Mapa de Landforms para previsão preliminar de Suscetibilidade à Erosão para a área de expansão urbana de Ilha Solteira - SP. Rodrigo Vissoto Moretti¹ Jaime Mauricio Cabrera Vivanco 2 José Augusto de Lollo 3 ¹Universidade Estadual Paulista UNESP Alameda Bahia, 550-15.385-000 - Ilha Solteira SP, Brasil morettivrodrigo@gmail.com ²Universidade Estadual Paulista UNESP Alameda Bahia, 550-15.385-000 - Ilha Solteira SP, Brasil ing.maoviva@gmail.com 3 Universidade Estadual Paulista UNESP Alameda Bahia, 550-15.385-000 - Ilha Solteira SP, Brasil lolloja@dec.feis.unesp.br Abstract The process of urban growing and expansion and the common high concentration of people in urban areas in Brazil have been responsible by erosion process origin and intensification. The problem became more serious as urban areas in Brazil usually were occupied without natural limitations considerations. So that, urban erosion appears in Brazilian urban areas due to nonplanned occupations resulting silting processes in rivers also. Erosion in expansion urban areas is consequence of inconsideration of natural attributes (soil, relief, vegetation and intense rain). Considering that landforms charts can express relief units and its relationship with soil profile and dynamic processes, the production of landform charts is a quick and low cost manner of predicting erosion susceptibility. The article presents a susceptibility erosion chart for Ilha Solteira (SP) expansion urban area derivate from landform chart at land element level, showing how that relief natural attributes can be used for this purpose. Palavras-chave: surface geodynamic processes, landform, erosion, susceptibility chart. 1106
1. Introdução O acelerado processo de urbanização e o crescimento desordenado das cidades mudam severamente a paisagem, marcada por diferentes processos do meio físico, em geral associados a alguma degradação ambiental. Feições erosivas, decorrentes da má gestão do uso do solo e da falta de planejamento urbano, provocam impactos ambientais, pela produção de sedimentos que vão assorear os cursos d água levando à ocorrência de enchentes, em períodos chuvosos. Embora os processos erosivos sejam estudados em vários países, seus mecanismos ativadores, bem como as condições predisponentes, são variáveis e específicos para cada região e são dependentes de uma gama de fatores naturais, tais como o clima, as condições de relevo, a natureza do terreno (substrato rochoso e materiais inconsolidados) e a cobertura vegetal. A ação das chuvas, associada a uma ocupação desordenada do solo (desmatamento, estradas, expansão de cidades), constitui o fator decisivo da aceleração da erosão. O solo desprotegido (sem cobertura vegetal) tem um escoamento superficial mais intenso, formando filetes de água com força suficiente para arrastar as partículas liberadas (GALETI, 1984). Os fatores fundamentais do processo erosivo são: clima (precipitação pluviométrica, principalmente), relevo (forte influência da declividade), solo, cobertura vegetal e ação humana. Os principais efeitos da precipitação são: (1) destacamento das partículas por impacto das gotas de chuva; (2) destacamento das partículas por tensões de atrito do escoamento superficial; (3) transporte de partículas por escoamento superficial (RIGHETTO, 1998). A chuva provoca uma aceleração maior ou menor da erosão dependendo de sua distribuição no tempo e espaço e de sua intensidade. Chuvas torrenciais e pancadas de chuva constituem a forma mais agressiva de impacto da água no solo (DAEE/IPT, 1990). Por outro lado, nas regiões de baixo índice pluviométrico e precipitações concentradas no tempo, as precipitações podem ter um comportamento de chuvas torrenciais. O relevo tem papel importante no controle da relação infiltração versus escoamento superficial; maiores velocidades de escoamento superficial estão associadas a terrenos mais acidentados, enquanto maiores concentrações de fluxo normalmente se relacionam a encostas mais largas com formas tendendo a convexas. A inclinação dos terrenos é avaliada por meio da declividade das encostas através de cartas de declividade produzidas a partir de uma base cartográfica pré-existente ou uma produzida para esta finalidade. A definição das classes de inclinação adotada na produção de cartas de declividade varia de acordo com o tipo de análise, sendo mais comuns as análises relacionadas à ocupação e manejo agrícola (LEPSCH, 1983 e BERTONI & LOMBARDI NETO, 1993), e aquelas associadas à produção de cartas geotécnicas derivadas como erodibilidade, escavabilidade e estabilidade de taludes. A existência da cobertura vegetal