DETERMINAÇÃO DO RISCO DO EFEITO GOTA À
ERODIBILIDADE NO MUNICIPIO DE CAMPOS DOS
GOYTACAZES – RJ ATRAVÉS DA ANÁLISE
MULTICRITÉRIO EM SIG.
Clarissa Regina Masiero Ahmed
Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, Brasil, cla.ahmed@gmail.com
Maria da Glória Alves
Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, Brasil, mgloria@uenf.br Doracy Pessoa Ramos
Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes, Brasil, doracy@uenf.br Luiz de Morais Rêgo Filho
Pesagro – Rio, Campos dos Goytacazes, Brasil, luizrego@pesagro.rj.gov.br
RESUMO: Erosão é o processo de desprendimento e arraste acelerado das partículas do solo causado pela água e pelo vento. O efeito gota no solo exerce sua ação erosiva pelo impacto das gotas, que caem com velocidade e energia variáveis. Este trabalho tem como objetivo principal determinar o risco do efeito gota à erodibilidade no município de Campos dos Goytacazes utilizando análise multicritério. O efeito gota no solo é baseado em fatores pedológicos, de cobertura vegetal, e intensidade de precipitação, que devem ser analisados conjuntamente. Esta análise é geralmente qualitativa e envolve uma avaliação técnica. O uso do geoprocessamento desta análise pode ser realizada por meio de ferramentas de suporte a decisão. Neste trabalho foi aplicada a análise multicritério em SIG. O mapa de risco do efeito gota à erodibilidade foi obtido integrando os indicadores cobertura vegetal, intensidade de precipitação e estabilidade dos agregados superficiais. A metodologia usada neste trabalho entra como uma solução conservadora em termos de defesa do recurso solo, determinando quantitativamente o risco causado pelo efeito gota.
PALAVRAS-CHAVE: Efeito Gota, Análise Multicritério, Pedologia.
1 INTRODUÇÃO
Segundo Bastos (2000) a erodibilidade é a maior ou menor facilidade com que as partículas do solo são destacadas e transportadas pela ação de um agente erosivo, sendo a propriedade de maior complexidade por estar em função de um grande número de fatores físicos, químicos, biológicos e mecânicos intervenientes.
O movimento do solo pela água é um processo complexo, influenciado pela quantidade, intensidade e duração da chuva, natureza do solo, cobertura vegetal, declividade da superfície do terreno. O material do solo
deve primeiro ser deslocado de sua posição da superfície antes que possa ser transportado. Em seguida, é carregado na suspensão ao longo da superfície do terreno. O processo é resultado do impacto da gota de chuva, da turbulência do movimento da água e do escorrimento na superfície.
De acordo com Guerra (1999, p. 18), no momento em que as gotas de chuva atingem o solo, começa o splash, também conhecido como erosão por salpicamento, o qual se trata do estágio inicial do processo erosivo, em que as partículas que compõem o solo são preparadas para serem transportadas pelo escoamento superficial. Essa preparação se dá tanto pela
ruptura dos agregados, como pela própria ação transportadora que o salpicamento provoca nas partículas. O splash pode variar em função da resistência do solo ao impacto das gotas da chuva e da energia cinética provocada por elas, que, em função de sua intensidade, como supracitado, provocarão a ruptura dos agregados.
A quantidade de material desagregado vai depender da quantidade de energia cinética contida nas gotas. Gotas maiores e que caem com maior velocidade tem maior potencial para desagregar o solo. Diferentes solos poderão resistir de maneira diferente ao impacto das gotas devido as suas propriedades. O fator cobertura vegetal vai influenciar diretamente a quantidade de solo desagregado pelo impacto das gotas.
As gotas de chuva que golpeiam o solo contribuem para a erosão da seguinte maneira: (a) desprendem as partículas do solo no local que sofre o seu impacto; (b) transportam por salpicamento as partículas desprendidas; (c) imprimem energia, em forma de turbulência, à água de superfície.
Segundo Bertoni e Lombardi Neto (1990), somente cerca de quarenta anos após diversos estudos realizados no campo e em laboratório, tornou-se clara a compreensão de que o impacto das gotas da chuva em um terreno descoberto e o consequente desprendimento das partículas do solo é, realmente, a principal causa da erosão provocada pela água.
Neste trabalho, iremos analisar o risco do efeito gota à erodibilidade através da análise multicritério utilizando rotinas de apoio à decisão em um SIG do software Idrisi32, 132.2. são recuados, iniciando a partir da terceira letra.
