IDENTIFICAÇÃO DE FATORES NATURAIS E ANTRÓPICOS NO CONTROLE DA EROSÃO EM VOÇOROCAS NO PLANALTO BASÁLTICO DO RIO GRANDE DO SUL
Nilza Maria dos Reis Castro1; Ana Cláudia Viero2 & Joel Avruch Goldenfum1
Resumo – No presente trabalho são analisados fatores que atuam no controle da erosão em voçorocas em uma bacia rural situada sobre o derrame basáltico no Rio Grande do Sul. Na bacia do Turcato (20 km2) foi efetuada uma caracterização de fatores que poderiam influenciar no controle das voçorocas. É também apresentada a evolução de uma voçoroca de 1991 a 2003. Os resultados indicam que tanto fatores naturais (forma das encostas, declividade das vertentes, lineamentos geológicos e chuva) como antrópicos (uso do solo, construção de estradas) são importantes para o controle das voçorocas. A substituição do plantio convencional pelo plantio direto, na totalidade da bacia, implica em um maior escoamento subsuperficial, que observou-se ser mais importante para a aceleração do processo erosivo que o escoamento superficial. Porém, o fator que mais interfere nesse processo é a grande quantidade de chuva e consequentemente escoamento subsuperficial em períodos de ocorrência do fenômeno El Niño. Entre 1991 e 2003 foram erodidos 1013 m3 de terra nesta voçoroca, sendo que 236 m3 durante o El Niño de 1992 e 702 m3 durante o El Niño de 1997, totalizando 95% do volume erodido durante o fenômeno El Niño.
Abstract – This paper deals with the analysis of natural and anthropogenic factors acting over gully evolution control, in a small rural basin in the basaltic plateau of Rio Grande do Sul State, Brazil. A characterisation of factors with potential effect on gully erosion in the Turcato basin (20 km2) was performed. The evolution of a gully structure from 1991 to 2003 is also described. The results sign that both natural (slope shape and inclination, geological linings and rainfall) and anthropogenic (soil use, road construction) factors are important for gully evolution control. The change in cultural practices, from conventional to direct sowing, in the whole catchment, caused an augment in subsuperficial flow, that was observed to be more important for erosion increase than superficial flow. However, the great rainfall amount and its consequent subsuperficial flow during ENSO periods were the most important factor in this process. From 1991 to 2003 a total land loss of
1 Professores do IPH-UFRGS. Av. Bento Gonçalves 9500. Caixa postal 15029. 91501-970. Porto Alegre-RS. Fone:
(051) 3316 6664. Fax (051) 3316 7292. E-mail: nilza@iph.ufrgs.br, joel@iph.ufrgs.br
2 Aluna de Mestrado do IPH-UFRGS/geóloga da CPRM. e-mail: anaclaudia@pa.cprm.gov.br
1013m3 was observed in this gully, with 236 m3 during the 1992 ENSO and 702 m3 during the 1997 ENSO, performing 95% of total land loss volume during ENSO periods.
Palavras-chave – voçoroca, planalto basáltico, El Niño, plantio direto
INTRODUÇÃO
Na superfície terrestre se desenvolve um quadro extremamente dinâmico de formação de solos a partir da alteração das rochas e da atuação de processos pedogenéticos, comandados por agentes físicos, químicos e orgânicos, contrabalançado pelo processo de erosão que remove os constituintes do solo, sobretudo pela ação da água, e contribui para a formação da paisagem.
Este quadro reflete um certo equilíbrio na natureza e a erosão é considerada natural. No entanto, esse equilíbrio pode ser rompido por uma aceleração da erosão que, por ser mais veloz que os processos de formação de solos, não permite a regeneração dos mesmos e resulta na degradação do ambiente e em prejuízos para o homem. A erosão acelerada, quando provocada por atividades humanas, é então denominada de erosão antrópica.
O uso do solo pelo homem, sobretudo quando de forma inadequada, através do desmatamento, do cultivo do solo, implantação de estradas, criação e expansão de vilas e cidades, é o fator decisivo na aceleração dos processos erosivos.
A erosão vem gerando ao longo do tempo pesados prejuízos para a sociedade. Bordas e Semmelmann (1993) listam os principais impactos e prejuízos da erosão e do transporte de sedimentos pelos rios: degradação do solo das lavouras; perdas de produção agrícola, decorrente do recobrimento de áreas agricultadas por sedimentos estéreis; encharcamento das áreas agrícolas, resultantes da obstrução dos drenos naturais; assoreamento de reservatórios; manutenção de sistemas de irrigação e drenagem; dragagem de vias navegáveis e portos; tratamento de água para uso industrial e doméstico; manutenção de rodovias, ferrovias e oleodutos; e remoção de sedimentos das zonas atingidas pelas inundações.
