Erosão do Solo em Encostas Ocupadas
Frankslale Fabian Diniz de Andrade Meira
Doutorando em Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil
Roberto Quental Coutinho
Professor da Universidade Federal de Pernambuco, área Geotecnia, Recife, Brasil
José Ramon Barros Cantalice
Professor da Universidade Federal Rural de Pernambuco, área Eng. de Sedimentos, Recife, Brasil
Margareth Mascarenhas Alheiros
Professora da Universidade Federal de Pernambuco, área Geologia, Recife, Brasil
RESUMO: Este trabalho é parte de uma tese de doutorado da Universidade Federal de Pernambuco em andamento que por sua vez faz parte do projeto PRONEX – CNPq/FACEPE com apoios da Universidade Federal Rural de Pernambuco e Prefeitura de Recife e tem como objetivo acompanhar o comportamento dos fenômenos de erosão em uma encosta com ocupação urbana, sobre a Formação Barreiras, localizada na cidade do Recife, Bairro do Ibura, localidade de Três Carneiros. Para a interpretação dos mecanismos naturais e antrópicos envolvidos na fenomenologia da erodibilidade desses taludes foi construído nesse campo experimental uma unidade de estudos da qual estamos coletando água e sedimento (dos eventos pluviométricos), para quantificação da erosão. Já foram executadas sondagens de simples reconhecimento, determinação do perfil de umidade e obtenção de amostras deformadas e indeformadas para análise. São apresentados aqui metodologias e ensaios preliminares de campo e laboratório.
PALAVRAS-CHAVE: Fenômenos de Erosão, Erodibilidade, Quantificação da Erosão, Formação Barreiras.
1 INTRODUÇÃO
A erosão compreende o processo de desagregação, transporte e posterior depósito de matérias de solo ou rocha por ação dos fatores condicionantes (Lopes, 1980). Pelo processo de erosão a camada superficial do solo é continuamente removida e transportada pelo deflúvio superficial até depositar-se nos lagos, açudes, estuários e oceanos. Quando tal processo ocorre sob condições naturais ou não perturbadas, um estado permanente de equilíbrio é estabelecido de modo que não se verifica maiores danos. No entanto, quando esta condição de equilíbrio é perturbada, a erosão cria sérios problemas nas áreas urbanas.
Nas regiões costeiras nordestinas é muito freqüente o aparecimento de solos da Formação Barreiras, que segundo alguns autores (Bigarella e Andrade, 1964; Alheiros e Lima Filho, 1991) são sedimentos não consolidados depositados ao fim do Terciário e início do Quaternário, e caracterizado por camadas sub-
horizontais de granulometria diferenciada, associadas a processos fluviais. Essas formações superficiais cenozóicas, particularmente a fácies de canal fluvial são consideravelmente suscetíveis à erosão, com formação de voçorocas de grandes dimensões geométricas.
As áreas dessa Formação têm relevo movimentado, de altura variável, entre 30 e 100 metros e se constituem em zonas de assentamentos precários, como é o caso do bairro do Ibura, no Recife.
Devido ao êxodo rural associado à falta de
planejamento urbano, bem como, à diferença
entre as classes sociais que favorece a ocupação
de terrenos e lotes de menor valor econômico
(morros e alagados) pela população de baixo
poder aquisitivo, há um progressivo
crescimento de ocupação desordenada
aumentando a densidade populacional nas
encostas (Alheiros, 1998), como é o caso da
população de baixa renda da cidade do Recife
que se expandiu em direção às colinas e morros (Figura 1).
Figura 1. Ocupações desordenadas por invasões localizada no bairro do Ibura localidade Ibiapava
O presente trabalho é parte de uma tese de doutorado em andamento que por sua vez faz parte do projeto PRONEX – CNPq/FACEPE e tem como objetivo acompanhar o comportamento dos fenômenos de erosão em uma encosta com ocupação urbana, sobre a Formação Barreiras e visa dar continuidade aos estudos relativos a Erosão, desenvolvidos através de Gomes, 2001; Santos, 2001; Silva, 2004; Coutinho et al, 2006; Lafayette, 2006 entre outros.
