2.3 FATORES CONTROLADORES DO PROCESSO EROSIVO
2.3.4 Comprimento e declividade das vertentes
A erosão hídrica encontra-se condicionada ao escoamento superficial das en-costas. Com o aumento da declividade e do comprimento das vertentes, produz-se o aumento da velocidade, do volume do escoamento e sua capacidade de transporte e, portanto, o aumento da ação destrutiva sobre a superfície, elevando as perdas de solo por erosão (MORGAN, 2005; ZACHAR, 1982).
Gussak (1937 apud ZACHAR, 1982), Musgrave (1947 apud HOLY, 1980), Zingg (1940 apud HOLY, 1980) and Neal (1938 apud HOLY, 1980), entre outros, utilizaram medições de campo e dados experimentais obtidos a partir de monolitos de solo para derivar a equação empírica que relaciona as perdas de solo e o declive da encosta:
E = f(Sn) (2.2)
em que Eé a perda de solos (massa por unidade de área por unidade de tempo), Sa declividade da vertente e f encoeficientes empíricos, comnassumindo valores entre 0, 8 e 1, 5.
Faixas de erosão crítica foram estabelecidas por Wischmeier e Smith (1965), Polyakov (1964 apud HOLY, 1980) e Kostin (1945 apud HOLY, 1980) (fontes escritas em língua russa que não foram encontradas pela autora desta tese), indicando como declividade crítica para a erosão aguda as faixas de 1 a 2◦em solos de resistência baixa, de 3 a 5◦em solos de resistência média e de 6 a 7◦em solos de resistência alta.
Quanto ao comprimento da vertente, este é importante principalmente em re-lação com o incremento da vazão e o grau de confluência. À medida que estes au-mentam, a velocidade do escoamento e sua capacidade de transporte mudam. Assim, tendo uma declividade constante na encosta e uma chuva de duração suficiente para prover o tempo necessário para as partículas de água percorrer o percurso da divisória até o pé da encosta, o escoamento, sua intensidade e o esforço tangencial aumentarão com o comprimento da vertente e, portanto aumentará a intensidade da erosão (HOLY, 1980; ZACHAR, 1982).
Dados de vários estudos mostram uma tendência ao incremento das perdas de solo com o comprimento da vertente como resultado da evolução da erosão laminar para uma erosão pela concentração do escoamento em canais (NORD; ESTEVES, 2010;
HOLY, 1980).
As relações empíricas obtidas na base de parcelas experimentais foram do tipo:
E= f(Ln) (2.3)
em que E é a perda de solos (massa por unidade de área por unidade de tempo), L o comprimento da vertente e f encoeficientes empíricos. Os valores registrados paran, por diferentes pesquisadores, estiveram entre 0, 5 e 1, 5.
A combinação do comprimento e declividade das vertentes produz efeitos ero-sivos agudos, portanto pesquisas que avaliaram estes efeitos concluiram que quanto menor a declividade crítica, maior o comprimento crítico (no maior número dos casos).
Assim sendo, para encostas íngrimes o comprimento de vertente crítico será próximo de zero, sinalizando que o solo nesta condição precisa ser protegido. Estes dois fatores
são comumente utilizados na definição do tipo e localização de medidas de controle da erosão (ZACHAR, 1982; HOLY, 1980).
Estudos realizados por Zhang et al. (2017), para avaliar os efeitos do compri-mento e declividade da vertente nos processos de erosão interravinar em solos francos, contemplaram 250 eventos de chuva simulados (48, 62, 102, 149 e 170 mm/h) com du-ração de 60 minutos, declividades de vertente (DV) de 17, 6; 26, 8; 36, 4; 46, 6 e 57, 7% e comprimento de vertente (CV) de 0, 4; 0, 8; 1, 2; 1, 6 e 2, 0 m. Os resultados obtidos mos-traram incrementos nas taxas de erosão interravinares com o aumento da intensidade da chuva para todos os gradientes e comprimentos de vertente, com menor sensibili-dade ao incremento de CV. Os efeitos de CV na taxa de erosão por unisensibili-dade de área aumentaram entre 40 e 80 cm, no entanto, decresceram com incremento de CV para a maioria das DV nas intensidades de chuva testadas. A maior diminuição na taxa de erosão com o incremento do CV foi observada para as maiores intensidades de chuva (entre 80 e 120 cm), porém dita tendência foi revertida com o aumento de CV 160 a 200 cm.
A tendência da concentração de sedimentos foi decrescente com o incremento de CV, enquanto que a vazão unitária cresceu linearmente com o CV para todas as in-tensidades e DV com um incremento significativo da capacidade de transporte entre 40 e 80 cm. A erosão neta em cada segmento foi calculada indicando que no segundo seg-mento (40 a 80 cm) esta foi maior, atingindo o valor máximo para a máxima intensidade e DV. Para o terceiro e quarto segmento (80 a 120 cm e 120 a 160 cm, respectivamente) a erosão neta diminuiu, por efeito da deposição. Este último fato é similar ao comporta-mento já citado e registrado por Zachar (1982) em expericomporta-mentos anteriores. Finalmente, a erosão neta aumentou no ultimo segmento (160 a 200 cm). Este padrão pode-se afir-mar que depende de mudanças no transporte de sedimento devido à ação combinada do transporte por efeito do impacto das gotas e pelo escoamento superficial, que são característicos de zonas interravinares. Assim, pode-se atribuir o transporte nos primei-ros segmentos (0 a 80 cm) à ação das gotas de chuva e no último segmento, à ação do escoamento superficial havendo-se desenvolvido uma profundidade do escoamento maior.
A respeito da utilização destes dois parâmetros como critério para a introdução de medidas de proteção para as vertentes, Zhang et al. (2015) mostrou em uma bacia de 3, 2 km2, localizada em uma região com topografia montanhosa, que os critérios es-tabelecidos pela autoridade ambiental para efeitos da mudança do uso do solo, não só deveriam estar baseados no gradiente (15◦a 25◦dependendo da zona da bacia), senão também na relação existente entre os diferentes usos do solo sobre determinadas de-clividades com a erosão. Os gradientes utilizados nesta pesquisa foram divididos em seis categorias (0◦ a 2◦, 3◦ a 6◦, 7◦ a 15◦, 16◦ a 25◦, 26◦ a 75◦ e > 75◦),
corresponden-tes aos relevos plano, suave-ondulado, ondulado, forte-ondulado, montanhoso e forte montanhoso, respectivamente. Os resultados obtidos para os diferentes usos da terra mostraram que o grau de erosão que ocupou uma maior porcentagem de área na bacia correspondeu a solos florestais com declividades nas categorias de erosão admissível (1, 2 e 3), com uma erosão média nas categorias 4 e 5. Similar comportamento foi regis-trado no caso dos pomares. No caso de terrenos agrícolas e pousios os graus de erosão com maior porcentagem de área na bacia estiveram nas categorias 1 a 5 (erosão ligeira, média, destrutiva e muito destrutiva).
Segundo as equações definidas pelo autor, para um gradiente de 15◦, a erosão para os usos florestais, de pomares, agrícola e de pousio seria de 11 t/ha/a, 264 t/ha/a, 21 t/ha/a e 220 t/ha/a. Baseado no modelo e de acordo com a média de erosão admis-sível (15 a 40 t/ha/a) pela normativa da zona, as declividades críticas por uso de solo, segundo o autor, corresponderiam a 28◦, 21◦, 15◦e 5◦ para os usos florestais, de poma-res, agrícola e de pousio, respectivamente.