Entre os diferentes processos erosivos, as voçorocas constituem o estágio mais avançado e complexo de erosão, com um poder destrutivo local superior ao dos demais. Isto se deve à variedade de processos observados nas voçorocas, como erosão superficial, erosão interna promovida por piping, além de escorregamentos e desmoronamentos das paredes laterais (Controle de Erosão, 1990).
A elaboração de projetos de controle da erosão antrópica, bem como a adoção de formas e práticas mais adequadas de uso e ocupação do solo, só é possível se forem conhecidas as
características dos fatores naturais e antrópicos que controlam a formação e evolução dos processos erosivos (Guerra 1998, Guerra 1999).
No presente trabalho, é estudada a bacia do arroio Turcato (de aproximadamente 20 km2 ), que insere-se no contexto da bacia do rio Potiribu (de aproximadamente 563 km2).
Esta bacia apresenta a agricultura como principal uso do solo. À medida que ocorreu o desenvolvimento da agricultura, surgiram na região vários problemas de erosão, especialmente, sob a forma de sulcos ou ravinas e voçorocas.
Medidas para remediar o problema foram adotadas pelos agricultores, na década de 70, como o cultivo em curvas de níveis e a construção de terraços nos locais onde a declividade era superior a 5%. Mais tarde, no final da década de 80 e início da década de 90, através de iniciativas de alguns agricultores e com o incentivo de institutos de pesquisas (IAPAR do Paraná) e de cooperativas agrícolas, houve a substituição da prática de cultivo chamada convencional, com lavração e gradeação do solo nas camadas superficias e com o uso de terraços, para o plantio direto, que é o plantio diretamente sob a palha da cultura anterior, sem o revolvimento e o terraceamento do solo.
O plantio direto vem resultando em uma significativa diminuição de erosão e de perda de solo, embora persistam na bacia inúmeros processos erosivos.
O objetivo deste trabalho é identificar fatores naturais e antrópicos importantes para o surgimento e a evolução das voçorocas nesta região.
ÁREA DE ESTUDO
A bacia do arroio Turcato situa-se no noroeste do Estado do Rio Grande do Sul e possui uma superfície de aproximadamente 20 km².
O arroio Turcato faz parte da bacia do rio Potiribu e apresenta suas nascentes na cidade de Pejuçara, como mostra a Figura 1.
A opção pelo estudo da bacia do rio Potiribu decorreu de dois estudos realizados por pesquisadores do IPH/UFRGS, na década de 80. No primeiro estudo foi realizada uma avaliação dos riscos de erosão em todo o Brasil a partir de dados de concentração de sedimentos nos rios (Bordas et al., 1988). Os autores identificaram 9 zonas de erosão, sendo que a região do planalto basáltico que cobre uma área de aproximadamente 230.000 km² na metade leste dos Estados de Santa Catarina e Paraná, na metade nordeste do Rio Grande do Sul e parte do Estado de São Paulo, está classificada como a quinta zona mais erodível no Brasil. No segundo estudo, Borges e Bordas (1990) identificaram, nesta zona do derrame basáltico, treze zonas físico-climáticas homogêneas com base nos critérios de erosividade da chuva, erodibilidade do solo e relevo. Destas, cinco zonas foram consideradas representativas para estudos da produção e do controle de água e sedimento da
região do derrame basáltico. A bacia do rio Potiribu foi escolhida como representativa da parte central desta região, que caracteriza-se por apresentar relevo suave ondulado e por ser extremamente cultivada.
Figura 1 – Mapa de localização da bacia do arroio Turcato (adaptado de Castro et al. 2000)
Geologia
A bacia do arroio Turcato está situada sobre rochas vulcânicas que integram a Formação Serra Geral, resultantes do resfriamento de derrames de lava que ocorreram há 130 - 140 milhões de anos, entre o período Jurássico superior e Cretáceo inferior.
As rochas que afloram na bacia apresentam características físicas, petrográficas, químicas e reológicas que as enquadram na divisão litoquímica do fácies Paranapanema/Pitanga (Schobbenhaus e Bizzi (Coords.), 2001).
Este fácies está representado por derrames de lavas básicas, com espessura variando de 15 a 50 metros e geometria aproximadamente tabular. Litologicamente, compreendem rochas granulares
finas a médias, mesocráticas, cinza a cinza avermelhado, com horizontes vesiculares bem desenvolvidos posicionados principalmente junto ao topo do derrame.
Geomorfologia
A bacia do arroio Turcato está inserida na Região Geomorfológica Planalto das Missões que, por sua vez, faz parte do Domínio Morfoestrutural das Bacias e Coberturas Sedimentares (Fundação, 1986).
O relevo é caracterizado por uma dissecação homogênea e compreende colinas suaves, bem arredondadas, regionalmente conhecidas como coxilhas.
A densidade de drenagem é baixa e o aprofundamento dos vales fluviais é de 22 a 28 metros.
A rede de drenagem apresenta-se controlada por estruturas geológicas, o que é evidenciado pelos canais encaixados com paredes subverticais e pelo padrão predominantemente retangular.
