morfológicas, consequentes deste tipo de movimento de massa, não só modificam a geometria da bacia, como também associadas a outras características, permitem compreender a sua dinâmica. O presente trabalho pretende, a partir da caracterização morfológica e sedimentológica do depósito, contribuir para a compreensão da dinâmica deste fenômeno no contexto geológico e geomorfológico da Serra do Mar, visando aprimorar os procedimentos de prevenção. 2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 2.1. Localização e dimensões A área de estudo corresponde a bacia do Córrego Guarda-Mão, afluente do Rio Ribeira de Iguape (UTM: mE/ mS). A Figura 1 apresenta a localização da área de estudo no estado de São Paulo (a) e imagem aérea destacando-se os deslizamentos nas porções superiores da encosta e para a intensa erosão de margem do córrego Guarda-Mão. Figura 1. (a) Mapa de localização da Bacia do Guarda Mão, município de Itaoca, Vale do Ribeira, São Paulo; (b) Área da Bacia do Guarda-Mão, com destaque para a nascente do rio (seta branca), e para os deslizamentos e as cicatrizes de erosão de margem. 3 Informações disponíveis em < 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 2
3 A bacia apresenta área de 7,16 km 2, com vertentes inclinadas, nas quais se verificam cicatrizes oriundas dos eventos de deslizamento de janeiro de O canal principal apresenta inclinação média de 22º e a diferença de altitude é de aproximadamente 800m Caracterização geológica e geomorfológica Situada na região sul do Estado de São Paulo, no contexto geomorfológico da Serra do Mar, a região do Município de Itaoca é caracterizada por relevo alongado prevalece topos convexos com vales estreitos e profundos, com vertentes muito inclinadas (30-60%) (ROSS, 2002). A Bacia do Córrego do Guarda Mão situa-se a sul da Serra da Boa Vista, sinclinal que expõe a sequência metassedimentar e metacarbonática do Grupo Lajeado. O curso d água em questão corre na Unidade Itaoca, composta por granitos sin a tardi-orogênicos, especificamente na fácies a definida por Mello (1995), sendo esta caraterizada por monzogranitos, quartzo monzogranitos e, localmente, por quartzo sienitos porfiríticos e isotrópicos (FALEIROS et al, 2012). 3. METODOLOGIA A análise dos depósitos foi executada a partir de medidas geométricas e granulométricas executadas em campo em duas visitas nos meses de janeiro e setembro de 2014, bem como a partir de fotografias do sobrevoo realizado em novembro de Para o cálculo da área da bacia, bem como para a elaboração do modelo digital de terreno e o perfil topográfico ao longo do Córrego do Guarda-Mão, foi utilizada a carta topográfica de Itaoca, escala 1: do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) trabalhadas no software ArcGis 10. A Bacia do Guarda-Mão foi compartimentada em três trechos, de acordo com a metodologia proposta por VanDine (1985), a qual propõe a divisão em uma Zona de início (T1), cuja inclinação é superior a 25º; Zona de transporte (T2), no qual predomina a erosão e deposição parcial, de inclinação de aproximadamente 15º e Zona de deposição do leque (T3), de inclinação inferior a 10º. Esta metodologia parte do pressuposto que se trata de um debris flow canalizado, de acordo com a classificação proposta por Pierson e Costa (1987 apud VanDine, 1985) e que os gradientes podem variar, dependendo do confinamento relativo do canal, da geologia (que acaba por determinar a composição e o gradiente do depósito), bem como a taxa água/sedimento do fluxo (VANDINE, 1985). Foram executadas 6 seções perpendiculares ao canal, de montante para jusante, predominantemente localizadas no trecho T2. Em cada seção, foram caracterizados os taludes marginais e medidas as dimensões do depósito e a granulometria. Os cordões laterais (levees), identificados em campo nos trechos 2 e 3, também foram analisados e compartimentados, complementando assim a descrição do depósito. 4. MORFOLOGIA DO DEPÓSITO A área selecionada para a caracterização morfológica e sedimentológica compreende os trechos T2 e T3, representadas nas Figuras 2 e 3, bem como as seções executadas e as principais feições observadas. A Figura 3 apresenta o perfil topográfico ao longo do Córrego do Guarda Mão, executado a partir do Modelo Digital de Terreno, posicionando as seções. O trecho 1 (T1) corresponde a porção mais íngreme do canal, cuja inclinação média é de 35º. Este trecho é caracterizado pelo predomínio de deslizamentos, queda de blocos e erosão do canal com a passagem do fluxo. A partir das fotografias aéreas comparativas de antes e depois do evento, observa-se que este trecho apresenta grandes áreas de erosão nos taludes marginais, bem como diversas cicatrizes de deslizamentos nas encostas voltadas para o canal. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 3
