PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA DA UFOP OURO PRETO - JUNHO DE 2014

Dissertação de Mestrado

CORRELAÇÃO ENTRE PLUVIOSIDADE E

MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS DE MASSA NO

ALTO RIBEIRÃO DO CARMO/MG.

Autora: Naiara de Lima Silva

Orientador: Prof. Dr. Frederico Garcia Sobreira

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA DA UFOP

CORRELAÇÃO ENTRE PLUVIOSIDADE E

MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS DE

MASSA NO ALTO RIBEIRÃO DO

CARMO/MG

D i s s e r t a ç ã o a p r e s e n t a d a a o P r o g r a m a d e P ó s -G r a d u a ç ã o e m G e o t e c n i a d o N ú c l e o d e G e o t e c n i a d a E s c o l a d e M i n a s d a U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d e O u r o P r e t o , c o m o p a r t e i n t e g r a n t e d o s r e q u i s i t o s p a r a o b t e n ç ã o d o t í t u l o d e Mestre em Geotecnia.

E s t a d i s s e r t a ç ã o f o i a p r e s e n t a d a e m s e s s ã o p ú b l i c a e a p r o v a d a e m 0 9 d e j u n h o d e 2 0 1 4 , p e l a B a n c a E x a m i n a d o r a c o m p o s t a p e l o s m e m b r o s :

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Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br

S586c Silva, Naiara de Lima.

Correlação entre pluviosidade e movimentos gravitacionais de massa no Alto Ribeirão do Carmo/MG [manuscrito] / Naiara de Lima Silva. – 2014.

114f.: il., color.; grafs.; tab.; mapas.

Orientador: Prof. Dr. Frederico Garcia Sobreira.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Núcleo de Geotecnia - NUGEO.

Área de concentração: Geotecnia Ambiental.

1. Avaliação de riscos - Teses. 2. Mariana (MG) - Teses. 3. Ouro Preto (MG) - Teses. 4. Precipitação (Meteorologia) – Teses. I. Sobreira, Frederico Garcia. II. Universidade Federal de Ouro Preto. III. Título.

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“Talvez não tenha conseguido fazer o melhor, mas lutei para que o melhor fosse feito. Não sou o que deveria ser, mas Graças a Deus, não sou o que era antes.”

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Aos meus pais, Aparecido e Deusa, pelo apoio, confiança e paciência,

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Agradeço à Deus pela força para alcançar este objetivo, enfrentando todos meus desafios;

À minha família (Aparecido, Deusa, Thales, Moab, Bruno, Anayara e Heitor) pelo apoio e incentivo em tudo que me propus a fazer ao longo de minha vida. Vocês sempre foram meu porto seguro e com certeza fizeram de mim um ser humano mais digno; Ao professor Frederico Garcia Sobreira, pela orientação, confiança, amizade e compreensão em momentos difíceis;

Aqueles que fizeram parte do grupo de pesquisa criado pelo professor Sobreira e de alguma forma contribuíram para realização deste trabalho, Leonardo Souza, César Barela; Marco Antônio Pedrosa e Tatiane Rangel;

Aos colegas de mestrado (Laís, Stefânia, Diego, Lucas, Sylvia, Evandro, Bruno) pelos dois anos de companheirismo com muitos momentos divertidos passados juntos.

À Rebeca Bastos pela amizade inquestionável, os exemplos de vida, as longas conversas, os conselhos e incentivos que representaram muito pra mim;

À todos os professores e funcionários do Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, pelo apoio e pela convivência e experiência compartilhada e aos componentes da banca de qualificação e defesa, pelas contribuições;

À todos aqueles que foram fundamentais para o desenvolvimento desse trabalho. Jeanne Castro e Leonardo Souza por me cederem os bancos de dados de seus trabalhos; ao Batalhão do Corpo de Bombeiros de Ouro Preto e às Defesas Civis de Mariana e Ouro Preto, pelo fornecimento dos cadastros dos movimentos de massa; e às Indústrias Novelis do Brasil e Samarco Minerações, pela grande contribuição fornecendo os dados pluviométricos, um dos principais para o desenvolvimento dessa pesquisa.

À CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão da bolsa durante o período de realização deste mestrado e ao Ministério das Cidades pelo suporte financeiro, uma vez que este estudo se deu no âmbito do projeto

de pesquisa “Elaboração de cartas geotécnicas de aptidão à urbanização frente aos

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A sub-bacia do alto do Ribeirão do Carmo, onde se situam as cidades de Ouro Preto e Mariana, possui um vasto histórico de problemas de estabilidade geotécnica, devido às suas características geológicas, geomorfológicas, climáticas e por conta do seu processo de ocupação desordenada. Desta forma, este estudo objetivou elaborar uma metodologia para investigação dos índices pluviométricos mais favoráveis à deflagração de movimentos de massa nas encostas das áreas urbanas de Ouro Preto e Mariana. Para realização do estudo foram selecionados casos de escorregamentos no período de 1989 a 2012, com base em boletins de ocorrência do Corpo de Bombeiros e Defesa Civil, bem como os registros pluviométricos desse mesmo período. A análise foi realizada para a região como um todo e, em seguida, a mesma se deu para cada cidade separadamente. A investigação indicou que a chuva acumulada de seis dias é a que mais influencia na deflagração dos escorregamentos. O valor mínimo de precipitação acumulada necessária para provocar os acidentes na região foi estimado em 48,2mm/6 dias. O valor definido como nível de atenção, ou valor com maior probabilidade de ocorrências de escorregamentos, foi de 129mm/6 dias. Na análise individual das cidades, para Ouro Preto foram considerados os valores 54,1mm/6 dias e 151,4mm/6 dias como valores mínimos e de atenção, não sendo possível chegar a uma conclusão para Mariana. A análise dos gráficos de correlação entre a pluviometria e os escorregamentos permitiu determinar um limiar pluviométrico crítico para a região, combinando a intensidade pluviométrica diária (mm/dia) com a pluviometria acumulada em 6 dias antecedentes (mm/6d), com uma relação numérica PD = 11280PA-1,535. A partir da análise individual das cidades novos limiares pluviométricos foram definidos, porém confirmando a influência mais efetiva da chuva acumulada de 6 dias na deflagração dos escorregamentos. Para Ouro Preto a equação representativa da curva foi PD = 14076PA

-1,565 _{e para Mariana, PD = 30327PA}-1,805_.