Nos interflúvios e nas cabeceiras de drenagem é comum a presença de dales, ou seja, áreas deprimidas com forma circular ou elíptica, que apresentam fundo plano e brejoso.
Solos
Carvalho et al. (1990) realizaram levantamento de solos na região e identificaram as seguintes classes de solo: Latossolo Vermelho Distroférrico Típico (Latossolo Roxo na antiga classificação), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (antigo Latossolo Vermelho Escuro), Nitossolo Vermelho Eutro(férrico) (antigo Terra Roxa Estruturada), Gleissolo Áplico Ditrófico Típico (antigo Glei pouco Húmico) e Neossolo Flúvico Eutrófico (antigo Solo Aluvial).
Os solos classificados como Latossolo Vermelho Distroférrico Típico apresentam uma inerente resistência à erosão em estado natural devido ao alto grau de floculação das argilas, à alta porosidade, à boa permeabilidade e ao fato de ocorrerem em áreas de relevo suave. No entanto, o uso contínuo de maquinário pesado tem ocasionado a formação de uma camada adensada de aproximadamente 5 a 10 centímetros de espessura, localizada a uma profundidade média de 15 centímetros, o que dificulta a penetração da água e das raízes, favorecendo a erosão. Esta classe apresenta três subclasses na bacia com base no tipo de relevo e na classe de declividade do terreno onde ocorrem. Estes solos ocorrem nas seguintes situações: 0-3% de declive e topo, 3-8% de declive e meia encosta, e 8-13% de declive e encosta inferior. A suscetibilidade à erosão destes solos é tanto maior quanto maior a declividade.
Os solos da classe Latossolo Vermelho Distrófico Típico ocorrem em relevo suave ondulado, formado por colinas com topos arredondados e vertentes longas. Por apresentarem alto grau de floculação, alta porosidade, boa permeabilidade e ocorrerem em relevo favorável, são bastante resistentes à erosão em estado natural. Quando sob cultivo, se mal manejados, têm a tendência a
desenvolver uma camada adensada que favorece o escoamento superficial da água. Esta classe foi subdividida em duas unidades de mapeamento. Uma ocorre em áreas com 0-3% de declividade, situadas nas partes mais elevadas e aplainadas do relevo e apresenta solos ligeiramente suscetíveis à erosão. A outra unidade ocorre em áreas com 3-8% de declividade, em situação de meia encosta, e exige cuidados redobrados no que diz respeito à erosão.
Os solos da classe Nitossolo Vermelho Eutroférrico possuem pequena expressão geográfica na bacia, ocupando as encostas inferiores das elevações, com declives em geral entre 8 e 15%, próximo aos cursos de água que drenam a região. Apresentam sérios riscos de erosão laminar e concentrada caso sejam mal manejados, em função dos declives relativamente acentuados onde ocorrem.
A classe Gleissolo Háplico DistróficoTípico compreende solos formados em terrenos baixos e planos, com grande influência do lençol freático, aflorante ou subaflorante, pelo menos em grande parte do ano.
Os Neossolos Flúvicos Eutróficos ocorrem em relevos planos com declives entre 1 e 2%.
Vegetação
A cobertura vegetal na área é composta por resquícios de floresta do tipo intermediário tropical/subtropical, formada por espécies arbóreas, arbustivas e rasteiras, que foi sendo destruída ao longo do tempo par dar espaço a lavouras (Carvalho et al., 1990).
Pequenas áreas com remanescentes de floresta original são observadas geralmente próximo às estradas e limites de propriedades. As matas galerias estão preservadas onde os cursos de água são encaixados e estão ausentes quando há alargamentos dos talvegues ou existem zonas de alagamento.
Clima
Nimer (1989) descreve o clima na região como temperado úmido, sem estação seca, caracterizado por sua homogeneidade no que ser refere à pluviometria e ao ritmo estacional de seu regime, embora o mesmo não aconteça com os valores e regimes térmicos.
A precipitação média anual na região é de 1.700 mm e a distribuição mensal das precipitações apresenta uma notável homogeneidade, no período de 1945 e 1985 (Chevallier e Castro, 1991).
No entanto, esta aparente homogeneidade é alterada por importantes variações anuais e mensais como os eventos extremos observados em 1992, quando foram registrados 396 mm entre os dias 26 e 27 de maio, e em 1997, com registros de 840 mm nos meses de outubro e novembro, considerados como efeitos do El Niño (Castro et al., 1993).
O estudo detalhado dos eventos de chuva, a partir de 16 anos de observação do posto da IPAGRO, situado em Ijuí, mostrou intensidade que a intensidade máxima em 10 minutos de período
de retorno anual é de 90 mm/h e de período de retorno decenal é de 125 mm/h (Chevallier e Castro, 1991).