4 A Figura 4 apresenta fotografias do sobrevoo na Bacia do Guarda Mão (dezembro, 2014), com destaque para a os diferentes trechos nos quais predominam zonas de erosão e deposição ao longo do canal, em fluxo confinado. Figura 2. Desenho esquemático em planta da bacia do Guarda-Mão, com as Seções transversais executadas em campo; (1) T2 trecho de intensa erosão lateral e mobilização do leito; (2) T3 trecho de intensa deposição, predomínio de cascalho e areia; (3) Acúmulo de matacões a montante da cachoeira; (4) erosão lateral; (5) depósito de debris flood; (6) depósito de cascalho e areia grossa; (7) cachoeira; (8) fluxo de deposição; (9) cicatriz de erosão; (10) acúmulo de fragmentos vegetais; (11) depósito com matacões de diâmetro < 2m; (12) cordões ou levees; (13) curso d água atual; (14) habitações destruídas no evento; (15) habitações; (16) caminho de terra. Figura 3. Perfil da Bacia do Guarda- Mão, executado a partir do Modelo Digital de Terreno, compartimentado em três trechos: T1 corresponde à área de deslizamentos e movimento de blocos (θ~30º); T2 ao trecho onde θ<15º, no qual ocorre intensa erosão lateral e remobilização do leito, com deposição dos matacões; T3, trecho cuja inclinação é de θ~3º, no qual predomina a deposição de cascalho e areia. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 4
5 Figura 4. Fotografias do sobrevoo na bacia do Guarda Mão (dezembro, 2014): (a) Vista de jusante para montante do Trecho T2, com destaque para as zonas de erosão (seta preta) e deposição (seta vermelha) ao longo do canal, em fluxo confinado; (b) Transição trecho T2/T3, de montante para jusante, notar quantidade e dimensões dos materiais depositados no trecho. O trecho 2 (T2), apresenta inclinação média de 10º e predomínio de processos erosivos do canal e margens e o início da deposição dos matacões da ordem de 2 m de diâmetro. Observase, na porção intermediária a final deste trecho, o canal modelado pela passagem do fluxo. Esse trecho apresenta evidências da trajetória do fluxo, indicadas pelos pontos de deposição e erosão nos taludes marginais, conforme a Figura 4a. As seções 1 a 4 individualizadas neste trabalho, bem como os cordões, são representativas dos depósitos encontrados neste trecho. Por fim, o trecho 3 (T3), cuja declividade é inferior a 3º, predomina a deposição de sedimentos da granulometria de areia e cascalho, configurando o leque de deposição do debris flow (Figura 4b). As seções 5 e 6 apresentam uma descrição do depósito na porção distal deste trecho Seção 1 - S1 (C-C ) A primeira seção foi executada a jusante de uma queda d água, que teve as suas dimensões ampliadas de 1 m para 5 m de altura após o evento, e situa-se nas coordenadas UTM ( mE/ mS). A montante desta feição predomina o processo de erosão do canal, com depósitos de matacões de granitos ao longo dos taludes marginais (Figura 5). A seção é caracterizada por predomínio de processo erosivo, expondo o embasamento granítico na base e depósitos antigos no topo dos taludes. A base do canal apresenta 8 m de largura, o talude marginal esquerdo a 45º nos primeiros 8,4 m, seguido de um trecho subvertical de 6 m e novo trecho com inclinação de 30º, que expõe o perfil de solo de alteração. A atual largura do canal apresenta 15 m, sendo este entulhado por depósito de matacões e pelo atual curso do Córrego do Guarda- Mão, o qual no mês de setembro não ultrapassava 1 m de largura e apresentava uma lâmina d água inferior a 1 m. Partes do embasamento e do material que compunha os taludes marginais foram removidos deste trecho com passagem do fluxo de água e sedimentos. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 5
6 Figura 5. Seção S1 (UTM E e S) (a) Seção S1, pertencente ao trecho T2, situada a montante da cachoeira; (b) Desenho esquemático da seção S Seção S2 - (D-D ) A seção S2 situa-se na coordenada UTM ( mE/ mS). Observa-se que em relação ao trecho anterior, a margem esquerda sofreu maior atuação do processo erosivo, expondo parte do embasamento na base do canal e acumulando matacões e areia grossa. Observa-se a ocorrência de troncos de árvores que também foram carreados com os matacões, os quais se encontram cravejados por cascalhos, evidenciando a intensidade e impacto gerado durante o fluxo. Nos taludes, observa-se a exposição do embasamento granítico alterado, seguido pelo solo de alteração. A Figura 6 apresenta o perfil da seção S2, com destaque para a intensa erosão dos taludes marginais e leito do córrego. Figura 6. Seção S2: ( a) Fotografia da Seção 2, de montante para jusante. Destaque para o embasamento exposto em primeiro plano, e para as dimensões do canal; (b) Desenho esquemático da Seção D-D, enfatizando a morfologia do canal no trecho analisado. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 6
