Erosão superficial de solo

O ciclo hidrológico apresenta uma grande importância nos processos erosivos, dado que uma percentagem da água da precipitação cai diretamente no solo, e outra percentagem é intercetada pelo coberto vegetal, retornando essa ultima parte à atmosfera através de processos de evaporação ou atinge o solo através do gotejamento das folhas e da escorrência ao longo do caule ou tronco das árvores. Numa fase inicial, a água que atinge o solo, pode causar o salpico ou infiltrar-se, aumentando o teor de humidade do solo, podendo também os espaços existentes na região superficial do solo formando poças, que casualmente podem dar início ao escoamento superficial (Ramos, 2008).

Quando falamos de remoção superficial do solo, podem ser definidos vários processos de erosão hídrica, destacando-se os mais comuns, como a erosão por salpico (splash), a erosão laminar, a erosão em sulcos e a erosão em barrancos/ravinas. A combinação de vários tipos de erosão hídrica dá origem às chamadas badlands.

Erosão por salpico (splash)

As gotas provenientes da chuva são o principal agente de remoção das partículas do solo, por salpico, sendo o destacamento maior quanto mais intensa for a precipitação. Assim, a erosão por salpico (splash) corresponde à desintegração ou remoção e movimento pelo ar de pequenas partículas de solo (podendo ser projetadas até cerca de um metro ou mais de distância) causado pelo impacto das gotas da precipitação nos solos (Ramos, 2008).

As forças que a influenciam o efeito de salpico correspondem: a massa da gota de água e a sua velocidade de queda, o declive da superfície topográfica e as características do solo, tais como, a condutividade hidráulica, o teor em água, aspereza, tamanho das partículas, elasticidade e a massa da superfície associada (Desta & Adugna, 2012).

A seguir estão descritos alguns princípios básicos que devem ser considerados na erosão por salpico (Desta & Adugna, 2012):

 O salpico do solo resulta do impacto direto das gotas de água sobre as partículas do solo;

 Quando uma gota de chuva atinge a superfície do solo, coberta por uma espessa camada de vegetação, o solo encontra-se protegido e a água infiltra-se lentamente preenchendo os poros do solo. No entanto, se o solo está descoberto, ocorre erosão por salpico;

 Com a queda das gotas há desagregação das partículas do solo e os materiais finos do solo são retirados;

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 O principal efeito da erosão por salpico é a erosão da parte superficial do solo, ocorrendo posteriormente o transporte das partículas através da escorrência superficial;

 A quantidade, o tamanho e a velocidade das gotas determinam o impacto da chuva por unidade de área. Gotas de grandes dimensões podem aumentar a capacidade de transporte de sedimentos e a velocidade das gotas de chuva, é afetada pelo tamanho, altura de queda, velocidade do vento e pela resistência do ar;

 Uma única gota de chuva pode provocar o salpico de solo húmido, até cerca de 60 centímetros de altura e cerca de 150 centímetros desde o local que a gota de chuva caiu;

 A queda contínua de chuva de uma tempestade pode transformar o solo nu numa lama fluida.

Os fatores que afetam a direção e a distância do salpico do solo correspondem à existência e direção do vento, às condições de superfície do solo (presença e tipo de coberto vegetal) e ao declive do terreno. A erosão por salpico (splash) dá início às outras formas de erosão hídrica. Na figura 3.11 é representada esquematicamente a génese da erosão por salpico.

Figura 3.11 - Fases do processo de erosão por salpico. A) Impacto da gota de chuva sobre o solo, sem coberto vegetal; B) Desintegração e formação de pequenas partículas; C) As partículas bloqueiam os poros e formam

uma superfície que funciona como um selo; D) A água de escorrência transporta as partículas de solo sendo depositadas a cotas mais baixas onde a velocidade da água é reduzida (Wordpress, 2014)

Erosão laminar

A erosão laminar (Figura 3.12) é considerada como o processo de remoção de uma camada fina e uniforme de solo superficial através da ação da precipitação (que pode ser por salpico) e transporte pelo escoamento superficial não concentrado.