2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA
ÁREA
A cidade do Recife capital do Estado de Pernambuco possui 217,494 Km
2com uma população de 1.501.008,000 habitantes, localizando-se à 7
o55’43’’ e 8
o09’17’’ S e 34
o52’05’’ e 35
o00’59’’ W, e limita-se com os municípios de Olinda e Paulista a Norte, Jaboatão dos Guararapes a Sul, com o Oceano Atlântico a Leste e São Lourenço da Mata a Oeste. A cidade de Recife enfrenta inúmeros problemas relativos a ocupações desordenadas nas áreas de encostas pela população de baixa renda.
A área de estudos é em uma encosta dentro da Região Metropolitana do Recife no bairro do Ibura, localidade Três Carneiros, nas coordenadas UTM 9.101.649 e 284.686 mE, em solo pertencente à Formação Barreiras. A
Figura 2 e 3 apresenta a foto aérea e o mapa da localização da área de estudos.
Figura 2. Foto aérea do local
Figura 3. Mapa de Localização da Área de Estudo
Essa encosta é formada por sedimentos areno-argilosos de idade terciária, pertencente à unidade litoestratigráfica denominada Formação Barreiras, sendo consideravelmente susceptível a erosão. Este ambiente vem sofrendo uma intensa degradação devido à sua
Brasil
Pernambuco
RMR
Bairro do Ibura localidade
Três Carneiros
ocupação com assentamentos precários.
3 MÉTODOS DE ANÁLISE 3.1 Avaliação Direta da Erodibilidade
Para a avaliação direta da erosão em campo foi montado um experimento sob chuva natural. A metodologia desse experimento consiste em delimitar uma área por chapa de 1m de largura (Figura 4), sendo 0,80m enterrados, totalizando uma área com dimensões de aproximadamente 250m
2.
Figura 4. Delimitação da Área com a Chapa
Tendo na sua extremidade inferior delimitada por uma caixa coletora de 1,50m de comprimento por 0,50m de largura (Figuras 5 e 6), que terá no seu interior um divisor com cinco saídas sendo conduzida 1/5 de toda enxurrada para dentro de um tanque coletor, com um volume de aproximadamente 2,6m
3para coleta de solo e água, enterrado na cota inferior da referida encosta (Figura 7).
Após eventos pluviométricos serão coletadas
amostras de solo e água, provenientes da encosta, para quantificação dos sedimentos e as quantidades observadas serão relacionadas com a precipitação pluviométrica local obtida por pluviômetro instalado na área.
Figura 5. Caixa e Tanque Coletor.
Figura 6. Esquema da Caixa Coletora
Figura 7. Tanque Coletor de Água e Solo.
Os pluviômetros (Figura 8) colocados no local, devido a possíveis problemas de
Tanque Coletor
Caixa Coletora
1/5
1/5
Prof.
0,80m
depedração foram feitos de materiais alternativos, garrafa pet, cano PVC e um de leitura direta que foram instalados na área experimental como está apresentado nas Figuras 9, 10 e 11.
Figura 8. Pluviômetros Figura 9. 1ª Localização
Figura 10. 2ª Localização Figura 11. 3ª Localização
As taxas de perda de solo e a concentração de sedimentos serão obtidas pela passagem do material coletado no tanque, que forem armazenados em potes plásticos com capacidade de 1 litro. Aos potes plásticos, após pesagem, será adicionado 5 ml de Sulfato de Alumínio e Potássio P.A. Dodecahidratado, para deposição das partículas. Após 24h, o sobrenadante será succionado e os potes levados para secar em estufa a 65 ºC, para depois serem pesados com e sem o solo seco (Cantalice, 2001; Cantalice et al, 2005).
3.2 Avaliação Indireta da Erodibilidade e laboratório
A proposta de avaliação indireta da erodibilidade considera como critério preliminar uma avaliação qualitativa do potencial à desagregação em água, a partir de ensaios de desagregação. Posteriormente é proposta a aplicação de critérios de erodibilidade a partir de diferentes níveis de informações obtidas de ensaios geotécnicos.
• 1º nível - caracterização geotécnicas dos solos;
• 2º nível - ensaios pela Metodologia MCT;
• 3º nível – ensaios de resistência ao cisalhamento.
Os solos estão sendo caracterizados em laboratório quanto a sua granulometria (ensaios de granulometria) e plasticidade (ensaios de limites de Atterberg).
A partir destes dados da caracterização geotécnica propõe – se, como primeira aproximação para avaliação da erodibilidade, a aplicação de critérios pelo teor de finos, representado pela porcentagem de solo passante na peneira # 200, e pela plasticidade (IP). O critério proposto indica que são considerados potencialmente erodíveis aqueles solos com:
• % passante # 200 < 55% e/ou
• IP < 10%.