O fator erosividade, da Equação Universal de Perda de Solos foi calculado por Chevallier &
Castro (1991), com os dados do posto da IPAGRO situado em Ijuí, resultando em um valor mínimo de 258, máximo de 759 e médio de 504 t.m.mm/ha h.
Os meses de maior erosividade das chuvas ocorrem no verão devido à ocorrência de eventos convectivos somente nesta época do ano.
Com relação à temperatura, a média mensal varia de 14°C, em julho, a 24°C, em janeiro.
Uso do Solo
A área estimada de cada classe de uso do solo para a bacia do Taboão (100 km2) onde a bacia do Turcato está embutida, a partir da classificação de imagem LANDSAT TM (Risso, 1993), é apresentada na tabela 1.
Tabela 1. Área de cada classe de uso do solo (Risso, 1993) Área Agrícola 61,1 km²
Pastagem 32,5 km²
Floresta 10,3 km²
Área Urbana 1,4 km²
O principal uso do solo verificado na região compreende o cultivo de soja, principalmente, e milho, como culturas de verão, e aveia e trigo, como culturas de inverno. A soja é semeada em novembro e colhida entre abril e maio. O milho é uma alternativa ao plantio da soja, já que possui um ciclo similar. A segunda cultura, trigo ou aveia, é semeada entre maio e junho e a colheita ocorre em novembro, pouco antes do plantio da soja.
A produção agrícola se caracteriza pela aplicação de vários produtos químicos, como fertilizantes, pesticidas e fungicidas, e a utilização de pesado maquinário agrícola. Com o plantio direto, o número de passagens deste maquinário na lavoura diminuiu, uma vez que não há mais o revolvimento do solo com arado e nem o nivelamento com a grade niveladora. Na prática atual, as máquinas entram na lavoura diretamente para plantar e para colher, e entre o plantio e a colheita para aplicar herbicidas.
Erosão
À medida que ocorreu o desenvolvimento da agricultura intensiva em solos férteis e frágeis do ponto de vista mecânico, surgiram na região vários problemas de erosão, evidenciados pelas
voçorocas que se formam nos canais de concentração do escoamento superficial, e pela compactação do solo que reduz a capacidade de infiltração (Castro et al., 1993). Como resultado, observa-se um significativo aumento da carga sólida nos rios, a aceleração da sedimentação nos reservatórios e a ocorrência de inundações mais severas e de vazões menores.
Medidas foram adotadas pelos agricultores para evitar estes problemas e consistiram na construção de terraços nos locais onde a declividade é superior a 5% , na redução do número de operações necessárias para preparar o solo e na utilização de maquinário mais apropriado (Castro et al., 1993). A partir da década de 90, através de iniciativas de alguns agricultores incentivados pela Federação Brasileira de Plantio Direto na Palha, começa a haver a substituição da prática de cultivo para o plantio direto sem terraceamento (Castro et al., 1999).
Castro et al. (1999), avaliando os efeitos da mudança da forma de cultivo, mostram que a nova prática resultou em um relativo decréscimo no escoamento superficial nas encostas e um incremento no fluxo subsuperficial, assim como uma significativa diminuição de erosão, tanto laminar como linear, e de perda de solo, desde as escalas de parcela até de bacia.
Agra et al. (2000) confirmam estes resultados para a bacia do Turcato analisando a concentração de sedimentos no arroio Turcato na época do plantio convencional e atualmente durante o plantio direto. Para todos os eventos analisados, selecionando eventos que atingiram a mesma cota do rio, as concentrações de sedimentos durante o plantio direto são inferiores àquelas observadas durante o plantio convencional.
Segundo Castro et al. (1999), embora desde 1994 não tenham surgido novos casos de erosão linear nas sub-bacias do Donato e Anfiteatro e o seu número tenha diminuído consideravelmente na bacia do Turcato, o monitoramento da evolução da voçoroca situada na sub-bacia do arroio Donato mostra que partes da mesma continuam se estendendo.
Os mesmos autores citam evidências de fluxo subsuperficial sob a forma de piping na voçoroca da sub-bacia do arroio Donato e apresentam os valores de vazão medidos em piping situado em uma outra voçoroca na bacia do Turcato de 0,8 l/s e 0,1 l/s para condições muito úmidas e normais, respectivamente.
Mendiondo et al. (1998), estudando a bacia do Turcato identificaram que, nas cabeceiras dos cursos d´água com declividades superiores a 15%, o escoamento superficial é o responsável pela formação da erosão em sulcos. Já nas áreas com declividades inferiores a 5%, o fluxo subsuperficial é o responsável por este tipo de erosão.
IDENTIFICAÇÃO DAS FEIÇÕES EROSIVAS
A identificação das feições erosivas (ravinas ou erosão em sulcos e voçorocas) existentes na bacia do arroio Turcato foi possível através de mapeamento. Para tanto, procedeu-se a interpretação de fotografias aéreas na escala 1: 60.000 e a realização de trabalhos de campo, além de terem sido obtidas informações com a população local.