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The sub-basin of the high of Ribeirão do Carmo, where the towns of Ouro Preto and Mariana are, located has a history of extensive geotechnical stability problems due to its geological, geomorphological, climatic and the disordered process of occupation. Thus, this study aimed to develop a methodology for investigating rainfall rates most suitable to trigger mass movements on the slopes of the urban areas of Ouro Preto and Mariana. To perform this study, cases of landslides in the period between 1989 and 2012 were selected, based on reports of the Fire Brigade and Civil Defence as well as the precipitations recorded in this period. The analysis was performed for the region as a whole and then the same happened to both cities individually. The investigation indicated that the six-day accumulated precipitation is the one that influences the most the trigger of landslides. The minimum cumulative rainfall required to cause accidents in the region was estimated to be 48.2mm/6 days. The value set as the attention level or value with the highest probability of occurrence of landslides, was 129mm/6 days. In the individual analysis of cities, for Ouro Preto values of 54.1mm/6 days and 151.4mm/6 days were set as minimum and attention level values respectively, it was not possible to reach a conclusion for Mariana. Graphic analysis of the correlation between rainfall and landslides has determined a critical threshold rainfall for the region, combining the daily rainfall intensity (mm/day) with the accumulated rainfall in 6 days antecedents (mm/6d), with a numerical relation PD = 11280PA-1,535_{. From the}

individual analysis of the cities new rainfall thresholds were defined, confirming that the accumulated precipitation from 6 days is the one that most influence the trigger of landslides. For Ouro Preto, the representative equation of the curve was PD = 14076PA

-1,565 _{and for Mariana PD = 30327PA}-1,805_.

Keywords: Landslides, Rainfall, Ouro Preto, Mariana, geological and geotechnical risk.

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CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Figura 2.1 - Mapa da sub-bacia do alto Ribeirão do Carmo. (Modificado de IBGE –

1:50.000, 1984 in Tavares, 2006). ... 6 Figura 2.2 – Mapa geológico da sub-bacia do alto Ribeirão do Carmo, com as formações indivisas. (Modificada de CPRM, 2004 in Tavares, 2006)... 10 Figura 2.3 – Casos típicos relativos à aplicação da Análise de Dupla Massa – (A) Dados sem inconsistência; (B) Dados com mudança de tendência; (C) Dados com erro de transcrição e (D) Dados de postos com diferentes regimes pluviométricos. (Tucci, 2002).. ... 28 Figura 2.4 – Gráfico de correlação entre a precipitação acumulada em 15 dias e a precipitação diária na região de Hong Kong (Modificado de Lumb, 1975)... 33 Figura 2.5 – Correlação entre o Pico de Precipitação Horária x Precipitação Diária para Hong Kong (Modificada de Kay & Chen, 1995). ... 34 Figura 2.6 – Curva de Chuva Acumulada x Duração do Evento para Espanha (Modoficado de Corominas & Moya, 1999).. ... 35 Figura 2.7 – Limiares empíricos de chuva (Modificado de Moreno et al., 2006 in Aristizábal et al., 2010).. ... 38 Figura 2.8 – Carta de Periculosidade para o Rio de Janeiro (Guidicini e Iwasa, 1976 in

d‟Orsi, 2011).. ... 40 Figura 2.9 – Envoltória de deslizamentos (Tatizana et al., 1987). ... 41 Figura 2.10 – Gráfico da chuva horária pela chuva acumulada de 96h para cada tipo de

movimento de massa (Modificado de d‟Orsi et al., 2000).. ... 45

Figura 2.11 - Gráfico da chuva horária pela chuva acumulada de 96h para cada tipo de

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Figura 2.14 – Curva pluviométrica crítica para Região Serrana do Rio de Janeiro (Salles & Amaral, 2013). ... 53 Figura 2.15 – Envoltória de precipitação acumulada de 3 dias antecedentes com a precipitação acumulada de 1 dia para o critério 3 (Molina et al., 2013). ... 55 CAPÍTULO 3 - METODOLOGIA

Figura 3.1 – Planilha eletrônica com os dados dos laudos de vistoria das áreas onde foram registrados os movimentos de massa, com representação parcial do cadastro. ... 61 Figura 3.2 – Exemplo de um diagrama de dispersão. ... 66 Figura 3.3 – Exemplo de um gráfico de correlação entre precipitação e escorregamentos. ... 67 CAPÍTULO 4 - APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

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CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Tabela 2.1 – Crescimento populacional de Ouro Preto e Mariana. ... 5

Tabela 2.2 – Características dos principais movimentos de encosta na dinâmica ambiental brasileira (Augusto Filho, 1992). ... 24

Tabela 2.3 – Fatores deflagadores dos movimentos de encostas (Varnes, 1978). ... 25

Tabela 2.4 – Agentes e causas dos escorregamentos (Guidicini & Nieble, 1976). ... 25

Tabela 2.5 – Probabilidade de escorregamentos por zonas de precipitação (Modificado de Kay e Chen, 1995). ... 34

Tabela 2.6 – Classificação dos eventos de escorregamentos por ocorrências (Almeida et al., 1993). ... 42

Tabela 2.7 – Classes dos eventos de chuva (Modificado de d‟Orsi et al., 2000). ... 44

Tabela 2.8 – Níveis do plano de monitoramento proposto (Salaroli, 2003). ... 47

Tabela 2.9 – Dados dos acidentes analisados. ... 50

Tabela 2.10 – Critério de precipitação proposto (Molina et al., 2013). ... 54

CAPÍTULO 4 - APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Tabela 4.1 – Dados pluviométricos mensais (mm) da Novelis e Samarco para análise de consistência. ... 73

Tabela 4.2 – Ocorrências de escorregamentos da região (Ouro Preto e Mariana) nos períodos hidrológicos. ... 82

Tabela 4.3 – Valor mínimo e de atenção de chuva para deflagração de escorregamentos na sub-bacia do alto Ribeirão do Carmo (Ouro Preto e Mariana). ... 92

Tabela 4.4 – Valor mínimo e de atenção de chuva para deflagração de escorregamentos no município de Ouro Preto. ... 96