2 MATERIAS E MÉTODOS
Para a realização deste trabalho foram utilizados: o mapa de solos elaborado pela EMBRAPA na escala de 1:250.000 (anexo I), mapa de Uso e cobertura vegetal do município (Costa, 2005) e o mapa de Domínios Bioclimáticos do Estado do Rio de Janeiro (Lumbreras et.al, 2003).
A metodologia adotada constou de hierarquização e atribuição de pesos, elaboradas
a partir de reuniões com especialistas e consulta à literatura, aos fatores relacionados com o efeito da gota no solo.
2.1 Classificação dos fatores
Os fatores são: cobertura vegetal, intensidade de precipitação média anual e estabilidade dos agregados superficiais.
Quanto menor a nota, maior o risco do efeito gota a erodibilidade. Os fatores para efeito gota são classificados a seguir.
2.1.1Fator: Cobertura Vegetal
A gota de chuva quando cai em um terreno coberto com densa vegetação, se divide em inúmeras gotículas, diminuindo também, sua força de impacto. Em terreno descoberto, ela faz desprender e salpicar as partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água (Bertoni et.al., 1990).
Foi atribuído a maior nota (4) e a respectiva classe para a cobertura vegetal que apresenta mata devido a sua densa vegetação e a menor nota (1) para a solo exposto (tabela 1).
Tabela 1 – .Notas para o fator cobertura vegetal
Cobertura Vegetal Nota Classes Solo exposto 1 Alto
Cana-de-açúcar 2 Médio Pastagem 3 Baixo
Mata 4 Muito baixo
2.1.2 Fator: Intensidade de Precipitação Média Anual
A intensidade de precipitação para o município de Campos foi extraído do mapa de Domínios Bioclimáticos do Estado do Rio de Janeiro (Lumbreras et.al, 2003) onde consistiram de séries anuais de precipitação. Foram utilizados dados de 20 estações meteorológicas pertencentes ao Instituto Nacional de Meteorologia e 62 estações pluviométricas da Agencia Nacional de Águas (2003), referentes ao período de 1973 a 2000 para o estado do Rio de Janeiro.
Durante uma chuva muito forte, milhares de milhões de gotas de chuva golpeiam cada hectare de terreno, desprendendo as partículas
da massa de solo. Muitas dessas partículas podem ser atiradas a mais de 60cm de altura e a mais de 1,5m de distância. Se o terreno esta desnudo de vegetação, as gotas desprendem centenas de toneladas de partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água (Bertoni).
Foi atribuído a maior nota (4) e a respectiva classe para a intensidade de precipitação média anual mais alta da região de estudo, e a menor nota (1) para intensidade mais baixa (tabela 2).
Tabela 2 – .Notas para o fator intensidade de precipitação média anual.
Intensidade de Precipitação média anual
(mm) Notas Classes >1.250 1 Alta 1.100 – 1.250 2 Média 900 - 1100 3 Baixa 800 - 900 4 Muito baixa
2.1.3 Fator: Estabilidade dos Agregados Superficiais
A análise da estabilidade dos agregados será realizada de forma conjunta com o grau de desenvolvimento, tamanho e tipo das estruturas, pois estas demonstram a capacidade do solo fornecer material disperso para posterior transporte.
Quanto maior e mais forte é a partícula, maior foi a nota atribuída, pois solos com essas características, tendem a ser mais resistentes a erosão, principalmente da camada superior. Foi atribuído a maior nota (4) e a respectiva classe para a estabilidade dos agregados superficiais mais baixa e a menor nota (1) para estabilidade dos agregados superficiais mais alta (tabela 3).
Tabela 3 – .Notas para o fator estabilidade dos agregados superficiais.
Estabilidade dos agregados
superficiais Notas Classes Fraco, pequena granular ou sem
estrutura 1 Alta Fraco, média granular 2 Média Moderada, pequena e média
granular e fraco para as demais classes e tipos de estruturas
3 Baixa
Forte, pequena e média granular; moderada forte para as demais
classes e tipos de estruturas
4 Muito baixa
2.2 Ponderação dos fatores
Para decisão sobre o risco do efeito gota a erodibilidade, estabeleceu-se uma ponderação dos fatores de acordo com sua importância, atribuindo pesos diferenciados no processo final de decisão, conforme mostra na tabela 4.