Durante o trabalho de campo, utilizou-se uma ficha de descrição para cada feição erosiva, considerando: sua localização geo-referenciada, medidas do comprimento, largura e profundidade, descrição do tipo de seção, medidas das declividades das vertentes, verificação da existência da concentração do escoamento superficial (por estradas ou terraceamento) e observação da localização da erosão em relação à rede de drenagem.
Foram identificadas 25 feições erosivas na área rural da bacia, entre as quais 6 ravinas e 19 voçorocas, como mostra a Figura 2.
Figura 2 – Ravinas e voçorocas mapeadas na bacia do arroio Turcato
Através deste mapeamento e das fichas de descrição de cada feição erosiva, foram observadas algumas características e relações naturais e antrópicas relacionadas com a ocorrência de voçorocas.
A seguir essas relações são descritas:
Voçorocas e dimensões
As voçorocas mapeadas apresentam dimensões que podem chegar até 250 metros de comprimento, 10 metros de largura e 8 metros de profundidade.
Voçorocas e uso do solo (convencional com terraços, plantio direto)
Entre as voçorocas identificadas, oito encontram-se estabilizadas e vegetadas com gramíneas ou mata ciliar (apenas uma). Já as voçorocas em desenvolvimento estão relacionadas, na sua grande maioria, às áreas cultivadas com soja através de plantio direto. Um pequeno número encontra-se em áreas utilizadas para pastagem e apenas uma encontra-se cercada por mata ciliar.
Todas as áreas com lavoura de soja que apresentam voçorocas ativas foram alvo no passado do plantio convencional de soja em terraços, o que, segundo os produtores locais e observações feitas a campo, provocava a concentração do escoamento superficial onde estes desaguavam e resultava no surgimento de voçorocas.
Não foi possível identificar o uso ao qual se destinavam no passado as áreas que apresentam voçorocas estabilizadas. Algumas delas possivelmente foram utilizadas para o cultivo de soja.
Voçorocas e escoamento superficial (terraços, estradas) e subsuperficial
Mais da metade das voçorocas ativas apresentam evidências de erosão subsuperficial, o que é evidenciado pela presença de piping, normalmente situados no horizonte C dos perfis de solo.
Todas as voçorocas, tanto as em desenvolvimento como as estabilizadas, situam-se encaixadas no eixo dos rios, nos talvegues. Além da concentração do escoamento proporcionado pela localização destas feições erosivas nas encostas, na metade dos casos, a existência de estradas, cercas ou ambas intervenções antrópicas associadas, contribui para aumentar a concentração do escoamento superficial nas mesmas. Esta localização das voçorocas no eixo de drenagem contribui para a saturação permanente da base das paredes da voçoroca e os desabamentos associados a esta saturação do solo. Além disso, contribui também para o assoreamento dos rios a jusante das voçorocas.
Um exemplo disso é apresentado por Castro (1996) que apresenta o valor de 11 g/l para concentração de sedimentos no arroio Turcato, referente a medida realizada em junho de 1991, após o evento ocorrido do dia 05 de 150 mm de chuva. Nesta ocasião foi observado a campo um desabamento das margens da voçoroca situada na sub-bacia do arroio Donato. Este valor é quase 4
vezes superior à máxima concentração obtida neste arroio que vem sendo monitorado desde 1990 (3 g/l).
Os solos onde se desenvolve a grande maioria das voçorocas em desenvolvimento e estabilizadas são do tipo Nitossolo Vermelho Eutroférrico. Secundariamente, as voçorocas assentam-se sobre Latossolos Vermelho Distroférrico Típico pertencentes à unidade de mapeamento que ocorre em áreas com declividade entre 8 e 13%. Tanto um como o outro tipo de solo são bastante estáveis, o que nos leva a crer que sem a intervenção do homem seria mais difícil a ocorrência de voçorocas neste tipo de solo.
Voçoroca e lineamento geológico
De uma forma geral, a maior parte das ravinas e voçorocas apresenta-se associada a lineamentos geológicos com direção noroeste.
EVOLUÇÃO DE UMA VOÇOROCA NA BACIA DO TURCATO
Uma voçoroca localizada na bacia do arroio Donato (de aproximadamente 1 km2) que é uma sub-bacia do Turcato vem sendo monitorada desde 1991 em termos quantitativos através de medições topográficas e qualitativos através de observações feitas à campo com acompanhamento fotográfico. Uma descrição detalhada desta voçoroca é feita por Castro (1996). A montante desta voçoroca havia até o ano 2000 um canal natural localizado no eixo de drenagem (foto 1) de aproximadamente 1,5 de largura e 1,5 m de altura e 400 m de extensão. Este canal concentra as águas superficiais da bacia de cabeceira, Anfiteatro de aproximadamente 12 ha, e da estrada. Ele permanece com este padrão até haver uma queda abrupta de mais 6 m, onde a voçoroca está localizada. A parte a montante desta voçoroca está ativa e vem evoluindo de maneira regressiva. A parte a jusante está estabilizada com vegetação e é onde começa o escoamento de base do arroio Donato.