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AC - Chuva acumulada

Aten.- Limite pluviométrico para Nível de Atenção

CEFET/OP - Centro Federal de Educação Tecnológica de Ouro Preto CLOPAD - Comités Locales para la Prevención y Atención de Desastres IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IDEAM - Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IGA - Instituto de Geociências Aplicadas

INMET - Instituto Nacional de Meteorologia

Min. - Valor Mínimo da Precipitação capaz de deflagrar escorregamentos MinC - Ministério da Cultura

PA - Precipitação Acumulada em Seis Dias PD - Precipitação Diária no Dia da Ocorrência R² - Coeficiente de Determinação da Curva

SIATA - Sistema de Alerta Temprana Ambiental de la Ciudad de Medellín SPHAN - Serviço do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional

UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto

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SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS ... 1

1.1 OBJETIVOS ... 2

1.1.1 Objetivo Geral ... 2

1.1.2 Objetivos Específicos ... 2

1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ... 3

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 5

2.1 ALTO RIBEIRÃO DO CARMO ... 5

2.2 ASPECTOS FISIOGRÁFICOS ... 7

2.1.1 Geologia ... 7

2.1.1.1 Substrato Rochoso ... 7

2.1.1.2 Depósitos de Cobertura ... 8

2.1.2 Geomorfologia ... 11

2.1.3 Clima ... 13

2.1.4 Hidrografia ... 13

2.1.5 Vegetação ... 14

2.2 HISTÓRICO DA OCUPAÇÃO URBANA E PROBLEMAS DE MOVIMENTOS DE MASSA NA ÁREA DE ESTUDO ... 15

2.3 MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS DE MASSA E PRECIPITAÇÃO ... 22

2.3.1 Movimentos de Massa ... 22

2.3.2 Precipitação ... 26

2.3.2.1 Análise de Consistência dos Dados Pluviométricos ... 27

2.3.3 Precipitação versus Movimentos de Massa ... 29

2.4 ESTUDOS DE CORRELAÇÃO ENTRE CHUVAS E MOVIMENTOS DE MASSA ... 30

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3.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA E CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ... 57

3.2 LEVANTAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS ... 58

3.2.1 Dados pluviométricos ... 58

3.2.2 Dados sobre movimentos de massa ... 59

3.2.3. Análise de consistência dos dados pluviométricos ... 62

3.2.4. Tratamento dos dados de movimentos de massa ... 63

3.3 CORRELAÇÃO ENTRE PRECIPITAÇÃO E OS ESCORREGAMENTOS ... 64

3.3.1. Análise do número de dias de chuva acumulada mais efetivo nos processos de escorregamentos ... 65

3.3.2. Relação numérica entre pluviosidade e escorregamentos ... 66

CAPÍTULO 4 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 69

4.1. DADOS PLUVIOMÉTRICOS ... 69

4.2. ANÁLISE DE CONSISTÊNCIA DOS DADOS PLUVIOMÉTRICOS ... 71

4.3. OCORRÊNCIAS DE MOVIMENTOS DE MASSA ... 77

4.4. CORRELAÇÃO ENTRE PRECIPITAÇÃO E OS ESCORREGAMENTOS .... 83

4.4.1. Análise do número de dias de chuva acumulada mais efetivo nos processos de escorregamentos ... 84

4.4.2. Relação numérica entre pluviosidade e escorregamentos ... 96

4.4.3 - Discussão dos resultados ... 102

CAPÍTULO 5 - CONCLUSÃO ... 104

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CAPÍTULO 1

CONSIDERAÇÕES

INICIAIS

Os movimentos gravitacionais de massa em regiões montanhosas são consequência da própria dinâmica natural de evolução do meio físico. São os processos geodinâmicos superficiais que mais afetam as cidades brasileiras, devido às características geomorfológicas, geológicas, pedológicas e climáticas das mesmas. Somado a isto, a própria atividade antrópica, por meio do uso e ocupação desordenada do solo, acelera esse processo natural. Chuvas intensas e concentradas, encostas sem vegetação, descontinuidades litológicas e pedológicas, assentamentos urbanos irregulares em encostas íngremes são algumas das condições que podem acelerar os processos de deslizamentos.

Dentro desse contexto, a precipitação tem sido o elemento climático que provoca as transformações mais rápidas na paisagem no meio tropical e subtropical, sobretudo durante o verão, em episódios de chuva concentrada, que ocorrem anualmente, resultando em tragédias principalmente nas grandes cidades. No Brasil, a intensa pluviosidade seguida de escorregamentos de encostas é frequente. Todos os anos novos episódios se somam ao já volumoso registro histórico, que deixam como consequência vítimas fatais, pessoas desabrigadas, danos materiais.

A relação entre movimentação de massa e chuvas intensas está associada ao aumento do grau de saturação do solo, aumento do peso do solo ou, surgimento de pressões hidrostáticas. A deflagração também pode ser ocasionada pelas condições que antecedem o evento pluviométrico desencadeador, uma vez que há maior probabilidade de ocorrência dos acidentes geológico-geotécnicos quando um forte evento chuvoso é precedido por dias consecutivos de precipitação.

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Partindo do exposto, o alto do Ribeirão do Carmo, sub-bacia do alto Rio Doce, onde se situam as cidades de Ouro Preto e Mariana, possui um vasto histórico de problemas de estabilidade geotécnica. A região é caracterizada por um relevo acidentado, com encostas íngremes e vales profundos e encaixados; aspectos geológicos favoráveis aos processos de instabilização; possui um clima marcado pela alta pluviosidade, além de sofrer com o efeito da ação antrópica. Todos esses condicionantes predispõem a área à ocorrência de movimentos gravitacionais de massa.