normalmente determina condições que favorecem a infiltração / evapotranspiração, reduzindo o escoamento superficial e, consequentemente, a ação erosiva da água. Ainda, com a remoção da vegetação nativa, a substituição por outro tipo de cobertura não o priva de um processo erosivo, podendo até favorecer seu desenvolvimento. A avaliação da importância do solo no processo erosivo normalmente é feita com base na caracterização da erodibilidade do solo, que reflete o potencial do mesmo sofrer erosão. Essa avaliação se dá por base na consideração dos fatores que governam esta propriedade dos solos, como a granulometria, estrutura, permeabilidade, teor de matéria orgânica (MORGAN, 1995). Segundo Infanti e Fornasari (1998), as principais áreas de ocorrência de voçorocas no país estão associadas às áreas de ocorrência das formações geológicas sedimentares, cujas 1107
coberturas pedológicas correspondem a materiais arenosos (solos podzólicos, latossolos ou depósitos aluvio-coluvionares). A ação humana geralmente é o principal fator desencadeador da erosão acelerada, seja ele rural ou urbano. As interferências provocadas pelas ações de uso e ocupação do solo costumam se refletir em desequilíbrio nos processos naturais que ocasionam o início do processo ou potencializam processos pré-existentes. Com relação às obras de engenharia em geral, segundo IPT (1989) a deficiência ou mesmo falta total de planejamento das ações urbanas induzem o desenvolvimento de processos erosivos, tais como: traçado inadequado do sistema viário, em alguns casos agravados pela ausência de pavimentação, guias e sarjetas; precariedade do sistema de drenagem de águas pluviais e servidas; expansão urbana rápida e descontrolada, que geralmente dá origem à implantação de loteamentos, comodatos e conjuntos habitacionais em locais impróprios, levando-se em consideração a geotecnia da cidade. A paisagem está sob a influência de fatores físicos, químicos, bióticos, sociais e culturais, sendo tantos os fatores que dificilmente podemos compreendê-los em sua totalidade. Estes fatores estão compreendidos dentro de subsistemas integrantes de sistemas maiores e assim, quando se decide em qual sistema atuar, volta-se o escopo dos estudos para ele, localizando qual o subsistema é o objeto do estudo. Com estes objetos de estudos definidos a quantidade de fatores a serem analisadas é reduzida. A cobertura da superfície do solo torna-se o principal objeto de estudo devido a sua influência nos outros fatores (SANTIM, 2009). Após a substituição da paisagem natural pela paisagem artificial as variáveis hidrológicas passam a ser influenciadas pelo novo ambiente. As cartas de suscetibilidade a erosão são meios bem comuns de avaliar o potencial erosivo de uma área, levando em consideração os seguintes atributos: solo, relevo (declividade e formas de relevo), rochas e uso e ocupação do terreno. Como os custos envolvidos em tal processo podem ser altos, uma forma rápida e de baixo custo de realizar tal avaliação é o uso da técnica de avaliação do terreno, via mapa de landforms. Este artigo descreve um método expedito de avaliação para a detecção de áreas suscetíveis à erosão, que pode ser usado como instrumento para avaliações visando o planejamento urbano ou a intervenção na correção dos problemas. A proposta foi aplicada na área de na área de expansão urbana de Ilha Solteira (SP). 2. Metodologia de Trabalho 2.1 Características da Área em Estudo Por se tratar de um núcleo urbano relativamente novo (trinta anos de história apenas) e de pequeno porte a cidade de Ilha Solteira não possui um acervo bibliográfico significativo com informações sobre o município. As informações apresentadas a seguir foram obtidas em CINDIRU (1995), e Prefeitura Municipal de Ilha Solteira (2007). O município de Ilha Solteira localiza-se na região noroeste do Estado de São Paulo, entre os meridianos 51o00 e 51o30 W e os paralelos 20o15 e 20o45 S, abrangendo uma área de cerca de 640km2. A área de estudo compreende a área de expansão do município de Ilha Solteira. Sua localização no município e em relação à área urbana de Ilha Solteira pode ser observada na Figura 1. A vegetação original da área era composta por floresta latifoliada tropical semidecídua e cerrado/cerradão (CINDIRU, 1995). Com o avanço da fronteira agropecuária na região essa cobertura vegetal foi retirada para dar lugar a atividades agrícolas e pecuárias. 1108