Tabela 4 – Tabela de ponderação dos fatores. Efeito gota Cobertura Vegetal Intensidade de precipitação média anual Estabilidade dos agregados superficiais Notas / Pesos 3 2 1 1 Solo exposto > 1.250 mm Fraco, pequena granular ou sem estrutura 2 Cana-de-açúcar 1.100 – 1.250 mm Fraco, média granular 3 Pastagem 900 – 1.100 mm Moderada, pequena e média granular e fraco para as demais classes e tipos de estruturas 4 Mata 800 – 900 mm Forte, pequena
e média granular; moderada forte para as demais classes e tipos de estruturas
2.3 Obtenção dos Planos de Informações A base de dados do mapa de solos da Embrapa apresenta tabelas associadas com a feição geográfica com informações sobre cada polígono das unidades de solos ocorrentes na região de estudo. Com essas informações foi possível atribuir as notas de cada fator a cada classe de solos (anexo II).
Foram gerados, assim, os planos de informações cobertura vegetal, intensidade de precipitação média anual e estabilidade dos agregados superficiais. (anexo III)
2.4 Comparação par-a-par
A comparação par-a-par é definida como um método consensual para a aferição dos pesos. O módulo WEIGHT, do Idrisi32, 132.2, utiliza esta técnica de comparação de pares para desenvolver um conjunto de pesos. Os pesos podem variar de extremamente mais importante (9) à extremamente menos importante (1/9), onde 1 corresponde a igualdade de importância (tabela 5).
Tabela 5 – Pesos e importância.
Pesos Importância 1/9 Extremamente 1/7 Fortemente 1/5 Moderadamente 1/3 Fracamente Menos Importante 1 Igualmente Importante 3 Fracamente 5 Moderadamente 7 Fortemente 9 Extremamente Mais Importante
A importância relativa entre os fatores usados neste trabalho são mostrados na tabela 6.
Tabela 6 – Matriz de comparação par-a-par. Cobertura Vegetal (A) Intensidade de precipitação média anual (B) Estabilidad e dos agregados superficiais (C) A 1 B 2/3 1 C 1/3 1/2 1
O peso final de cada fator (tabela 7) é estimado através do método AHP (“Analytical
Hierarchy Process – Processo de Hierarquização Analítica) aplicado à matriz de comparação par-a-par. Com isso obtem-se os pesos para as variáveis utilizadas na presente análise.
Tabela 7 – Peso final de cada fator.
Fatores Pesos
Cobertura Vegetal 0,5003 Intensidade de precipitação média anual 0,3332 Estabilidade dos agregados superficiais 0,166
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
As classes de cada fator estão descritas a seguir com as respectivas unidades de solos que estas abrangem.
3.1 Mapa de cobertura vegetal
Para o indicador de maior peso (3), cobertura vegetal, o efeito gota é menor no solo quando ela atinge uma vegetação densa, pois se divide em inúmeras gotículas, diminuindo sua força de impacto, provocando uma menor erodibilidade. Em terreno descoberto, ela faz desprender e salpicar as partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água.
A obtenção do mapa de cobertura vegetal foi definida de acordo com a interpretação do mapa de uso e ocupação do solo de 2005. Para a classe baixo (pastagem), os solos de mesma unidade que apresentaram as coberturas pastagem e cana-de-açúcar, porém em diferentes localidades, receberam nota pastagem, afim de não superestimar o efeito da gota nos solos.
As classes do mapa de cobertura vegetal são descritas a seguir:
- Muito baixo – os solos que apresentam a cobertura de mata são: Cambissolos Háplicos (CXbd4, CXbd8).
- Baixo – os solos que apresentaram a cobertura de pastagem foram: Cambissolos Háplicos (CXbe), Gleissolos (GJi, GMd, GMe, GXbd3, GXve2, GXve3), Espodossolos (Ekg1), Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd10, LVAd12, LVAd13, LVAd15, LVAd21, LVAd22, LVAd26, LVAd9), Organossolos (OJy, OXy), Argissolos Amarelos (PAdx1, PAdx2, PAdx3), Argissolos
Vermelhos-Amarelos (PVAd10, PVAd14, PVAd18, PVAd19, PVAd28, PVAd3, PVAd6, PVAe13), Argissolos Vermelhos (PVe15, PVe2, PVe4, PVe9), Neossolos Flúvicos (RYbd1, RYbd2, RYbe1, RYbe2, RYbe3), Planossolos Hidromórficos (SGe1).
- Médio – os solos que apresentam a cobertura de cana-de-açúcar são: Latossolo Amarelo (LAdx3) e Argissolos Amarelos (PAd1). - Alto – os solos que apresentam solos exposto são: Afloramentos rochosos (AR3, AR5).
