Para expressar a produção de sedimentos em uma bacia, a EUPS é associada ao emprego de uma taxa de transferência (Sediment Delivery Ratio – SDR), que traduz a diminuição da produção bruta que pode ser estimada pela EUPS, em decorrência dos depósitos ocorridos dentro da própria bacia.
Segundo Hilu (2003), entende-se por taxa de transferência de sedimentos a razão entre o volume de sedimento por unidade de área, movido para fora de uma bacia hidrográfica e o volume estimado de sedimento, por unidade de área, produzido nessa bacia
0% 20% 40% 60% 80% 95% 25% 0,36 0,17 0,09 0,038 0,012 0,003 50% 0,26 0,16 0,11 0,075 0,039 0,003 75% 0,17 0,1 0,06 0,031 0,011 0,003 25% 0,42 0,19 0,1 0,041 0,013 0,003 50% 0,39 0,18 0,09 0,04 0,013 0,003 75% 0,36 0,17 0,09 0,039 0,012 0,003
Cobertura com gramínea
Arbustos
Arvores
(SCHUMM, 1977), ou a razão entre a quantidade de sedimentos transportados (medidos) em uma determinada seção e o total de solo erodido na bacia de contribuição da seção de medição (CHOW, 1964).
A taxa de transferência de sedimentos expressa a porcentagem de material sólido erodido, que alcança uma designada seção do rio a jusante (MAIDMENT, 1993). Para Chow (1964), a taxa de transferência de sedimentos sofre influência de fatores físicos da região, como o tamanho da área de drenagem, a declividade do terreno e geometria do canal. Entre as características hidrológicas que influenciam na taxa de transferência podem-se citar as características pluviométricas da região, que variam de acordo com posição geográfica.
Segundo Walling (1983), a magnitude da taxa de transferência de sedimentos para uma particular bacia hidrográfica é influenciada por uma extensa gama de fatores geomorfológicos e ambientais incluindo a natureza, a extensão e a localização da origem dos sedimentos, as características do relevo, o modelo de drenagem, as condições do canal, cobertura vegetal, uso da terra e a textura do solo.
Para Clark et al. (1985), a taxa de transferência depende de vários fatores, que influenciam no processo, como: a escala de tempo, o que determina a quantidade de eventos como a chuva, que ao longo de tempo vai desagregando as partículas sólidas ocasionando a erosão; localização das partículas sólidas desagregadas, que podem estar próximas do curso d’água ou distantes, o que pode determinar se ela será transportada até o rio ou não; a quantidade de canais na área de drenagem, quanto mais próximo de um canal maior é a probabilidade de uma partícula ser transportada até ele; o tamanho da área de drenagem, quanto maior a área, menor é a taxa de transferência de sedimentos; características do tipo e uso do solo, que apresenta parâmetros característicos como erodibilidade, uso e manejo e práticas conservacionistas, e também características da região que determinará parâmetros como a topografia e o fator de erosividade da chuva.
Sabe-se que somente uma pequena fração do sedimento erodido em uma área de drenagem chegará ao seu caminho para saída da bacia e será representado na produção
de sedimentos. Deposição e armazenamento temporário ou permanente podem ocorrer no caminho, no plano de inundação ou no próprio canal de escoamento (WALLING, 1983).
Segundo Schumm (1977) para bacias pequenas, em torno de 0,1 milhas quadradas (0,259 km2), a taxa gira em torno de 20 a 90%. Para bacias maiores, em torno de 300 milhas quadradas (776 km2), a taxa fica em torno de 3 a 20%.
Siviero e Coiado (1999), em estudo realizado no rio Atibaia, no estado de São Paulo, utilizaram a equação universal da perda de solo e de dados hidrosedimentométricos medidos em uma seção no rio, e comprovaram que 27% do material erodido na área de contribuição da seção chegam a ser transportados a esta.
Para Maidment (1993), a probabilidade de deposição da partícula sólida na própria bacia de origem, está diretamente ligada à área de drenagem dessa bacia. Sendo assim, quanto maior a área de drenagem da bacia, maior será o volume de sedimento a ser depositada na mesma.
Desta maneira, Maidment (1993) através de inúmeros experimentos de campo, elaborou uma equação para determinar a Taxa de Transferência de Sedimento (SDR) média em uma bacia qualquer (Equação 2.11), sendo necessário apenas informar a área da referida bacia (At). Esta taxa determina o percentual esperado do volume total de sedimento erodido em uma determinada área de drenagem, que será depositada em uma seção de controle.
SDR=0,41At-0,3 (At em km²) (2.11)
Desta forma, para se obter a produção média de sedimentos que aporta o corpo d’água, o valor da erosão bruta, encontrado através da EUPS, deve ser multiplicado pelo fator SDR (Sediment Delivery Ratio), representando a “Taxa de Transferência de Sedimentos”. O que irá fornecer um volume médio de sedimento a ser depositado fora da bacia de drenagem.
definidos os limites mínimos e máximos do fator SDR, determinados por meio de experimentos de campo, considerando diversas áreas de drenagem (Figura 2.8). De posse deste gráfico, é possível verificar o valor médio da Taxa de Transferência de Sedimento (SDR) obtido pela equação 4.11, bem como conhecer os limites máximos e mínimos desta Taxa.