Devido à gravidade desses problemas e da impossibilidade de eliminação do risco em curto prazo, é imprescindível uma ação de convivência com os riscos através da elaboração de planos preventivos por parte dos Órgãos competentes da região, com a finalidade de reduzir as perdas de vidas humanas decorrentes dos acidentes. Para isto, se fazem necessárias medidas de prevenção, por meio de acompanhamento dos parâmetros chuva acumulada e intensidades pluviométricas diárias capazes de deflagrar os deslizamentos. O monitoramento desses parâmetros constitui, atualmente, o melhor método para a avaliação da probabilidade de ocorrência dos escorregamentos.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

O objetivo deste estudo é correlacionar a precipitação com a ocorrência dos movimentos de massa nas encostas da bacia do alto Ribeirão do Carmo, com ênfase nas áreas urbanas de Ouro Preto e Mariana, a fim de estabelecer parâmetros para a previsão de escorregamentos decorrentes de precipitações diárias e acumuladas. A partir de então será possível monitorar os índices pluviométricos capazes de desencadear os escorregamentos, constituindo uma ferramenta preventiva importante capaz de minimizar os danos provocados pelos deslizamentos.

1.1.2 Objetivos Específicos

Para alcançar o objetivo principal, serão desenvolvidas atividades e metas específicas, apresentadas a seguir:

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 Determinação da relação numérica entre precipitação diária e acumulada e os movimentos de massa;

 Definição dos limiares pluviométricos críticos capazes de deflagrar os escorregamentos nas cidades de Ouro Preto e Mariana.

1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO

O trabalho foi desenvolvido em cinco capítulos e três anexos, que descrevem todas as informações coletadas, os procedimentos adotados e resultados produzidos na presente pesquisa. A estruturação deste estudo, objetivando um melhor entendimento e análise do mesmo, se encontra resumidamente descrita a seguir.

No Capítulo 1 são apresentadas uma introdução geral do tema com a motivação e objetivo da dissertação e uma breve explanação do conteúdo de cada capítulo deste estudo.

O Capítulo 2 apresenta uma revisão bibliográfica dos vários assuntos relacionados à pesquisa. Inicialmente foram descritas as características fisiográficas da área, objeto de estudo, destacando-se aspectos de geologia, geomorfologia, clima, vegetação e hidrografia. Também foi realizada uma narrativa sucinta sobre o histórico de desenvolvimento da região e sua relação com os problemas enfrentados no que diz respeito à estabilidade geotécnica. Em seguida, foi apresentada uma discussão sobre conceitos gerais e principais terminologias aplicadas aos diferentes tipos de movimentos gravitacionais de massa e à precipitação, e a associação entre os mesmos. Por último, reuniram-se estudos sobre correlação entre pluviosidade e movimentos de massa, realizados no Brasil e no mundo, objetivando entender as principais metodologias desenvolvidas nos diversos trabalhos existentes.

O Capítulo 3 expõe a metodologia proposta de trabalho, ajustada e adaptada das diversas metodologias abordadas previamente no contexto do Capítulo 2, sendo descritos todos os procedimentos de aquisição de dados, tratamento e a interpretação dos produtos da pesquisa.

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entre as chuvas e os escorregamentos na área, apresentando os resultados relativos aos limiares pluviométricos críticos da região estudada.

O Quinto Capítulo descreve as conclusões obtidas a partir dos resultados encontrados, as sugestões para pesquisas futuras e as recomendações para a prevenção dos acidentes relacionados aos movimentos de massa nos munícipio de Ouro Preto e Mariana.

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CAPÍTULO 2

REVISÃO

BIBLIOGRÁFICA

2.1 ALTO RIBEIRÃO DO CARMO

A região de estudo, abrange as zonas urbanas das cidades de Ouro Preto e Mariana, situadas na sub-bacia do alto Ribeirão do Carmo, um importante tributário do alto Rio Doce. Dentre as cidades inseridas nesta bacia, Ouro Preto, declarada Patrimônio Cultural da Humanidade pela UNESCO e Mariana, primeira capital do Estado de Minas Gerais e Patrimônio Nacional, são consagradas mundialmente. Segundo dados do Censo Demográfico de 2010 realizado pelo IBGE os municípios de Ouro Preto e Mariana têm uma população de 70.281 e 54.219 habitantes, respectivamente. A Tabela 2.1 mostra o crescimento populacional para as duas cidades do período de 1991 a 2010.

Tabela 2.1 – Crescimento populacional de Ouro Preto e Mariana

Ano Ouro Preto Mariana

1991 62.514 38.180

1996 61.350 39.851

2000 66.277 46.710

2007 67.048 51.693

2010 70.281 54.219

Fonte: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

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7 2.2 ASPECTOS FISIOGRÁFICOS

2.1.1 Geologia

A sub-bacia do Alto Ribeirão do Carmo situa-se na borda leste do Quadrilátero Ferrífero, próximo à transição para o embasamento, ocupando o flanco sul e a zona de charneira da estrutura regional, conhecida como Anticlinal de Mariana. As litologias caracterizam-se por apresentarem foliação metamórfica marcante, descontinuidades planares e estando as rochas aflorantes, geralmente, muito alteradas (Tavares, 2006).

2.1.1.1 Substrato Rochoso

Os litotipos encontrados são representados por:

• Grupo Nova Lima: Representado por rochas metavulcânicas e metassedimentares clásticas. Na borda da cidade de Mariana os xistos apresentam alto grau de alteração e os afloramentos menos alterados ocorrem no núcleo do antiforme (CPRM, 1993). Os xistos são muito susceptíveis a escorregamentos superficiais (Sobreira, 2000).

• Grupo Caraça: Grupo essencialmente plataformal e marinho de águas rasas, representado respectivamente, pelas Formações Moeda e Batatal. A Formação Moeda é constituída quase que integralmente por quartzitos sericíticos de granulação fina a grosseira e a Formação Batatal composta por filitos/xistos sericíticos e grafitosos (Dorr II, 1969 in Souza, 2004). Os quartzitos tendem a apresentar xistosidade bem definida, permitindo o desmonte sob a forma de placas. Os filitos constituem feições limitadas, mas relevantes no contexto geológico-geotécnico da área por se tratar de formações praticamente impermeáveis (Fontes, 2011).

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ferro. Quando alterado, o mármore resulta em uma rocha castanho escuro possibilitando a identificação de falhas e fraturas, as quais permitem a atuação de agentes intempéricos, promovendo a formação de materiais de alteração ao longo das descontinuidades (Naline, Jr 1993 in Oliveira, 2010).

