X Salão de Iniciação Científica
PUCRS
Mapeamento de Áreas de Risco Suscetíveis ao Escorregamento
Através de Sistema de Informações Geográficas (SIG) e
Simulações Computacionais no Município de Palhoça.
Bolsista: Rodrigo Bim
Orientador: Rafael Augusto dos Reis Higashi
Faculdade: Universidade do Sul de Santa Catarina - UNISUL Programa de Iniciação Científica: PIBIC
Resumo
Este trabalho apresenta uma metodologia para a identificação e mapeamento de áreas de risco suscetíveis ao deslizamento no município de Palhoça/SC. Utilizou-se como ferramenta o Sistema de Informações Geográficas (SIG) e simulações computacionais, proporcionando uma visão quantitativa quanto à possibilidade de um talude apresentar ou não o fenômeno de escorregamento. Os parâmetros foram baseados em fatores de segurança gerados pela análise determinística da estabilidade global, contemplando a formação do mapa de risco.
Palavras-chave: Escorregamento, Fator de Segurança, Mapa de Risco. Introdução
O crescimento urbano e seus efeitos sobre o meio ambiente tem sido a causa de diversos problemas enfrentados na atualidade. Neste novo cenário mundial, as alterações climáticas ficaram mais evidentes com o aumento da intensidade de eventos catastróficos de que tem sido registrado nas últimas décadas. No que se referem a esses eventos, as instabilidades em encostas são um dos mecanismos, cujo equilíbrio transitório está suscetível à remodelação por agentes naturais ou antrópicas, predispondo os movimentos de massa e resultando em danos humanos, materiais ou ambientais e conseqüentes prejuízos econômicos e sociais.
O foco deste trabalho é a cidade de palhoça, localizado na Região Sul do Brasil, no estado de Santa Catarina, na Região Metropolitana de Florianópolis (RMF). Com
coordenadas, 27º 64’ de latitude sul e 48º 66’ de longitude oeste, contido na folha SG-22-Z-D-V editada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE escala 1:100000. A sua área é de 394,66 km², formando uma conturbação com os Municípios de Florianópolis, São José e Biguaçu.
Em relação ao relevo, o município de Palhoça apresenta uma topografia acentuada, com encostas íngremes, localizadas principalmente na periferia das zonas urbanas do município, podendo servir como futuras ocupações, tornando-se áreas ainda mais suscetíveis aos movimentos de massa devido à expansão urbana já observada no mapa cadastral da figura
Levantamentos feitos pelo IBGE (1991 à 2007) demonstram que a evolução populacional da cidade de Palhoça praticamente duplicou seu número de habitantes nos últimos 16 anos. Este número tende a continuar crescendo, verificando-se que seu crescimento populacional é maior que o apresentado no estado de Santa Catarina e do Brasil no mesmo período.
Diante dos dados apresentados, a evolução populacional do município de palhoça tende a continuar aumentando nos próximos anos. Por este motivo, se faz necessário um planejamento urbano da cidade, evitando que o desenvolvimento populacional faça o uso e ocupação do solo em áreas suscetíveis à ocorrência de fenômenos catastróficos. O relatório do IPCC (2001) reforça essas preocupações demonstrando uma crescente mudança na temperatura média global afetando parâmetros como precipitação, velocidade dos ventos, umidade do solo, cobertura vegetal entre outros fatores desencadeados pelas ações antrópicas, que parecem influenciar diretamente e indiretamente na ocorrência de deslizamentos de terra. Tais preceitos contribuíram na tragédia ocorrida em novembro de 2008 no morro do Baú, cujo desastre teve como causas principais uma excepcional precipitação de chuvas, especialmente entre os dias 20 e 23 de novembro, sendo registrada a marca de 750 mm. Antes disso a região assistiu a chuvas praticamente contínuas durante três meses. A combinação desses dois eventos pluviométricos foi fundamental para a ocorrência dos deslizamentos segundo a Carta de Joinville (2009).
Uma das ferramentas que podem ser adotadas para a mitigação desses eventos é o mapeamento das áreas de risco, delimitando e identificando possíveis áreas que possuem maior probabilidade de ocorrência do fenômeno de escorregamento, podendo contribuir para a adoção de políticas públicas para o uso e ocupação do solo, ou no emprego de um plano de gerenciamento de risco, contemplando as seguintes etapas:
• Investigação: As áreas mapeadas que apresentarem risco potencial passa a ser verificadas com mais detalhes, através de visitas in loco, analisando a formação e desenvolvimento de taludes, fatores condicionantes, coleta e estudo de amostras.
• Monitoramento/instrumentação: Instalação de instrumentos para monitoramento e coleta de dados.
• Intervenção: Medidas antrópicas para sanar ou prevenir a instabilidade.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é identificar e elaborar o mapa de risco de áreas suscetíveis à instabilidade em encostas através de Sistema de Informações Geográficas (SIG) e Simulações Computacionais com o uso do software Macstars no município de Palhoça, proporcionando uma visão quantitativa quanto à suscetibilidade de um talude apresentar ou não fenômeno de escorregamento.