A erosão laminar é uma das formas mais prejudiciais de erosão do solo por ação da água. Muitas vezes é difícil reconhecer esse tipo de erosão hídrica, mas a ocorrência repetida do processo erosivo, expõe o subsolo. Áreas onde o solo superficial se encontre solto ou seja pouco coerente, estão mais suscetíveis à erosão laminar (Desta & Adugna, 2012).

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Figura 3.12 – À esquerda, um exemplo de um caso de erosão laminar (Landcarevic, 2014); à direita, erosão laminar observada na área de estudo (Vanzinho) com zonas um pouco mais profundas relativamente ao meio

envolvente (26/04/2014)

A erosão laminar pode ser prevenida através da manutenção da cobertura vegetal, tal como no caso da erosão por salpico, e da potenciação da infiltração da água (Alho, 2006).

Os seguintes sinais observáveis no solo são indicadores da existência de erosão laminar (Desta & Adugna, 2012):

 Existência de raízes expostas;  Existência de rocha sã exposta;  Os solos tornam-se mais cascalhentos;

 Presença de solo erodido em poças existentes;  Ocorre mistura do subsolo com a superfície;

 O rendimento das culturas agrícolas cai gradualmente.

Erosão por sulco

A erosão por sulcos (Figura 3.13) é um dos tipos de erosão linear causada pelo escoamento superficial e corresponde a um processo de erosão que ocorre em terrenos com inclinações consideráveis e se formam numerosos canais aleatórios que podem ter apenas alguns centímetros de profundidade.

A existência de processos de fragmentação ou remoção e de transporte de partículas do solo, por ação do escoamento superficial concentrado, originam a erosão por sulco. A fragmentação das partículas através do escoamento superficial depende do grau de erodibilidade dos sulcos, das características hidráulicas do escoamento ocorridas no interior dos sulcos e da carga de sedimentos em suspensão (Bagarello e Ferro 1999 in Alho, 2006).

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Figura 3.13 – À esquerda, um exemplo de erosão por sulco (Imeson & Curfs, s.d.); à direita, erosão por sulco observada na zona do Vanzinho, com a formação de um pequeno canal (26/04/2014)

Durante uma chuvada intensa, o fluxo concentra-se rapidamente em microssulcos, que por sua vez desagua em sulcos de maiores dimensões e pode casualmente atingir um sistema de canais existente. A concentração do fluxo em sulcos aumenta o poder erosivo do fluxo havendo um aumento da desagregação do solo das margens do sulco/canal. Geralmente, a erosão por sulco é o processo precedente à formação de ravinas/barrancos e o desenvolvimento dos sulcos ocorre no sentido para onde o escoamento é canalizado (Desta & Adugna, 2012). A prevenção do desenvolvimento de erosão por sulcos pode ser prevenida com a diminuição da velocidade do escoamento (diminuição do declive do talude, no caso de ocorrer erosão em taludes) ou com a compactação do solo (Alho, 2006). Pode-se também preencher o sulco com material drenante, como a brita.

Erosão por ravina/barranco

Os principais processos de erosão linear, ravinas ou barrancos, encontram-se frequentemente em materiais característicos, com fraca coerência, tais como os solos pouco consolidados (arenosos) ou solos grosseiros a muito grosseiros (cascalhos). Ocorrem também nas cabeceiras dos cursos de água de primeira ordem e frequentemente em campos agrícolas onde há compactação do solo em profundidade e o solo superficial é pouco coerente (Alho, 2006).

A erosão por barrancos/ravinas corresponde à formação de canais, tal como a formação de um sulco, embora as profundidades atingidas sejam consideráveis, e a sua secção, numa primeira fase tem a forma de V e pode ser estreita. Com a evolução do processo de erosão, a seção da ravina pode ser moldada por processos de desgaste e deslizamento, nas zonas laterais, adotando uma forma triangular (subsolo mais resistentes do que os horizontes superficiais), trapezoidal (solos profundos, constituídos por diferentes horizontes com material de consistência uniforme) ou em U (Figura 3.14) (Bagarello e Ferro, 1999 in Alho, 2006).