• Grupo Piracicaba: Representado por quatro formações: Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões e Barreiro. A Formação Cercadinho, unidade basal, é caracterizada pela presença de quartzito ferruginoso de cor cinza esbranquiçado intercalado com níveis de filito prateado hematítico. A Formação Fecho do Funil é identificada por filitos, filitos dolomíticos e clorita xistos em contato gradacional com a Formação Cercadinho. O contato superior com as formações Taboões e Barreiro é abrupto. A Formação Taboões é de expressão limitada na área, representado por um quartzito muito fino interestratificado com a Formação Barreiro (Naline Jr., 1993 in Oliveira, 2010), caracterizada por filito preto grafitoso, intercalado, muitas vezes, com xisto avermelhado e sempre bastante decomposto.

• Grupo Sabará: Constituído por rochas bastante alteradas representadas por filitos, xistos e quartzitos com a coloração variando nos tons avermelhados, amarelados e acinzatados (Noce, 1995 in Tavares, 2006). Os xistos da Formação Sabará encontram-se bastante fraturados e dobrados, apreencontram-sentando desde pequenas dobras apertadas encontram-sem direção preferencial a amplos arqueamentos (Sobreira, 2000). Embora alterados, tendem a apresentar maciços com comportamento geotécnico muito favorável (Fontes, 2011).

• Grupo Itacolomi: Ocorrendo no limite sul/sudoeste da bacia e constituído por quartzitos de granulação grossa, metaconglomerados e níveis centimétricos de filitos (Guimarães, 1931 in Tavares, 2006), sotoposto discordantemente sobre as rochas do Grupo Sabará.

2.1.1.2 Depósitos de Cobertura

Os depósitos sedimentares cenozóicos são representados por aluviões e colúvios com matacões de minério de ferro e canga (Maizatto, 1993 in Tavares, 2006). Sobreira (2000) e Souza (2004) detalharam os depósitos de coberturas, representados por terrenos aluviais, coluviais, tálus e canga que ocorrem na bacia.

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argilas, depositadas por processos fluviais e por atividades antrópicas, principalmente a mineração. Um perfil típico do aluvião do ribeirão do Carmo é constituído da base para o topo, por um solo argilo-arenoso, sedimentos arenosos compostos de areia média a fina, com grande quantidade de magnetita e hematita, e cascalho, constituído por fragmentos de quartzo e itabirito.

• Colúvios: Resultante do processo contínuo de acumulação de fragmentos minerais trazidos das cotas mais altas por gravidade e pela água de escoamento superficial, durante as épocas de chuvas intensas. O material apresenta textura homogênea e cor avermelhada, às vezes com grande quantidade de fragmentos angulosos de quartzo. São também frequentemente observadas linhas de pedras. Geralmente recobrem os xistos do Grupo Sabará. Difere do depósito de tálus quanto à dimensão reduzida dos fragmentos imersos na matriz homogênea de cor avermelhada.

• Tálus: O depósito de tálus marcante ocorre no sopé da Serra do Itacolomi, no limite sul da zona urbana de Mariana, sendo resultado da acumulação de fragmentos de rochas desprendidos da Unidade Itacolomi por efeito da gravidade. A composição textural é bem heterogênea, com grande número de blocos rochosos de tamanhos e litologias variadas, imersos numa matriz argilo-siltosa. Quase toda extensão desta unidade foi ocupada e vem sendo ocupada rapidamente nos últimos anos, sendo a principal frente de expansão da malha urbana de Mariana.

• Canga: A canga recobre as rochas das formações ferríferas. É resultado do processo de remoção de sílica por lixiviação da unidade ferrífera com consequente enriquecimento do solo em ferro e alumina. O acúmulo de fragmentos detríticos imersos em uma matriz ferruginosa cria uma cobertura resistente aos processos erosivos.

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11 2.1.2 Geomorfologia

As estruturas geológicas locais condicionam os traços do relevo. As vertentes possuem declividades acentuadas e os vales são profundos e encaixados. As serras do Itacolomi e a de Ouro Preto são os elementos geomorfológicos que sobressaem como divisores da bacia. As altitudes variam de 1.400m nos topos da serra de Ouro Preto a 700m na porção basal que se encontra no final da área, a jusante, delimitada para este estudo (Sobreira e Fonseca, 2001). Souza (2004), adotando como referência o trabalho de Sobreira (2000), define seis unidades principais de relevos na bacia para o município de Mariana, descritas a seguir:

• Unidade Planícies Aluviais: Declives inferiores a 8% e altitudes próximas aos

700m, com distribuição espacial condicionada pelos principais cursos d‟água. As

planícies são as zonas de aporte de materiais provenientes dos relevos mais elevados, comportando nesse caso, principalmente sedimentos da fração silte, areia e cascalho.

• Unidade Relevos Suaves: Possui declives suaves com gradientes de 10 a 20% e altitudes variando de 700 a 750m. Corresponde à transição entre as planícies aluviais e as unidades vertentes e colinas, representando muitas vezes o sopé das mesmas.

• Unidade Relevos de Rampa: Abrange declividades não muito acentuadas, predominando gradientes entre 8 e 30%. Representada pelo depósito de tálus que forma uma rampa coluvionar nas bordas da Serra do Itacolomi.

• Unidade Relevo de Vales Encaixados: Representa as linhas de drenagem profundas instaladas em vales com declividades superiores aos 45%. Ocorre disseminada na área, em altitudes e litologias variadas. Estas áreas são importantes por comportarem, durante os períodos de chuva, um grande fluxo de água, cuja intensidade pode vir a provocar corridas de lama e detritos, quando associados a movimentos de massa deflagrados em suas cabeceiras e vertentes.

• Unidade Colinas: Representada por faixas de direção aproximadamente norte-sul em transição com as unidades morfológicas planícies aluviais, relevos suaves e relevos escarpados. As altitudes variam de 830 a 870m, com superfície ondulada ou levemente ondulada, com o topo aplainado. Os declives se encontram na faixa de 20% a 40% e diminuem em direção ao topo (até < 8%).

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rochas que compõem o Supergrupo Minas e o Supergrupo Rio das Velhas. A oeste ocorrem as maiores altitudes, com valores variando de 1000 aos 1200m. Quanto à declividade, possui valores médios de 40% a 70%, podendo chegar a declives superiores aos 100%. Esta unidade destaca-se pelos processos geodinâmicos superficiais instalados, ocorrendo feições erosivas, ravinamentos, voçorocas pretéritas, movimentos localizados de rastejo e, principalmente, escorregamentos.