O proprietário desta área faz plantio de soja no verão e de trigo ou aveia no inverno. Nos anos 90 havia um pouco de mata galeria em volta da voçoroca. No ano 2000 outro agricultor comprou as terras e tapou o canal a montante da voçoroca com terra, construiu taipas perpendiculates ao canal com o objetivo de frear as águas superficiais provenientes da estrada e da bacia de cabeceira e estabilizar a voçoroca. Ele fez plantio neste antigo canal como no restante da área. Foi observado a campo que estas taipas foram rompidas pelo escoamento concentrado, o escoamento subsuperficial continuava agindo nas margens da voçoroca facilmente observado pela preença de piping e de uma camada saturada na base das margens da voçoroca. A voçoroca continuou evoluindo, conforme a tabela 2 indica.
Medidas topográficas da parte ativa da voçoroca vem sendo realizadas desde julho de 1991 através de equipamentos como um teodolito de primeira ordem de precisão milimétrica de 1991 a 1997. Com esse teodolito medíamos ângulo horizontal, ângulo vertical e a distância até o ponto era medida com uma trena. A partir de 1997 vem sendo utilizada uma estação total topográfica de mesma precisão que nos fornece diretamente latitude, longitude e altitude de cada ponto. Em cada ponto da voçoroca é colocado um prisma. A estação faz a leitura deste prisma e armazena os dados em datalogger. Há na voçoroca três pontos fixos com pinos de ferro que servem para georeferenciar os outros pontos. Assim é possível comparar as medições de diferentes anos. Mais tarde, os dados são tratados no escritório e o volume é calculado. Pela diferença destes volumes obtém-se a evolução da mesma ao longo do tempo. A tabela 2 apresenta estes resultados. A figura 3 ilustra a evolução da voçoroca entre 1991 e 2003. As fotografias 1 e 2 ilustram a parte ativa da voçoroca durante em dezembro de 1994, e a parte a montante no canal que hoje está coberto de terra.
Tabela 2. Evolução da voçoroca ao longo do tempo
Data Volume (m3) Diferença (m3) Anomalias naturais ou antrópicas
17/07/1991 299,8 26 e 27/05/2002
13/07/1992 567,51 268 em 2* dias El Niño 1992
18/11/1993 594,82 27 em 1 ano e 4 meses
19/12/1994 558,76 voçoroca estável
05/03/1997 546,06 com depósito
13/10/1997 693,97 148 de 09/1997 a 04/1998
15/10/1997 703,76 10 em 2 dias El Niño 1997
18/11/1997 1121,9 418 em 33 dias 20/10/1998 1248,95 127 em 11 meses
03/08/1999 1199,34 depósito
27/09/2001 1249,21 50 em 2 anos modificação do canal 28/01/2003 1312,38 63 em 1 ano e 4 meses a montante da voçoroca
- De 1991 a 1992 a voçoroca aumentou 268 m3. * Observações a campo indicam que esta evolução foi devido aos eventos extremos de chuva “el Niño 92” (381 mm nos dias 26 e 27 de maio de 1992).
- De julho de 1992 a novembro de 1993. O desenvolvimento da voçoroca foi bastante limitado, de 27 m3 em 1 ano e 4 meses.
- De novembro de 1993 a março de 1997. A voçoroca pode ser considerada estável nesse período. Houve aumento do volume devido a depósito de sedimentos.
- De março de1997 a outubro de 1998. A voçoroca sofreu um importante aumento de volume de 703 m3. Durante este período ocorreu o “El Niño 1997”.
- De outubro de 1998 a agosto de 1999. Houve depóstio de sedimentos nesse período. A voçoroca não evoluiu de tamanho.
- De agosto de 1999 a setembro de 2001. A voçoroca aumentou relativamente pouco seu tamanho, 50 m3 em 2 anos. Em maio de 2000 o agricultor tapou o canal a montante da voçoroca e diminuiu ou praticamente eliminou o escoamento superficial.
- De setembro de 2001 a janeiro de 2003. A voçoroca evoluiu mais rapidamente que no período anterior, 63 m3 em 1 ano e 4 meses. Houve rompimento das taipas do canal e o escoamento superficial concentrado no antigo canal continuou contribuindo para a evolução da voçoroca.