3.2 Mapa de Intensidade de Precipitação Média Anual
Para o indicador de peso (2), intensidade de precipitação, o efeito gota no solo é maior durante uma chuva muito forte, pois milhares de milhões de gotas de chuva golpeiam o solo, desprendendo suas partículas, que são facilmente transportadas pela água.
A obtenção do mapa de intensidade de precipitação média anual foi definida de acordo com a interpretação do mapa de Domínios Bioclimáticos do Estado do Rio de Janeiro.
As classes do mapa de intensidade de precipitação média anual são descritas a seguir: - Muito Baixo – os solos em que a intensidade de precipitação média anual varia entre 800 a 900 mm são: Cambissolos Háplicos (CXbe), Gleissolos (GJi, GMd, GMe, GXve2, GXve3), Espodossolos (EKg1), Latossolo Amarelo (LAdx3), Organossolos (OXy), Argissolos Amarelos (PAdx1, PAdx2, PAdx3), Neossolos Flúvicos (RYbd1, RYbd2, RYbe1, RYbe2). - Baixo – os solos em que a intensidade de precipitação média anual varia entre 900 a 1.100 mm são: Gleissolos (GXbd3), Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd13, LVAd15, LVAd21, LVAd22), Organossolos (OJy), Argissolos Amarelos (PAd1), Argissolos Vermelhos-Amarelos (PVAd10, PVAd14, PVAd18, PVAd19, PVAd3, PVAd6, PVAe13), Argissolos Vermelhos (PVe15, PVe2, PVe4, Pve9), Neossolos Flúvicos (RYbe3), Planossolos Hidromórficos (SGe1).
- Médio – nenhuma classe de solo ocorre a intensidade de precipitação entre 1.100 a 1.250 mm.
- Alto – os solos em que a intensidade de precipitação média anual é maior que 1.250 mm
são: Afloramento rochosos (AR3, AR5), Cambissolos Háplicos (CXbd4, CXbd8), Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd10, LVAd12, LVAd26, LVAd9), Argissolos Vermelhos-Amarelos (PVAd28).
3.3 Mapa de Estabilidade dos Agregados Superficiais
Para o indicador com menor peso (1), estabilidade dos agregados superficiais, o efeito gota no solo é de acordo com o grau de desenvolvimento, classe e tipo de estrutura. A estrutura refere-se ao padrão de arranjamento das partículas primárias do solo (areia, silte e argila) em unidades estruturais compostas chamadas agregados, separados entre si pelas superfícies de fraqueza, ou apenas superpostas e sem conformação definida. A facilidade com que se separa uma unidade estrutural da outra é identificada como o grau de desenvolvimento da estrutura. Os graus de estrutura podem ser: sem unidades estruturais (grão simples - não coerente; maciça- coerente) ou com unidades estruturais (fraca, moderada, forte). A forma da unidade (grãos, cubos, prismas, placas ou laminas) dá o seu tipo. A classe em que se separam caracteriza o tamanho da estrutura (muito pequena, pequena, média, grande, muito grande). A menor resistência das estruturas localizadas no horizonte superior do solo facilita a fragmentação das estruturas, por ação das chuvas, levando a formação de partículas simples que são passíveis de transporte. À medida que a estrutura aumenta de tamanho, eleva-se a capacidade da mesma resistir a pressão imposta pelo impacto de gotas.
A obtenção do mapa de estabilidade dos agregados superficiais foi baseado nas características morfológicas apresentada por cada unidade de solo, conforme descrito no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos – SiBS.
As classes do mapa de estabilidade dos agregados superficiais são descritas a seguir: - Muito baixo – solos que apresentam um grau de desenvolvimento alto quando do tipo granular, e moderado com os demais tamanhos e tipos de partículas. As classes de solos que apresentam muito baixa estabilidade dos agregados superficiais são: Organossolos (OJy,
Oxy).
- Baixo - solos que apresentam grau de desenvolvimento moderado quando do tipo granular, e baixo com os demais tamanhos e tipos de partículas. As classes de solos que apresentam baixa estabilidade dos agregados superficiais: Gleissolos (GJi, GMd, GMe, GXbd3, GXve2, GXve3), Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd10, LVAd12, LVAd13, LVAd15, LVAd21, LVAd22, LVAd26, LVAd9), Argissolos Amarelos (PAd1), Argissolos Vermelhos-Amarelos (PVAd10, PVAd14, PVAd18, PVAd19, PVAd28, PVAd3, PVAd6, PVAe13), Argissolos Vermelhos (PVe15, PVe2, PVe4, Pve9), Neossolos Flúvicos (RYbd1, RYbd2, RYbe1, Rybe2, Rybe3).