Para o município de Ouro Preto, Fontes (2011) contextualiza a morfologia buscando sintetizar as principais formas do relevo e delimita as cinco principais unidades, descritas abaixo:

• Relevo de Serra: Representa as porções do território com altitudes superiores a 1400m e declividades acentuadas, geralmente superiores a 100%, com formação de

„paredões‟ rochosos que culminam em cristas ou plataformas que se destacam na

paisagem. A estruturação geológica condiciona a rede de drenagem.

• Relevo Escarpado a Montanhoso: As elevações alongadas com vertentes íngremes e topos em crista são as feições mais marcantes. As altitudes encontram-se entre 1200 e 1400m, com desníveis dos topos para os fundos dos vales entre 200 e 300m. As declividades ocorrem predominantemente na faixa entre 40% e 90%.

• Relevo Ondulado: Embora ocorram altitudes superiores a 1200m, na porção sul da área urbana da cidade, os desníveis dos topos para os vales são menores que aqueles registrados na unidade Relevo Escarpado. Os declives ocorrem na faixa de 20% a 40% nas pendentes, assumindo valores menores em direção ao topo. O padrão de drenagem é essencialmente dendrítico. Representa a morfologia mais marcante dentro do território urbano da cidade de Ouro Preto, juntamente com o relevo escarpado.

• Relevo Suave-Ondulado: Predominam declives inferiores a 20%. A baixa declividade, conseqüência de um desnivelamento entre o topo e os vales da ordem de dezenas de metros, reflete as elevações típicas do planalto dissecado, severamente erodido posteriormente, formando conjunções de morros com vertentes mais suaves que as unidades anteriores. O padrão de drenagem típico é o dendrítico.

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erosivos (tipicamente chapadas de canga). A drenagem é rarefeita e sem um padrão definido.

2.1.3 Clima

As características básicas são de um clima tropical de montanha, onde a baixa latitude é compensada pela altitude e conformação orográfica regional (Carvalho, 1982). Seguindo a classificação climática de Koppen, a região onde a bacia está inserida está enquadrada em dois tipos climáticos, sendo estes Cwa e Cwb. Ambos são marcados pela elevada pluviosidade, com maior concentração entre os meses de outubro e março (IGA, 1995). O tipo Cwa predomina nas partes menos elevadas, com verões úmidos e quentes, sendo o índice pluviométrico médio anual de 1.100 - 1.500mm, estação seca curta e temperatura média anual entre 19,5 - 21,8ºC. O tipo Cwb predominante nas porções mais elevadas caracteriza-se por verões brandos, temperatura média anual mais baixa (17,4 - 19,8ºC) e média do mês mais quente próxima a 22ºC.

Segundo Castro (2006) a cidade de Ouro Preto possui alta pluviosidade, concentrada principalmente entre os meses de outubro e março, representando 87% da precipitação anual. O regime pluviométrico apresenta uma média anual de 1.620mm de acordo com a série histórica de precipitação de 1988 a 2012 da estação meteorológica da Indústria Novelis, localizada no Bairro Saramenha, em Ouro Preto. Já no munícipio de Mariana, de acordo com Souza (2004), os meses de dezembro, janeiro e fevereiro são os que registram as maiores precipitações, com o índice médio pluviométrico anual na faixa dos 1.800mm.

2.1.4 Hidrografia

A Serra de Ouro Preto é considerada um divisor de águas das bacias hidrográficas do rio Doce e do São Francisco. O Ribeirão do Carmo, uma das sub-bacias e nascentes do rio Doce, drena a região de Ouro Preto e Mariana até o município de Ponte Nova em Minas Gerais, quando conflui com o rio Piranga para formar o rio Doce (Silva, 2013).

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serras de Ouro Preto e do Itacolomi, tendo como contribuintes pequenos cursos d‟águas. Na porção final, na região de Mariana, a bacia se espraia e tem como contribuintes os córregos: Canelas, Matadouro, Seminário e Catete. A sub-bacia do córrego Canelas é a de maior extensão, correndo pelo flanco norte da estrutura anticlinal (Tavares, 2006). O padrão de drenagem é dentrítico, com alguns cursos condicionados estruturalmente. A declividade dos cursos é mais acentuada a oeste (região de Ouro Preto e Passagem de Mariana), sendo os cursos encaixados e sem planícies de inundação mais extensas. Na região de Mariana os declives dos cursos são mais suaves e os vales são mais abertos, com o ribeirão formando uma grande planície, já totalmente ocupada pela malha urbana (Tavares, 2006).

De acordo com Corrêa (2006), grande parte da vegetação na área foi devastada pela mineração e pela construção de ferrovias. Ao longo do curso do Ribeirão do Carmo encontram-se vários garimpos que, juntamente, com os depósitos antigos de rejeitos de mineração, vem assoreando e modificando o ribeirão e formando áreas degradadas. A contaminação natural ou antrópica de suas águas por metais pesados como o arsênio é um assunto de grande importância pública.

2.1.5 Vegetação

A cobertura vegetal nativa da região insere-se nos domínios da Floresta Pluvial Montana e dos Campos Quartzitícos (campo rupestre) (Rizzini, 1997). Segundo Corrêa (2006), as florestas pluviais montanas revestem as serras entre 800 e 1700m de altitude e encontram-se sobre a paisagem caracteristicamente formada por morros de contorno hemisférico. Os campos quartizíticos são próprios dos afloramentos rochosos e apresentam uma vegetação herbácea e arbustiva típica com algumas espécies formando habitats marginais onde formações arbóreas baixas, dominadas por uma ou duas espécies parecem corresponder a uma comunidade vegetacional limitada por condições edáficas, e de característica transicional entre os campos e as matas.

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a finalidade principal de recuperação de áreas degradadas pela mineração, sendo utilizada, também, para produção de carvão vegetal, comum na região de Bento Rodrigues.

2.2 HISTÓRICO DA OCUPAÇÃO URBANA E PROBLEMAS DE MOVIMENTOS DE MASSA NA ÁREA DE ESTUDO

A história da ocupação das cidades de Ouro Preto e Mariana está relacionada à descoberta de ouro no final do século XVII. As cidades localizadas nos contrafortes da Serra de Ouro Preto foram fundadas e se desenvolveram a partir da descoberta de abundantes depósitos de ouro aluvionar nesse mesmo período (Tavares, 2006).