A voçoroca evoluiu um total de 1013 m3 de 1991 a 2003, sendo que ela manteve-se relativamente estável em períodos normais com um volume erodido de 236 m3.Mas 95% de seu volume (702 m3) foi erodido durante os períodos de El Niño em 1992 e 1997. O fenômeno do El Niño Southern Oscilation (ENSO) é uma anomalia climática complexa que se reproduz periodicamente com intensidades e volumes muito variáveis de um ano para outro. O El Niño se manifesta com um aquecimento na época do Natal (de onde vem o nome El Niño) de correntes marítimas, normalmente frias na costa oeste da América do Sul na altura do Peru. Este aquecimento influencia o regime climático no Brasil, causando fortes precipitações no Sul e seca no Nordeste (Chevallier e Dhein, 1992).
Essa maior evolução da voçoroca no período do El Niño se observa tanto em 1992 como em 1997. Nestes períodos o volume total de precipitação foi muito superior à precipitação média da bacia. Em 1992 foi registrado no pluviógrafo localizado dentro da bacia do Potiribu, um total pluviométrico de 396,5 mm em 26 horas nos dias 26 e 27 de maio com intensidades máximas de 104 mm/h em 10 minutos, 72 mm em 30 minutos, 62 mm/h em 1 hora e com interrupções da chuva não superiores a 3 horas (Chevallier e Dhein, 1992). Os autores estimaram o período de retorno do total pluviométrico acumulado nestes dois dias de várias centenas de anos, mas as intensidades máximas com período de retorno de 2 a 3 anos. Esses resultados indicam que, apesar do enorme volume deste período, as intensidades observadas não são tão superiores aos eventos normais.
Já para o período de El Niño de 1997 o fenômeno se manifestou distribuído em vários meses, entre setembro de 1997 e abril de 1998 com um o total pluviométrico de 2282 mm nesses 8 meses, enquanto que a média anual é de 170 mm. Esse volume de chuva foi distribuído da seguinte maneira: 160 mm em setembro, 534 mm em outubro, 313 mm em novembro, 252 mm em dezembro, 206 mm em janeiro de 98, 394 mm em fevereiro, 133 mm em março e 291 mm em abril, enquanto que a média mensal nesta bacia é entre 120 e 160 mm.
Dornelles e Goldenfum (2002) analisaram dados de dois pluviógrafos localizados dentro da bacia do rio Potiribu, nos períodos de janeiro a dezembro de 1991 (ano sem El Niño) e janeiro a dezembro de 1997 (ano com El Niño). Os autores concluíram que no período com El Niño a frequência de ocorrência de eventos é maior que no período sem El Niño, a ocorrência de chuvas intensas é mais frequente no período com El Niño e a média das intensidades de chuva é maior no
período de El Niño, para ambos os pluviógrafos analisados (pvg 14 2,01 mm/h período sem El Niño e 3,1 período com El Niño; pvg 51 1,74 mm/h período sem El Niño e 3,13 mm/h período com El Niño.
Figura 3 – Evolução da voçoroca entre 1991 e 2003
Foto 1. Voçoroca em dezembro de 1994
17/07/1991 (300 m3) 13/07/1992 (568 m3) 18/11/1993 (595 m3) 19/12/1994 (559 m3) 05/03/1997 (547 m3) 13/10/1997 (694 m3) 18/11/1997 (1122 m3) 20/10/1998 (1249 m3) 03/08/1999 (1200 m3) 27/09/2001 (1250 m3) 28/01/2003 (1312 m3)
Foto 2 - Canal a montante da voçoroca antes do proprietário
modificá-lo
Analisando-se estes dois trabalhos pode-se concluir que a ocorrência de eventos durante o período de El Niño é maior que em períodos normais, o volume de chuva é bastante superior e as intensidades de chuva são superiores. Mas os autores destacam que seria necessário analisar outros postos e outros períodos para obterem conclusões mais precisas.
Isso nos leva a crer que a evolução da voçoroca é mais relacionada com a quantidade enorme de precipitação ocorrida durante os fenômenos de El Niño e não tanto com o acréscimo nas intensidades.
Os processos envolvidos no desenvolvimento da voçoroca monitorada situada na sub-bacia do arroio Donato são também observados nas demais voçorocas identificadas na bacia do arroio Turcato. O escoamento superficial proveniente das estradas, águas concentradas de antigos terraços e das vertentes é direcionado para o eixo de drenagem onde estão localizadas quase todas as voçorocas. O escoamento subsuperficial resultante da infiltração das águas da chuva, concentra-se na base do perfil de solo, que pode ter de 2 a 8 m de espessura, formando o escoamento de base dos rios e podendo gerar piping. As voçorocas recebem o escoamento superficial e o subsuperficial concentrado, que saturam a base de suas paredes e provocam a perda de coesão entre as partículas, provocando o desabamento destas paredes. Este processo evolui na direção de montante em largura, comprimento e profundidade até atingir a rocha. Depois disso as voçorocas seguem crescendo somente em largura e comprimento (erosão regressiva).