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Figura 3.14 - Formas possíveis de um barranco/ravina (adaptado de Thomas, 1997 in Desta & Adugna, 2012)

Algumas ravinas podem ser formadas como resultado da erosão em túnel, também conhecida como piping. O escoamento superficial pode passar através de fendas ou macro poros (canais construídos por toupeiras ou térmitas) e ao chegar ao subsolo infiltra-se lentamente, escoando lateralmente como fluxo de sub-superfície. A existência de argila dispersa pode ocorrer ao longo da linha de fluxo e levar à formação de túneis. Casualmente, o topo do túnel pode colapsar e originar um barranco ou ravina (Desta & Adugna, 2012).

Vulgarmente um barranco é formado pela expansão rápida do sistema de drenagem superficial numa área de terreno instável, como por exemplo, a existência de formações geológicas friáveis e facilmente desagregáveis. Este tipo de erosão é afetado por vários fatores, muito deles já anteriormente mencionados. Alguns destes fatores determinam o perigo potencial, enquanto outros determinam a intensidade e a velocidade de avanço do barranco. Os fatores que originam os barrancos podem ser classificados em dois grupos: fatores antrópicos, tais como, o uso indevido do solo, o sobre pastoreio (gado excessivo), o sistema de cultivo em terras declivosas ou marginais, o cultivo descuidado sem controlo do escoamento da água, a desflorestação e a má construção ou construção indevida de pontões e outras estruturas como canais de escoamento, os incêndios florestais e a construção de estradas, de trilhos e caminhos pedonais, e os fatores físicos, tais como, a precipitação, a topografia do terreno (que influencia a forma e tamanho das bacias hidrográficas, comprimento e inclinação da vertente), as propriedades do solo e o tipo e densidade do coberto vegetal.

A estabilização ou controlo de uma ravina/barranco requer tipicamente a remoção ou o redireccionamento do fluxo de água proveniente da escorrência superficial e que passa pela ravina/barranco, ou seja, é necessária uma drenagem eficaz (Keller & Sherar, 2003).

O tratamento/reabilitação de uma ravina/barranco depende de vários fatores, tais como, o tamanho do barranco, a existência de erosão ativa ou não, o tipo de solo, a frequência e intensidade do fluxo, a topografia da área e o uso do terreno após a reabilitação (Natural Resource Management of the Northern Territory Government, s.d.).

Barranco com forma em U Barranco com forma em V

Barranco com forma trapezoidal

Subsolo e superfície com a mesma resistência Subsolo mais resistente do que a superfície

Substrato muito resistente

Subsolo e superfície Superfície Superfície

Subsolo Subsolo

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As ravinas/barrancos podem ser classificados de acordo com a sua continuidade, podendo ser contínuas ou descontínuas (Heede & Research Forester, 1960).

Uma ravina descontínua (Figura 3.15) pode evoluir para uma contínua se o processo erosivo persistir ao longo do tempo. Pequenos barrancos iniciais podem ao longo do tempo dar origem a um único barranco de maiores dimensões caso hajam múltiplos barrancos na proximidade.

Figura 3.15 - Representação de uma ravina descontínua (adaptado de Heede & Research Forester, 1960)

A profundidade do barranco aumenta ao longo do seu comprimento, ou seja, há aumento de profundidade ao longo do perfil longitudinal de um barranco (para jusante).

O declive de um barranco descontínuo é sempre menor do que o declive original do terreno. Após a estabilização da formação de um barranco, e com o avançar da erosão, a distância existente entre cada barranco diminui.

Um barranco descontínuo evolui tanto na direção das regiões localizadas acima de cada barranco individual já formado, como na direção de regiões localizadas abaixo de cada barranco existente.

O declive de um barranco contínuo (Figura 3.16) assemelha-se mais com o declive original do terreno. O perfil longitudinal torna-se côncavo e a profundidade do canal diminui até o gradiente da base/cota original do vale e a base do canal intersecte a boca do barranco. Os sedimentos são depositados a jusante da boca do barranco na zona mais aplanada.