Metodologia
A metodologia proposta foi baseada nos trabalhos ainda em fase de conclusão prevista para julho de 2009, realizados no município de Palhoça, cuja extensão territorial foi dividida em três grandes regiões: Norte, Centro e Sul respectivamente denominados Distrito Sede, Serra do Tabuleiro e Distrito da Pinheira.
Devido à grande extensão do trabalho e para efeito da inscrição do X salão de iniciação Científica – PUCRS/2009, a delimitação da área de estudo foi definida na região Norte para efeito de demonstração, correspondendo ao Distrito Sede, possuindo a maior concentração urbana do município.
A reunião de informações sobre a localidade selecionada é um dos primeiros requisitos para o estudo, composto por:
• Topografia do terreno: Planta do modelo topográfico obtido pela restituição aerofotogamétrica ou levantamento planialtimétrico em escala adequada demonstrando as curvas de nível.
Para se obter o resultado esperado pela metodologia proposta, deve-se, além de reunir as informações pesquisadas, utilizar ferramentas para manipulação e desenvolvimento dos dados, neste caso, utilizou-se:
• GIS(Geographic Information System) – Sistema que utiliza informações contidas em um plano geográfico georeferenciado, cujo tratamento dessas informações permite uma nova visão sobre determinado assunto. O seu uso possibilita a criação de novos mapas e temas variados, estabelecendo uma correlação entre representação espacial e informações disponíveis, gerados a partir de um banco de dados criados em uma base computacional. Para a realização deste trabalho foi utilizado o sistema ARCVIEW versão 3.2, suprindo as necessidades em diferentes níveis de complexibilidade, sendo sua porta de entrada nos Sistemas de Informação Geográfica.
• AutoCad Desktop – Utilizado na confecção e visualização de desenhos 2D e 3D, auxiliando na construção de mapas para o ambiente SIG e perfil do terreno para posterior análise de estabilidade no simulador MACSTARS.
• Simulador de estabilidade em encostas – Neste caso utilizou-se o software MACSTARS® 2000, O programa permite conduzir as verificações de estabilidade global do talude, adotando-se neste caso o tipo de superfície como Circular e a metodologia de cálculo por Bishop.
Desenvolvimento da Metodologia
Para um melhor entendimento da metodologia, o estudo teve sua seqüência de acordo com as precedências exigidas para compor o mapa de risco, composto por:
Instante 01 - Análise das informações e construção da superfície geométrica
Realizou-se a edição dos mapas, com o auxilio das ferramentas AutoCad e ArcView 3.2, primeiramente, utilizando o AutoCad, reunindo as informações de curvas de nível, perímetro do município e mapa cadastral, salvos em formato dwg (drawing) Auto Cad R12,
para posterior utilização no programa ArcView 3.2, tendo como referência as coordenadas UTM.
As cartas que contém as curvas de nível foram obtidas como imagens Raster, na escala 1:50.000, sendo que a restituição apresenta detalhamento vertical de 20 em 20 metros.
Dando prosseguimento, foi feita a construção do Modelo Digital do Terreno (MDT) através do ArcView 3.2, ressaltando as sinuosidades do relevo.
A partir deste modelo numérico, poderão ser determinadas as declividades das regiões de estudo.
Com os dados referentes às declividades prontos, é possível destingir as regiões mais críticas, ou seja, as que possuem maiores declividades, consequentemente serão as escolhidas para compor as simulações.
Instante 02 - Estudo e concepção das Manchas: São consideradas manchas
circunferências com diâmetro pré-estabelecido utilizadas no estudo para delimitação das áreas consideradas críticas em função da forte declividade apresentada, fator de que pré-dispõe a instabilidade em taludes. Segundo Tominaga, L. K. (2007), dentre os fatores analisados para o estudo dos escorregamentos em Ubatuba/SC, foi verificada que a declividade obteve maior influência nos parâmetros considerados nos estudos. Nas manchas, o diâmetro adotado foi de 2 km, recobrindo as áreas escolhidas.
Delimitadas as áreas, prosseguiram-se os estudos com a inserção de linhas de corte a partir do centro das manchas, com o objetivo de mapear o relevo do entorno. Para o mesmo foi considerado 8 cortes, com distâncias equivalentes a 1km. A escolha do tamanho das manchas e o número de cortes podem variar de acordo com o nível de precisão, sendo que o aumento do número de cortes e a diminuição do tamanho das manchas contribuem para o aumento desta condição.
Os cortes são numerados e construídos no sistema CAD, montando cada perfil com as informações de cota e grau de inclinação dos vértices que compõe o traçado do terreno. Estes dados servirão como base para modelagem dos cortes no programa Macstars.
O entendimento e o bom uso da ferramenta de simulações é requisito básico para o desenvolvimento de critérios, os quais limitam e padronizam o uso do sistema MACSTARS. Desde modo, utilizaram-se as seguintes considerações na modelagem e testes efetuados sobre os cortes:
Tipos de inclinação (declividade);
Existe uma diferença de resultados quando é feita a simulação em planos inclinados cujo vértice divide diferentes inclinações de um trecho de estudo. Por este motivo, nem sempre a pior inclinação dada por dois planos diferentes vai gerar um fator de segurança mais baixo se comparado com outro de menor inclinação e plano contínuo.