Nesse período em que essa voçoroca foi estudada, podemos dizer que somente a mudança do método de plantio de convencional para o plantio direto não explica totalmente os processos de surgimento e evolução da voçoroca. Esta mudança diminuiu principalmente o escoamento superficial na voçoroca e aumenta o escoamento subsuperficial, que é o fator mais significativo no processo. Este escoamento subsuperficial é maior no plantio direto em períodos normais em relação ao plantio convencional, mas é muito maior durante os períodos de El Niño tanto no plantio convencional como no plantio direto. O solo de toda a bacia fica saturado e o escomento subsuperficial aumenta muito e é direcionado para o eixo de drenagem onde se localiza a voçoroca.
Esse processo pode ser explicado pelo fato desse solo, mesmo com teor de argila superior a 70%, apresentar alta taxa de infiltração (+ de 60 mm/h em algumas situações segundo Castro et al., 1998) que se deve à sua estrutura com agregados. Eles solos são chamados do ponto de vista de permeabilidade de falsas areias. Para uma conclusão mais precisa seria necessário estudar outros anos com o fenômeno El Niño. Pode-se deduzir que o aumento do escoamento subsuperficial com a disseminação do plantio direto associado ao grande aumento desse escoamento em anos de El Niño são fatores importantes para a evolução das voçorocas.
CONCLUSÕES
Este trabalho permitiu identificar fatores naturais e antrópicos importantes para o surgimento e a evolução das voçorocas nesta região do derrame basáltico gaúcho.
Os resultados do mapeamento das feições de erosão linear na bacia do arroio Turcato e os resultados da evolução da voçoroca indicam que os fatores responsáveis pelo surgimento e evolução das feições erosivas são tanto naturais como antrópicos.
Como fatores naturais que interferem nos processos físicos das voçorocas destacam-se inicialmente, forma da encosta, declividade, direções preferenciais de lineamentos geológicos, a ocorrência de eventos de El Niño, e mesmo o fato desta ser uma bacia de cabeceira e, portanto, naturalmente sujeita ao crescimento remontante dos vales dos cursos d’água. É importante ressaltar que os tipos de solos que ocorrem na região não são naturalmente suscetíveis a erosão
Como fatores antrópicos destacam-se: uso do solo e obras municipais. Há um significativo número de voçorocas estabilizadas em áreas de pastagens, que no passado foram possivelmente utilizadas para a agricultura, indicando uma diminuição de erosão linear e de perda de solo relacionada à mudança de uso do solo.
Analisando o tipo de plantio utilizado na região, observamos que, por um lado, com o plantio convencional, há uma maior concentração do escoamento superficial através dos terraços que deságuam diretamente nas voçorocas ou em estradas que mais a jusante são dirigidas para as voçorocas. De outro, com o plantio direto, há uma maior concentração de escoamento subsuperficial nas voçorocas pois há uma maior infiltração. A atuação de erosão subsuperficial na maior parte das voçorocas em atividade principalmente pela presença de piping sugere que o fluxo subsuperficial possui um papel muito importante no desenvolvimento das feições resultantes de erosão linear na bacia, principalmente quando a quantidade desse escoamento subsuperficial é muito grande, como ocorre durante o fenômeno El Niño. A voçoroca monitorada erodiu 95% do volume total (1013 m3) durante os períodos de El Niño 92 e 97 (702 m3) e somente 236 m3 nos períodos de chuva considerados normais entre 1991 e 2003. O incremento do fluxo subsuperficial após a ampla disseminação do plantio direto pode em anos de El Niño ser o fator principal para a evolução das voçorocas.
Adicionalmente ao uso do solo, as obras municipais contribuem para acelerar os processos erosivos, pois a maior parte das voçorocas está situada junto a estradas muitas vezes com bueiros e cercas de divisas que concentram o escoamento superficial de outras bacias e direcionam para a rede de drenagem onde as voçorocas estão localizadas.
Apesar da introdução de novas práticas agrícolas e tentativas de recuperar os solos degradados, o que mostra a preocupação dos produtores rurais em solucionar o problema da erosão na região, as voçorocas persistem.
Assim, faz-se necessário à realização de estudos mais detalhados que visem identificar as características do meio físico, especialmente do relevo, que possam provocar a concentração dos fluxos de água, bem como de estudos que visem avaliar o comportamento do fluxo subsuperficial no entorno das voçorocas, considerando-se as evidências da atuação de erosão subsuperficial na evolução das mesmas. Um estudo mais detalhado dos volumes e intensidades de chuva nos anos com El Niño e sem El Niño também seria de muita utilidade para analisar a evolução das voçorocas.
AGRADECIMENTOS
Esta pesquisa foi desenvolvida com recursos do CNPq e do Fundo de Recursos Hídricos através da FINEP Financiadora de Estudos e Pesquisa do MCT pelos programas RECOPE e REHIDRO e CT-HIDRO. Os autores agradecem esse apoio financeiro e também destacam o apoio prestado pela comunidade local de Pejuçara e pelos hidrotécnicos César Gonçalves, José Carlos Nunes e Dalton Leão.
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