Os dados da distribuição granulométrica permitem a avaliação da erodibilidade com base na razão de Dispersão (RD).
A comparação entre os teores de silte mais argila obtidos dos ensaios de granulometria com e sem defloculante permite a estimativa da Razão de Dispersão (RD). O critério proposto para erodibilidade indica que são potencialmente erodíveis solos com:
• RD > 50%.
Para avaliação da erodibilidade será proposta
ainda a aplicação de chuvas simuladas
executadas com um simulador fornecido pela
Universidade Federal Rural de Pernambuco –
UFRPE, com um sistema de funcionamento
elétrico. E é constituído por uma armação
retangular, apoiada por quatro pernas reguláveis
para uma altura de 3,1metros sobre a superfície
do solo. As gotas de chuvas serão produzidas
por um bico aspersor que se encontra no centro
da armação, do tipo “Veejet” (80.150) com
diâmetro de 12,7mm, fabricado pela “Spraying
System Company” de Chicago, USA. O bico
aspersor em funcionamento trabalhará com 60
oscilações/min, controlado por um sistema
mecânico. A água vinda de um reservatório
abastecerá o bico através de uma bomba
submersa e a pressão de serviço na saída de
água do bico será de 41 Kpa (Cantalice, 2001).
E ainda medição de parâmetros hidráulicos de erodibilidade através de ensaios em canais em laboratório, para isso vamos empregar o ensaio Inderbtzen. Neste ensaio é medida a perda de solo em amostra, cuja superfície coincide com o plano de inclinação variável, por onde passa um fluxo de água com vazão controlada. O equipamento simula em condições próximas às reais, como o solo se comporta frente a um fluxo de água superficial, permitindo determinar a influência de fatores como a compactação do solo, a declividade da rampa, a vazão e a duração do fluxo.
Em conjunto com a realização das sondagens SPT (Standard Penetration Test) foram coletadas amostras (deformadas) através de sondagem a trado para a caracterização do solo e obtenção dos perfis de umidade a cada 0.50m, neste caso eram coletadas três cápsulas de amostras da ponta do trado, onde estas cápsulas eram cuidadosamente lacradas e colocadas em um isopor para posteriormente conduzi-las ao laboratório para determinação da umidade (Figura 12). Já as amostras indeformadas foram obtidas a partir da escavação de trincheiras próximas ao local da área delimitada (Figura 13), foram escavadas duas trincheiras vertical.
Figura 12. Sondagem e co- Figura 13. Retiras de amos- leta de solo tra indefornadas
4 RESULTADOS PRELIMINARES
Para avaliação da erodibilidade estamos realizando ainda os ensaios propostos na metodologia para a obtenção dos resultados de campo e laboratório.
Nas Figuras 14 a 17 são apresentados resultados preliminares obtidos das quatro sondagens e perfil de umidade executados no Bairro do Ibura localidade três Carneiros. Nas Figuras são apresentados os valores do índice de resistência à penetração N
SPTe umidades em função da profundidade. Observa-se que nas sondagens SPT 1 e 2 apresentam uma
resistência inicial crescente até aproximadamente 1m, já nas sondagens SPT 3 e 4 a partir de 0,50m. A partir dessas resistências começam apresentar uma pequena diminuição, em seguida a um nítido crescimento da resistência até uma profundidade de aproximadamente 3m para em seguida diminuir.
Bairro Três Carneiros: Perfil de Um idade 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Um idade (%)
Bairro Três Carneiros: SPT 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 10 20 30 40
NSPT
Profundidade (m)
Figura 14. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo 1
Bairro Três Carneiros: Perfil de Um idade 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Um idade (%)
Bairro Três Carneiros: SPT 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 10 20 30 40
NSPT
Profundidade (m)
Figura 15. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade
do Furo 2
Bairro Três Carneiros: Perfil de Um idade 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Um idade (%)
Bairro Três Carneiros: SPT 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 10 20 30 40
NSPT
Profundidade (m)
Figura 16. Resistência à Penetração e Perfil de Umidade do Furo 3
Bairro Três Carneiros: Perfil de Um idade 4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Um idade (%)
Bairro Três Carneiros: SPT 4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 10 20 30 40
NSPT
Profundidade (m)