Tipo de cálculo empregado: Bishop / Janbu;
O programa MACSTARS possibilita a escolha por dois tipos de cálculos para a estabilidade global válidos para este tipo de análise, Bishop e Janbu, sendo que a utilização entre um e outro gera pequena diferença de resultados. Neste quesito, optou-se a escolha por Bishop
Determinação do Nível de Água do terreno;
Dependendo da elevação do nível de água adotada no terreno, reduz o fator de segurança, ou seja, quanto mais próxima da superfície piora a condição de estabilidade. Desta maneira o valor a ser considerado pode ser baseado na média local, verificada através de informações de sondagens já realizadas no município. Outro quesito a se considerar para a escolha do nível de água é quanto sua localização, em regiões planas o nível se encontra mais próximo do nível do terreno, já nas regiões montanhosas o nível fica gradativamente mais profundo.
Determinação das características físicas e geográficas dos horizontes;
A escolha dos índices físicos, coesão ângulo de atrito, peso específico natural, Ru, juntamente com a espessura das camadas, podem variar o valor do fator de segurança. Uma consulta dos tipos de solo se faz necessária através de mapas geológicos, pedológicos, dados locais, etc. O critério adotado para a determinação dessas informações foi a regionalização dos solos do município, adotando o valor médio reunidos da bibliografia e/ou estudos já realizados.
Início e término da zona de escorregamento;
Após construção da geometria do talude, elaboração das camadas e determinação das propriedades dos solos cabe a análise da estabilidade global, mas para tanto, deve-se escolher os intervalos de início e término na superfície para gerar o plano de fraqueza que determinará o fator de segurança.
A simples escolha da posição e comprimento dos intervalos de início e término para análise do escorregamento pode gerar diferentes resultados para determinação do fator de segurança. Para este caso adotou-se uma relação constante de 1:3, ou seja, para cada 10 metros antes ou depois do vértice, seu oposto fica a 30 metros do vértice selecionado.
Instante 04 - Construção do mapa de risco:
A composição do mapa de risco é feita pelo uso dos Fatores de Segurança (FS), gerados por modelos determinísticos, neste caso representado pelo software macstars, analisando os dados geométricos do terreno, parâmetros de resistência do solo ao cisalhamento (coesão e ângulo de atrito) e informações de poro pressão, tudo sob o ponto de vista da estabilidade global. A montagem do mapa utiliza esses resultados assumidos pelos vértices dos pontos que compõe os cortes que, por sua vez, são transferidos ao mapa georeferenciado, carregando as manchas.
De posse dos dados das manchas, procede-se o fechamento de polígonos por meio de áreas de influência, classificando os FS em relação ao risco, conforme tabela 01:
TABELA DE CLASSIFICAÇÃO Descrição do
risco Símbolo Fator de Segurança (FS)
Risco Eminente R1 0 a 1,2
Risco Alto R2 1,2<FS<2,4
Risco Médio R3 > 2,4 a 3,5
Resultados (ou Resultados e Discussão) e Conclusão
Ainda em fase de desenvolvimento, será baseado no mapa de risco da figura abaixo, levantando em conta a representação espacial já visualizadas e ainda aspectos quantitativos em relação ao perímetro de cada área de risco discriminada na tabela de classificação.
Figura 1 - Mancha com os resultados. Referências
GUARESI, Clebson Mendonça. Modelo de Banco de Dados Geotécnicos Vinculados a um Sistema de Informações Georeferenciadas da Grande Florianópolis. Florianópolis, 2004. 96 p. UFSC, Santa Catarina. HERRMANN, M. L. P.; PELLERIN, J. R. G. M.; SAITO, S. M. Análise das ocorrências de escorregamentos
no Estado de Santa Catarina com base nos formulários de avaliação de danos da Defesa Civil – 1980 a 2003. In:SIMPÓSIO BRASILEIRO DE DESASTRES NATURAIS, 1., 2004, Florianópolis. Anais... Florianópolis: GEDN/UFSC, 2004. p. 159-173. (CD-ROM).
MÁXIMO, Amanda Carolina, Considerações sobre a Leitura dos Riscos de Escorregamentos em Blumenau: o Morro Dona Edite - COBRAC 2006 · Congresso Brasileiro de Cadastro Técnico Multifinalitário · UFSC Florianópolis 15 a 19 de Outubro 2006.
PEREIRA, Elson Manuel, et al, Política Habitacional Municipal de Palhoça – Regimento da conferência municipal de habitação de Palhoça – 01 a 15 de junho de 2005.
HIGASHI, R. R. Simulações da Estabilidade de Encostas Típicas do Município de Florianópolis Através de Dados de Mapeamento Geotécnico - Universidade do Sul de Santa Catarina – Florianópolis – Brasil - rrhigashi@uol.com.br