7 4.3. Seção S3 (E-E ) Esta seção foi executada nas coordenadas UTM ( mE/ mS) e se encontra próximo ao trecho em que o fluxo deixa de ter características de confinamento. A largura do canal erodido é maior que nos trecho anteriores, bem como há um aumento na quantidade de matacões depositados, cujo diâmetro varia entre 2 m e 5 m, dando início ao trecho de deposição mais intensa. A Figura 7 apresenta a Seção S3, com destaque para a indicação (estimada) da superfície prévia do depósito. Figura 7. Seção S3 (E-E ): (a) Vista geral da área em que foi executado o perfil, de montante para jusante. Destaque para ao aumento na quantidade de matacões, principalmente na margem direita; (b). Desenho esquemático da seção E-E, enfatizando a atual configuração do canal, com destaque para a indicação (estimada) da superfície prévia Seção S4 (F-F ) A quarta seção executada encontra-se na transição entre o trecho T2 e o início do leque deposicional do debris flow (T3), na coordenada UTM ( mE/ mS). Observa-se um aumento da área originalmente ocupada pelo canal, o qual foi remodelado pela passagem do fluxo, chegando a cerca de 91 m de largura nesta seção. Os matacões predominantes nesta área configuram um depósito com espessura de 3 m de altura. Entre as seções S4 e S5 ocorrem os cordões laterais (levees) ao longo do trecho mais largo do canal, cuja largura máxima é da ordem de 100 m. A Figura 8 apresenta a Seção S4, com destaque para a indicação da largura do canal. Figura 8. Seção S4 (F-F ): (a) Fotografia do trecho da seção próximo à margem direita, na desembocadura do canal; (b) Desenho esquemático da seção completa, com destaque para a largura do canal. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 7
8 4.5. Seção S5 (G-G ) Os matacões, cujo diâmetro médio é da ordem de 5 m, encontram-se fraturados, com evidência de transporte e impactos, em meio a uma matriz de cascalho e areia grossa. Os blocos são compostos por granitos isotrópicos. Em meio aos blocos maiores, observa-se a deposição de galhos de árvores que também foram transportados no fluxo. No topo de alguns matacões, é possível identificar a deposição de areia grossa, evidenciando a altura e redução de velocidade do fluxo. A Figura 9 apresenta a Seção S5, com destaque para a indicação (estimada) da superfície prévia do depósito. Figura 9. Seção S5 (G-G ): (a). Fotografia do local onde foram executadas as medidas da seção; (b) Desenho esquemático do perfil, destacando os diferentes materiais que compõe esta porção do depósito Seção S6 (H -H) A seção S6 encontra-se na porção mais distal analisada, a qual se caracteriza pela redução na ocorrência de matacões e predomínio da deposição de cascalho e areia grossa. O curso d água atual do córrego do Guarda-Mão isolou este depósito como um banco de areia, correndo em pequenos canais com menos de 1 m de largura próximo aos taludes marginais atuais. A Figura 10 apresenta a Seção S6, com destaque para a deposição de areias e matacões dispersos no canal. Figura 10. Seção S6 (H-H ): (a) Fotografia do depósito; (b) Desenho esquemático do perfil Cordões laterais (levees) A partir dos trabalhos de campo e da análise das fotos aéreas foram identificados quatro cordões laterais (levees) de maior dimensão entre os trechos 2 e 3, os quais evidenciam a direção do fluxo. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 8
9 O primeiro cordão encontra-se nas coordenadas UTM ( mE/ mS), logo após o fim do canal confinado, e espraia em direção NW-SE. O cordão é caracterizado pela inversão granulométrica, na qual os matacões de maior dimensão encontram-se na porção frontal do cordão, chegando a atingir 5 m de diâmetro, seguido por matacões menores em direção a cauda, com predomínio de blocos de 2 m de diâmetro, em matriz de cascalho e areia grossa. No topo dos matacões é possível observar a presença do mesmo material da matriz no topo dos matacões, evidenciando a altura do nível de água durante o evento e a brusca interrupção na velocidade do fluxo de transporte. O segundo cordão identificado nas coordenadas UTM ( mE/ mS), a jusante do primeiro, é responsável pelo desvio do córrego que deságua no canal principal, situado a leste do Guarda-Mão, no qual ao longo de seu curso foram identificados depósitos