Figura 3.16 - Representação de uma ravina contínua (adaptado de Heede & Research Forester, 1960)

Perfil originaldo vale

Base da ravina Cabeça da ravina

Perfil original do vale

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Num barranco contínuo, a evolução do mesmo ocorre apenas na direção do segmento mais baixo de escorrência das águas superficiais, portanto, para jusante da boca do barranco, onde é maior a diferença entre o gradiente do piso do vale e entre o canal. Aqui, o gradiente ainda não atingiu o equilíbrio com o declive original do vale.

Na figura 3.17 está representado esquematicamente o desenvolvimento de um barranco após

a sua formação, onde se pode observar o recuo da “cabeça” do barranco devido á passagem do fluxo de água superficial, podendo haver também um aumento do declive no interior do mesmo e de profundidade. Este recuo pode persistir até ser encontrada rocha sã (Desta & Adugna, 2012).

Figura 3.17 - Erosão na "cabeça" do barranco devido ao fluxo de água superficial (adaptado de Desta & Adugna, 2012)

Na figura 3.18 está representado esquematicamente a passagem de barrancos/ravinas

descontínuas a uma única contínua.

Direção do fluxo

Direção do fluxo Declive original

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Figura 3.18 - Representação esquemática do desenvolvimento de barrancos/ravinas num vale pomítico (adaptado de Blong, s.d.)

Os barrancos/ravinas podem também ser classificados com base na sua profundidade e área de drenagem, como se pode ver na tabela 3.3.

Tabela 3.3 - Classificação dos barrancos com base na profundidade e área de drenagem (adaptado de Desta & Adugna, 2012)

Classe do barranco Profundidade (m) Área de drenagem (ha) Descarga (m3_/s)

Pequeno <1.5 <10 <0.1

Médio 1.5 a 3 10 a 30 0.1 a 1

Grande > 3 > 30 > 1

Os barrancos/ravinas podem também ser classificados com base na sua forma, como já se viu na figura 3.14. A seção da ravina pode adotar uma forma triangular (em V), trapezoidal ou em U. Nos primeiros, o subsolo é relativamente mais resistente do que a superfície do solo. É a forma mais comum de um barranco, especialmente em solos arenosos e pouco coesos. A longo prazo, muitos barrancos em forma de U transformam-se em forma de V, com o avançar da erosão nas margens do barranco, até se obter um ângulo estável. Os barrancos trapezoidais podem ser formados nos casos em que a base da ravina é constituída por material mais resistente do que a camada mais superficial do solo e subsolo, sendo a taxa de erosão maior ao longo do canal do barranco do que na zona mais inferior, junto á base. O último tipo de barranco é formado nos casos em que a camada superficial do solo e o subsolo têm o mesmo grau de resistência contra a erosão sendo o subsolo erodido tão facilmente como a

Seção longitudinal Seção A-A´

Vale composto por pedra-pomes

Barrancos descontínuos iniciais

Diminuição do declive com o desenvolvimento do barranco

Formação de um único barranco Primeira fase de coalescência

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superfície do solo. Estes tipos de barrancos são originados em áreas onde o solo é coeso e apresenta alto teor de argila.

Badlands

Um outro tipo de erosão hídrica muitas vezes observável corresponde às badlands. Estas consistem em áreas, que podem ser extensas, onde os processos de erosão dominam a superfície do terreno e todos os processos de erosão hídrica mencionados anteriormente podem estar presentes. Neste tipo de erosão hídrica a escorrência superficial é a principal responsável pelo seu aparecimento, sendo as regiões de rochas brandas, muito sensíveis à erosão, as zonas inicialmente erodidas.

Na figura 3.19 está representado um exemplo de uma badland.

Figura 3.19 - Exemplo de uma badland (Imeson & Curfs, s.d.)

3.2. Medidas mitigadoras/controlo para instabilidade de