Mariana, inicialmente conhecida como Ribeirão do Carmo, foi a primeira cidade surgida por efeito das expedições de bandeirantes em busca do ouro em Minas Gerais. Acampados às margens do ribeirão do Carmo, os bandeirantes perceberam ser o mesmo riquíssimo em ouro aluvionar, tomando posse e nele iniciando a mineração. Neste local, com o crescente movimento da mineração, surgiu o Arraial do Carmo, sede do governo que se consolidou e em abril de 1711 foi elevado à categoria de vila, qualificando-o como principal centro urbano da província. Mais tarde, em 1745 a vila foi elevada a categoria de cidade, ganhando o nome de Mariana.

O descobrimento do sítio em que surgiu a Vila Rica, hoje cidade de Ouro Preto constitui acontecimento igualmente ligado ao descobrimento das minas de ouro no córrego do Tripuí. O início do povoamento se deu com a formação de vilarejos e arraiais que foram agrupados e elevados a categoria de Vila Rica em julho de 1711, sendo escolhida como capital de Minas Gerais. Em 1823, Vila Rica passa para a categoria de cidade, recebendo o nome de Ouro Preto.

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No final do século XVIII a produção do ouro entra em declínio e a posterior transferência da capital do estado para Belo Horizonte acarreta numa estagnação do desenvolvimento da região, sendo retomado apenas em 1950 com as atividades de mineração de ferro e outros minérios, além da implantação de algumas indústrias na região.

Segundo Sobreira e Fonseca (2001), no final da década de 60, devido à retomada do desenvolvimento da região pela atividade mineira, o crescimento da população e a consequente necessidade de criação de novas áreas urbanas não foram acompanhadas por planejamento prévio adequado, originando uma expansão caótica da malha urbana. Em função disto, vários locais onde se desenvolveram atividades de mineração no passado, com características morfológicas e geotécnicas desfavoráveis, foram ocupadas, gerando assim um quadro problemático no que se refere à segurança da população e das estruturas.

Na década de 80, a cidade de Mariana retomou o crescimento acelerado, após a instalação das mineradoras CVRD, SAMARCO e SAMITRE, tendo o número de sua população triplicado. As atividades ligadas ao turismo também ganharam força se tornando uma importante fonte de renda para o município. Em Ouro Preto também ocorreu um crescimento populacional considerável, devido ao crescimento das indústrias siderúrgicas e mineradoras da região.

Na década de 1990 o crescimento populacional foi menos expressivo, no entanto, o desenvolvimento gerado pela industrialização, turismo e a expansão dos centros acadêmicos, continuaram a favorecer processos de ocupação das áreas periféricas, e consequentemente desencadeando problemas geológicos-geotécnicos provenientes da ocupação desordenada que perduram até os dias de hoje

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geomorfológicas e geotécnicas. Identificaram-se setores aptos a expansão enquanto outros onde essa expansão deve ser controlada ou mesmo proibida.

Para Souza (2004), as modificações hidrológicas, hidrogeológicas e geomorfológicas, em especial aquelas decorrentes da ocupação e/ou urbanização, são muitas vezes as principais causas da ativação dos processos geodinâmicos, acelerando e ampliando os processos de instabilização. Afirma ainda que, quanto mais recente é a ocupação, mais sujeita estará a problemas provenientes do risco geológico, devido à falta de investimento em contenções, impermeabilizações, etc, pelos moradores, e pela precariedade de infraestrutura instalada.

Devido ao número expressivo de movimentos de massa decorrentes da ocupação predatória dos terrenos ao longo da história, diversos estudos foram realizados na região abordando a relação entre a ocupação desordenada da área e os problemas de instabilidade geológica-geotécnica.

Segundo Pinheiro et al. (2004), o primeiro plano de crescimento de que se tem notícia na região foi elaborado e proposto pelo arquiteto português Viana de Lima para Ouro Preto e propunha o crescimento fora da área urbana existente, no entanto, o mesmo nunca foi implementado. Ainda segundo os autores em 1975, a Fundação João Pinheiro elaborou o Plano de Conservação, Valorização e Desenvolvimento de Ouro Preto e Mariana, documento este que contou com a participação de vários especialistas reconhecidos nacionalmente, mas que novamente não foi seguido.

A Tecnosolo (1979) foi responsável pela produção de um inventário de movimentos de massa ocorridos em Ouro Preto decorrentes da chuva intensa que assolou a cidade no mesmo ano e provocou grandes perdas como destruição de muitas casas, obstrução de ruas e danos a monumentos históricos. Juntamente com o inventário, foram executados diversos estudos e obras de contenção.

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completo, este documento importante foi pouco utilizado e o crescimento desordenado da cidade continuou sem levar em consideração as recomendações da Carta.

Sobreira (1989) aponta os pontos críticos da cidade de Ouro Preto em termos de estabilidade geotécnica e destaca a relação entre os movimentos de massa e as características geológicas, geomorfológicas e climáticas. No trabalho são apontados alguns bairros com necessidade de estudos mais detalhados, sendo estes o Veloso (atual São Cristóvão), São João, Piedade, Alto da Cruz e Padre Faria. No mesmo ano, a população da cidade volta a sofrer as consequências da falta de planejamento e é afetada por novas ocorrências de movimentos de massa deflagrados pela elevada precipitação no período.

Novos estudos são então desenvolvidos devido à necessidade do levantamento das áreas mais instáveis e afetadas pelas fortes chuvas. O convênio firmado ente a UFOP e o MinC/SPHAN resultou em dois relatórios que abordaram a questão das áreas de risco geológico e as soluções estruturais para contenção de encostas da cidade (Sobreira, 1990; Sobreira et al., 1990).

Sobreira (1990) descrevendo a situação da cidade após as chuvas de 89 divide a mesma em domínios distintos a partir de critérios morfológicos e, em segundo plano, geológicos, e analisa os problemas de cada um desses domínios. De acordo com o autor, as condicionantes geológicas, geomorfológicas e climáticas desfavoráveis somam-se aos problemas da má utilização do meio, originando os acidentes. Os principais problemas identificados na cidade foram: ocupação de áreas de risco geológico, ocupação inadequada e predatória do meio, bota fora e aterros clandestinos, desmontes e terraplanagens clandestinos, feições e processos erosivos ativos e péssimo padrão construtivo.