de matacões, possivelmente atribuídos a fenômenos semelhantes aos observados no canal principal. Próximo ao encontro com o canal principal, o barramento levou a uma intensa deposição de cascalho e areia grossa. Este cordão lateral é composto por matacões com 5 m de diâmetro na porção frontal, também apresentando uma gradação inversa com blocos de menor dimensão na cauda, e depósito de cascalho e areia no topo dos matacões. Os blocos de granito encontram-se imbricados, com vergência para sudeste, indicando a direção do fluxo. Observa-se, a montante deste curso d água, o acúmulo de restos vegetais trazidos pela drenagem que foram bloqueados pelo depósito, e a extensão d o depósito de areia grossa ao longo do canal no trecho de planície, que alcançou mais de 1,5 m de altura. As Figuras 11 e 12 mostram, como exemplo, o detalhe do cordão lateral, com destaque para as características sedimentológicas do depósito: imbricamento dos matacões, inversão granulométrica e predomínio dos matacões de maiores dimensões na porção frontal do fluxo. Figura 11. Compartimentação do cordão lateral (L1), individualizando a porção frontal e final baseado no perfil apresentado por Ujueta e Mojica, 1985) Figura 12. Imbricamento no cordão lateral: (a) Foto do cordão lateral 2; (b). Desenho esquemático evidenciando o imbricamento dos matacões que compõe o cordão. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 9
10 5. DISCUSSÃO E CONCLUSÕES A morfologia do canal, principalmente nos diferentes trechos descritos no presente trabalho, indica um predomínio de processos erosivos (de margem e leito do canal) nas porções superiores do canal (15º-35 o ) e de deposição em trechos menos inclinados e não confinados da drenagem (<10º). Foram verificados trechos nos quais a remoção do depósito aluvionar pode ter atingido 3 4 m de espessura, principalmente nas áreas confinadas. A descrição dos depósitos, englobando características granulométricas e de arranjo dos materiais, indicam dinâmicas de fluxos distintas em trechos do córrego Guarda Mão. Essas diferenças podem ser expressas pelo registro dos cordões laterais, com diferentes dimensões, pelos depósitos arenosos cobrindo grande parte dos blocos e matacões, pela concentração de sedimentos em determinados pontos do córrego e pela brusca transição entre os depósitos arenosos e de matacões. As características geomorfológicas e geológicas da bacia combinadas com a alta concentração de chuva em poucas horas, culminaram na ocorrência do evento. O grande volume de material que atingiu as zonas de predomínio de deposição (T2 e T3) deve ser estudado com maior atenção para compreensão da dinâmica do fluxo, e aventa-se a possibilidade de pequenos barramentos de matacões na drenagem, ao longo dos trechos T1 e T2 terem sido remobilizados com o aumento do fluxo de água do canal, deflagrado pela chuva. Outra possibilidade que deve também ser alvo de maiores estudos na área é existência de depósitos de debris flows de outros eventos, que também podem ter sido remobilizados no evento. Portanto, pretende-se com este trabalho fornecer subsídios para as atuais pesquisas da equipe do IPT em modelagem de debris flow e deslizamentos nesta área de estudo, visando à prevenção de eventos desta natureza. 6. REFERÊNCIAS FALEIROS, F.M. et al. (2012). Geologia e recursos minerais da Folha Apiaí SG.22-X-B-V, Estados de São Paulo e Paraná, Escala 1: São Paulo: CPRM, 107 p. GRAMANI, M.F. (2015). A Corrida de Massa no córrego Guarda-Mão, Município De Itaoca (SP): Impacto e Observações de Campo. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental, 10p (no prelo). MELLO, I.S.C. (1995). Geologia e estudo metalogenético do maciço Itaoca, vale do Ribeira (SP e PR). Tese (Doutorado) Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo. ROSS, J. L.S. (2002). A Morfogênese da Bacia do Ribeira do Iguape e os Sistemas Ambientais. GEOUSP Espaço e Tempo, São Paulo, Nº 12. UJUETA, G., MOJICA, J. (1995): Fotointerpretación y observaciones del flujo de escombros de Noviembre 13 de 1985 en Armero (Tolima, Colombia).- GEOLOGIA COLOMBIANA, 19, pgs.5-25, Santate de Bogotá. VANDINE, D. F Debris flow control structures for forest engineering. Res. Br., B.C. Min.For., Victoria, B.C., Work. Pap. 08/ º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 10
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40 Figura 07: Arenito Fluvial na baixa vertente formando lajeado Fonte: Corrêa, L. da S. L. trabalho de campo dia 11-10-2005. O arenito friável forma um pacote de maior espessura, com baixa cimentação
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