Figura 2.8 – Gráfico Taxa de Transferência de Sedimentos (SDR) x área de drenagem, modificado de Maidment (1993). 1% 10% 100% 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 S D R ( % ) Área de Drenagem (km²)
Taxa de Transferência de Sedimentos (Sediment Delivery Ratio - SDR)
Taxa Média (%) - Equação 4.11 Limite Inferior
CAPÍTULO 3
ÁREA DE ESTUDO
Segundo Sá (2010), a Província Mineral de Carajás foi descoberta na década de 60, pela equipe da Companhia Meridional de Mineração, subsidiária de uma empresa Norte Americana. Suas atividades tiveram início na década de 80, mais precisamente no ano de 1985, e vem aumentando consideravelmente até os dias atuais sendo uma das unidades mais importantes da VALE S/A, onde possui uma crescente participação no mercado mundial. É composta por diversos corpos mineralizados situados em três Serras principais, assim denominadas: Serra Norte, Serra Sul e Serra Leste, todas pertencentes ao estado do Pará.
As estruturas estudadas neste trabalho pertencem a Serra Norte, que faz parte do conhecido Complexo Minerador de Carajás, localizado na porção centro sul do estado do Pará, mais precisamente no município de Parauapebas, que está distante cerca de 200km do município de Marabá e 900km da Capital Belém. O Complexo Minerador de Carajás pertence ao Sistema Norte da VALE S/A, que é integrado pelas Minas no Pará, Ferrovias que interligam os estados do Pará e Maranhão e Porto em São Luís/MA (Figura 3.1).
O Complexo Minerador de Carajás, pertencente à Serra Norte é formado por nove corpos mineralizados, nomeados de N1 a N9, conforme Figura 3.2 a seguir.
Figura 3.2 – Minas pertencentes ao Complexo Minerados de Ferro de Carajás – Serra Norte
Atualmente, as atividades de extração mineral estão concentradas nos corpos de N4, subdividido nas minas de N4E e N4WN, e N5 subdividido nas minas de N5W e N5E. As estruturas atualmente existentes no Complexo Minerador Carajás (Cavas, Pilhas de Disposição de Estéril, Barragens, Usina de Beneficiamento, Estruturas de Apoio e Acessos Rodoviários), ocupam uma área de aproximadamente 4.741,84 hectares. Até o final das atividades ligadas às minas de N4 e N5, a área ocupada pelo Complexo Minerador de Carajás será de aproximadamente 7.100 hectares, valor que corresponde a cerca de 2% dos quase 400 mil hectares que compõem a Floresta Nacional de Carajás. Desde 2010 as Minas de N4 e N5 juntas, são responsáveis por uma produção anual de minério de ferro superior a 100.000.000 de toneladas, sendo a mais importante mina da VALE S/A, não só pelo volume produzido, mas também pelo mundialmente conhecido minério de ferro de alto teor e qualidade.
N N11 N N22 N N33 N N44 N N55 N N66 N N77 N N88
N
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P PDDEESSuull 0 0 55kkmm E Essccaallaa N N99Para suportar esta produção de minério de ferro são necessárias inúmeras estruturas auxiliares, como barragens, usinas de beneficiamento, sistemas de britagem e transporte de minério, ferrovias, pilhas de disposição de estéril, entre outras.
Em 2012, o volume previsto de estéril a ser movimento para viabilizar a produção de minério de ferro é da ordem de 145.000.000 de toneladas, uma média superior a 10.000.000 de toneladas por mês. Para comportar todo esse volume de estéril, existem cinco pilhas de disposição de estéril em operação em todo o complexo, que são: PDE Noroeste 1, PDE Noroeste 2, PDE Sul, PDE Oeste e PDE Norte, e duas pilhas paralisadas, PDE Leste e PDE Viaduto. A Figura 3.3 apresenta o mapa detalhado das minas e pilhas pertencentes ao Complexo Minerador de Carajás.
Figura 3.3 – Mapa de localização das Minas de N4 e N5 e as Pilhas de Estéril pertencentes ao Complexo Minerados de Carajás, destacando a PDE Sul.
N N44EE N N44WW C Caavvaa11 N N55EE N N55WW P PDDEESSUULL P PDDEENNOORRTTEE P PDDEE O OEESSTTEE B Baarrrraaggeemm E EssttéérriillSSuull B Baarrrraaggeemm P PêêrraaJJuussaannttee P PDDEENNWW--11 P PDDEENNWW--22 U Ussiinnaa P Pêêrraa F Feerrrroovviiaarriiaa
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P PDDEE L LEESSTTEE E Essccrriittóórriiooss P Paaiiooll N N55SSuull N N44WWSSuull PPoorrççããooSSuullIIVV P PoorrççããooSSuullIIIIII P PDDEEVVIIAADDUUTTOO 0 0 22kkmm E EssccaallaaCom base no objetivo deste trabalho, foi escolhida a pilha de disposição de estéril Sul (ver Figura 3.3) como caso de estudo, esta escolha se deu pelo fato da mesma possuir uma barragem de contenção de sedimentos exclusiva, sendo possível aplicar e correlacionar o modelo matemático proposto com o sedimento depositado no reservatório da barragem.