A área estudada apresenta um substrato rochoso bastante simples composto por litótipos das Formações Serra Geral (basaltos toleíticos) do Grupo São Bento e Santo Anastácio (arenitos de granulação de fina a média) do Grupo Bauru, ambas incluídas no contexto da Bacia do Paraná (IPT, 1981). Os materiais inconsolidados presentes na área são solos residuais arenosos fofos formados pela alteração dos arenitos da Formação Santo Anastácio nos interflúvios e colinas e solos residuais de basalto com textura fina a média nos fundos de vale (LOLLO, 1998). Figura 1 Localização da área no município de Ilha Solteira. 2.2 Produção do Mapa de Landforms A técnica de avaliação do terreno baseia-se na possibilidade de divisão da área em estudo em unidades cada vez menores (em função da escala e da finalidade pretendidas) a partir do uso de fotografias aéreas (preferivelmente) e de trabalhos de campo, tendo-se como critério de zoneamento a uniformidade destas parcelas do terreno em termos das feições de relevo (landforms) encontradas. Desta maneira, as formas de relevo identificadas devem representar condições típicas de substrato rochoso e perfis típicos de alteração de solos de acordo com a forma identificada (AITCHISON & GRANT, 1968; SMALL, 1986; e COATES, 1987). As feições de relevo identificadas são classificadas, segundo suas dimensões de significado geológico / geotécnico, em três níveis hierárquicos denominados sistema de terreno (land system), unidade de terreno (land unit), e elemento de terreno (land element) (COOKE & DOORNKAMP, 1990). Essa possibilidade de se estabelecer, através da análise dos elementos de terreno, as possíveis variações de espessura e variações na natureza do perfil de alteração é reflexo de que os elementos de terreno, por representarem variações locais no landform, indicam prováveis variações nas condições de circulação de água no perfil, como se pode verificar em Lollo (1998). Estas variações de espessura e natureza do perfil de alteração nos elementos do terreno, no entanto, só são estabelecidas com segurança através de cuidadosos trabalhos de campo com o levantamento detalhado das condições do perfil de alteração. 3. Resultados e Discussão 1109
3.1 Mapa de Landforms O trabalho consistiu do levantamento do toda a área do município utilizando-se fotografias aéreas na escala 1:20.000. Na área do município foram identificados dois sistemas de terreno (denominados A e B), sendo o primeiro deles composto por duas unidades de terreno (A.1 e A.2) e o segundo (sistema B) composto por três unidades de terreno (B.1, B.2 e B.3). Dentre as cinco unidades identificadas, uma não ocorre na área de expansão urbana (B.2). Na área de expansão urbana o levantamento foi detalhado até o nível elemento de terreno proporcionando um total de dez elementos de terreno sendo três deles pertencentes à unidade A.1 (elementos A.1.1, A.1.2 e A.1.3), dois pertencentes à unidade A.2 (elementos A.2.1 e A.2.2), três pertencentes à unidade B.1 (B.1.1, B.1.2 e B.1.3), e dois pertencentes à unidade B.3 (elementos de terreno B.3.1 e B.3.2). Além dos trabalhos de fotointerpretação foram efetuados trabalhos de campo para a confirmação das análises efetuadas na avaliação do terreno e o completo conhecimento dos landforms em termos dos perfis de alteração de solos associados a cada um deles. Apresentase a seguir as descrições de cada uma destas formas de relevo, cuja distribuição na área pode ser observada na Figura 2. Figura 2 Mapa de Landforms na área. Sistema A: colinas médias suave onduladas com encostas convexas e média frequência de canais associadas a vales pequenos e profundos com encostas convexas, com alta frequência de canais e presença de ravinas. As formas presentes neste sistema e os trabalhos de campo efetuados permitem afirmar que o substrato rochoso do mesmo são os arenitos do Grupo Bauru. Unidade A.1: vales pequenos profundos com encostas convexas, evidências de processos erosivos na porção inferior das encostas, frequência de canais média a alta e presença de ravinas. Materiais inconsolidados arenosos finos homogêneos pouco espessos (espessuras raramente superiores a 5m). 1110