- Médio – solos que apresentam partículas com grau de desenvolvimento baixo, tipo granular e de tamanho médio. As classes de solos com estas características são: Cambissolos Háplicos (Cxbd4, CXbd8, CXbe), Espodossolos (Ekg1), Latossolo Amarelo (Ladx3), Argissolos Amarelos (PAdx1, PAdx2, Padx3), Planossolos Hidromórficos (SGe1).
- Alto - solos que apresentam partículas com grau de desenvolvimento baixo, tipo granular e de tamanho pequeno ou sem estrutura. As classes de solos com estas características na estrutura são: Afloramentos rochosos (AR3, AR5).
3.4 Mapa de Risco do Efeito Gota à Erodibilidade
O mapa de risco do efeito gota à erodibilidade (anexo IV), gerada pelo Módulo MCE do Idrisi, foi obtido integrando os mapas de cobertura vegetal, intensidade de precipitação média anual e estabilidade dos agregados superficiais. As classes do mapa de risco do efeito gota à erodibilidade são descritas a seguir:
- Extremamente baixo - Gleissolos (GJi, GMd, GMe), Organossolos (OXy), Neossolos Flúvicos (RYbd1, RYbd2, RYbe1, Rybe2); - Muito Baixo - Cambissolos Háplicos (CXbe), Espodossolos (Ekg1), Gleissolos (GXbd3, GXve2, GXve3), Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd13, LVAd15, LVAd21), Organossolos (OJy), Argissolos
Amarelos (PAd1, PAdx1, PAdx2, Padx3), Argissolos Vermelhos-Amarelos (PVAd10, PVAd14, PVAd18, PVAd19, PVAd3, PVAd6, PVAe13), Argissolos Vermelhos (PVe15, PVe2, PVe4, Pve9), Neossolos Flúvicos (Rybe3);
- Baixo - Cambissolos Háplicos (Cxbd4, CXbd8), Planossolos Hidromórficos (SGe1); - Moderado - Latossolos Vermelhos-Amarelos (LVAd10, LVAd12, LVAd22, LVAd26, LVAd9), Argissolos Vermelhos-Amarelos (PVAd28);
- Extremamente alto - Afloramentos rochosos (AR3, AR5).
4 CONCLUSÕES E SUGESTÕES
Visando uma avaliação que agrida menos possível o meio ambiente, utilizamos a análise multicritério para combinar diversas informações de maneira a se tornar a melhor decisão possível.
O presente trabalho gerou um mapa de risco do efeito gota à erodibilidade, para o Município de Campos. Os resultados aqui obtidos podem ser usados, para uma melhor gestão do município, em especial no seu plano diretor. O produto gerado influencia diretamente na erodibilidade da região, pois a efeito da gota de chuva provoca o desprendimento das partículas dos agregados do solo, que são passíveis de transporte ao longo da superfície do terreno. O uso da metodologia por análise multicritério analisa todos os fatores envolvidos no efeito gota. O fator cobertura vegetal foi analisado a partir do mapa de uso e ocupação do solo de 2005. Recomenda-se que seja feito através de um mapa atualizado de uso e ocupação do solo ou fazer para uma cultura apenas.
Os fatores relacionados à natureza do solo foram analisados diretamente das classes de solos ocorrentes na região. Grande parte da região apresentou classes do risco do efeito gota à erodibilidade baixo e extremamente baixo, pois nestas regiões a intensidade de precipitação foi muito baixa o que impede o desprendimento dos agregados dos solos, mesmo que em variados tipos de cobertura, sofrendo menos com o impacto da gota de chuva.
AGRADECIMENTOS
À Oficina de Geoprocessamento do Laboratório de Engenharia Civil da Uenf.
REFERÊNCIAS
Bastos, C. A. B.; Gehling, W. Y. Y. e Milititsky, J.
Avaliação Geotécnica da erodibilidade dos solos. II
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Bertoni, J; Neto, F.L. Conservação do Solo. 2.ed. São Paulo, 1990. 355p.
Embrapa. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Rio de janeiro, 2.ed. 2006. 306p.
Eastman, J. R.; Jin, W.; Kyem, P. A. K.; Toledano, J.
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familiar por meio da análise multicritério.
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Agroecológico do Estado do Rio de Janeiro. Boletim
de Pesquisa e Desenvolvimento; n.33. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2003. 113p.
Guerra, A. J. T. O início do processo erosivo. In: Guerra, A. J. T.; Silva, A. S.; Botelho, R. G. M. Erosão e conservação dos solos. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1999.
ANEXO I
ANEXO II
ANEXO III
ANEXO IV