Elemento A.1.1: porção superior das encostas, formas convexas pouco íngremes, ausência de ravinas e média frequência de canais, perfis de alteração mais espessos (chegando a atingir espessuras de até 7m). Elemento A.1.2: porção inferior das encostas, formas retilíneas evoluindo para côncavas, bastante íngremes, alta frequência de canais e intenso ravinamento. Os materiais inconsolidados são pouco espessos (espessuras variando entre 2 e 5m). Elemento A.1.3: fundo dos vales, forma retilínea, alta frequência de canais com coalescência de pequenos vales, com arrasamento das encostas e formas planas. Os perfis de materiais inconsolidados são bastante rasos (< 2m) chegando-se mesmo a ter exposição do substrato rochoso em alguns locais. Unidade A.2: colinas médias suave onduladas com encostas convexas com média frequência de canais. As formas mais suaves sugeriam presença de perfis de alteração de solos bem desenvolvidos e bastante espessos o que foi confirmado nos trabalhos de campo ao se verificar a presença de perfis de alteração com grandes espessuras (muitas vezes superiores a 20m) de solos arenosos finos homogêneos. Elemento A.2.1: metade superior e topo das colinas, formas convexas e topo relativamente aplainado, baixa frequência de canais. Perfis de materiais inconsolidados arenosos fofos com espessuras comumente superiores a 20m. Elemento A.2.2: porção inferior das colinas, formas convexas e com média frequência de canais. Materiais inconsolidados com perfis menos espessos (espessuras raramente superiores a 10m). Sistema B: vales amplos e médios, pouco profundos com encostas retilíneas a côncavas, e frequência de canais alta a média. Unidade B.1: vales amplos com encostas côncavas, alta frequência de canais, encostas abruptas suavizando-se em direção à drenagem, extensos depósitos aluviais na base. Localmente tem-se a presença de terraços aluviais na porção mais alta (terço superior) apresentando pequenas porções convexas. Os depósitos aluviais são pouco espessos, porém os terraços apresentam espessuras de até 10m. Elemento B.1.1: planícies aluviais recentes e depósitos aluviais em canais abandonados. Os materiais inconsolidados compreendem depósitos aluviais arenosos finos pouco espessos (no máximo 5m de espessura) com lentes de argila decimétricas. Elemento B.1.2: terraços aluviais em porções superiores de encostas (perfil convexo). Os perfis de materiais inconsolidados são homogêneos e bastante espessos (até 10m de espessura) apresentando depósitos arenosos finos. Elemento B.1.3: vales amplos com encostas côncavas, bastante dissecados, alta frequência de canais. Este elemento apresenta perfis de materiais inconsolidados bastante rasos (espessuras inferiores a 2m) fruto de processos erosivos. Unidade B.3: vales médios com encostas côncavas a retilíneas, média frequência de canais, sem evidência de depósitos aluviais, e espessuras médias de perfis de alteração de solos (5 a 10m). Os materiais inconsolidados presentes são francamente argilosos e bem estruturados. Elemento B.3.1: metade inferior das encostas, formas côncavas íngremes tendendo a retilíneas. Perfis de materiais inconsolidados menos espessos (espessuras geralmente em torno de 5 a 6m). Elemento B.3.2: metade superior das encostas, formas convexas tendendo a côncavas pouco íngremes. Porções mais suaves da encosta com perfis de alteração de solos argilosos homogêneos bem desenvolvidos (chegando a atingir 10m de espessura). 3.2 Suscetibilidade à Erosão 1111
As condições naturais que indicam maior potencial para desenvolvimento de processos erosivos situam-se nas ocorrências dos Elementos de Terreno B.3.1 e B.3.2, área com terrenos mais íngremes. O fato de que a unidade de terreno em questão apresenta solos menos espessos fez com que os processos erosivos instalados não tenham apresentado forte evolução em termos de incisão vertical evoluindo principalmente por alargamento do canal de drenagem por solapamento de encostas de vales. Processos erosivos também são esperados, e registrados, em porções mais elevadas do terreno (Elemento de Terreno A.2.2) com perfis de solos mais espessos e com textura mais grosseira aumentando significativamente as ocorrências de processos erosivos. As áreas mais suscetíveis à erosão na área de expansão urbana são representadas na Figura 3. Figura 3 Carta Preliminar de Áreas Suscetíveis à Erosão. 4. Conclusão A delimitação das unidades do meio com o uso da técnica de avaliação do terreno foi eficiente para promover o zoneamento de unidades em termos de suscetibilidade à erosão indicando não só condições potenciais de ocorrência do fenômeno como confirmando a suscetibilidade natural em áreas com processos erosivos já instalados. Agradecimentos Os autores agradecem ao apoio financeiro da FAPESP (Processo 2012/07842-4 - auxílio à pesquisa), à CAPES pela bolsa de mestrado, e ao CNPq-PIBIC-UNESP pela de bolsa de iniciação científica. Referências AITCHISON, G.D.; GRANT, K. Terrain Evaluation for Engineering. Syndal: CSIRO - Division of Soil Mechanics Research Paper n. 107. Separate from STEWART, G.A. ed. Land Evaluation. Sidney: MacMillan of Australia, [s.p.], 1968. BERTONI, J., LOMBARDI NETO, F. Conservação de Solo. Piracicaba, Livro Ceres, 1985, 368p. CPME PC. 1112
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