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desenvolvimento de um programa de investigação do comportamento geotécnico das litologias das encostas de Ouro Preto e definição do modelo de crescimento da cidade. Em seu trabalho, Souza (1996) produziu documentos cartográficos para Ouro Preto referente ao mapeamento geotécnico da cidade visando analisar a susceptibilidade aos movimentos de massa e processos correlatos. A autora constatou que os principais problemas concentram-se nas regiões de minerações abandonadas e de encostas ocupadas desordenadamente. Foram gerados mapas de documentação de substrato rochoso, de materiais inconsolidados, de feições de movimentos de massa e processos correlatos e as cartas de declividade e zoneamento – susceptibilidade aos movimentos de massa e processos correlatos.

Bonuccelli (1999) apresenta em seu trabalho resultados obtidos no estudo dos movimentos gravitacionais de massa e processos correlatos na área urbana de Ouro Preto - MG, na escala 1:10.000. A autora executou um levantamento dos diferentes tipos de processos e os atributos que influenciaram sua ocorrência para Ouro Preto, assim como o cadastro das ocorrências atendidas pelo Corpo de Bombeiros relacionado a esses fenômenos para o período de 1988 a 1998. Os principais tipos de processos registrados na área urbana foram classificados como complexos, escorregamentos e erosões, predominantemente ativos, com profundidades inferiores a 10m. Já os principais atributos predisponentes foram a declividade e o substrato rochoso, sendo que o tipo de uso do solo e a pluviosidade formam os principais fatores modificadores e deflagradores.

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área urbana da cidade, o trabalho se concentrou em zonas mais críticas com maior incidência de atividades mineradoras, sendo estas: Veloso, Santana, Taquaral, Morro da Queimada, Piedade e Volta do Córrego. Segundo os autores os problemas quase sempre são associados à ocupação de antigos locais de lavra de ouro, a utilização de terrenos com fortes declives, de zonas de passagem de águas pluviais e locais de estabilidade duvidosa.

No que diz respeito à Mariana, Souza (2004) menciona que o município foi assolado por intensas chuvas que ocasionaram acidentes geológicos e geológicos-geotécnicos, provocando inúmeros danos aos sistemas de drenagem pluvial, às vias públicas, equipamentos urbanos e a domicílios particulares. Conforme o autor, no período de 1997 a 2003 a cidade declarou Estado de Emergência por duas vezes, dada a gravidade dos problemas instalados.

Em seu trabalho, Souza (2004) abordou o estudo do meio físico da cidade de Mariana enfocando os aspectos geológicos e ambientais, com o objetivo de fornecer subsídios para o ordenamento territorial. A partir da análise de documentos cartográficos do território municipal, foram avaliadas as características gerais dos terrenos, os conflitos de usos e os impactos existentes, visando definir a capacidade das unidades de território, para acolher os diversos usos. No âmbito da área urbana, foram detalhados os trabalhos de cartografia geotécnica existentes, enfocando os principais problemas relacionados ao meio físico e seu uso, e elaborado um cadastro geral de ocorrências de processos geodinâmicos. Com os elementos obtidos nas etapas anteriores, cartas temáticas foram elaboradas (carta de risco a processos geológicos, carta de recomendação de uso do solo, etc.) para análise final do meio físico e a proposição de medidas mais adequadas em relação ao uso e ocupação territorial.

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presença das áreas de ocupação subnormal em encostas, com condições precárias de qualidade construtiva, urbana e ambiental, sinalizando condições propícias a acidentes associados a escorregamentos induzidos de solo, rocha e depósitos artificiais de encosta. Castro (2006) estudou a relação da precipitação com os escorregamentos em Ouro Preto, com base em um cadastro dos movimentos ocorridos, através dos boletins de ocorrência do Corpo de Bombeiros, e o resgate dos dados pluviométricos diários registrados em uma estação dentro do município. Com base no cadastro, a autora realizou ainda um mapeamento das áreas mais críticas da cidade, classificando-as em áreas de risco alto, médio ou baixo. Ao final do trabalho foram propostas diretrizes para a elaboração de um plano preventivo de defesa civil para Ouro Preto.

Tavares (2006) identificou áreas que foram ou estão sendo local de extrações minerais na bacia do alto Ribeirão do Carmo (Ouro Preto e Mariana) e analisou o impacto, o histórico, a evolução dos processos morfodinâmicos no tempo e as intervenções posteriores, fornecendo subsídios para a proposição de diretrizes mitigadoras dos problemas existentes. Foram avaliados os processos ocorrentes nesses locais, suas causas e possíveis consequências, além da atualização das informações obtidas na interpretação de imagens. As áreas foram agrupadas por atividades congêneres e contemporaneidade, visando sistematizar as classes de impactos e assim permitiu analisar os processos e listar os efeitos das explorações de bens minerais correlacionando aos impactos e passivos ambientais nos meios físico, bióticos e antrópicos.

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estudos dos condicionantes geológico-geotécnicos locais, propiciaram a definição do zoneamento de áreas de risco da área estudada, levando-se em consideração a influência direta das ocorrências registradas ao longo do tempo.

Outros trabalhos também foram desenvolvidos ao longo desses anos, como Sobreira (1991), Sobreira (1992a), Sobreira (1992b), Sobreira e Araújo (1992), IGA (1995), Sobreira e Fonseca (1998), Gomes et al. (1998), Fernandes (2000), Carvalho (2001), Fernandes et al. (2002), Pinheiro et al. (2003) e Ferreira (2004) entre outros.

2.3 MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS DE MASSA E PRECIPITAÇÃO

2.3.1 Movimentos de Massa

Os principais fenômenos relacionados a desastres naturais no Brasil são os movimentos de massa em encostas naturais ou taludes artificiais. Estes processos produzem grandes perdas econômicas e impactos relevantes na saúde pública, além de gerar número significativo de vítimas fatais. Por esta razão, a ocorrência desses fenômenos em áreas urbanas ou mesmo em áreas não habitadas, precisa ser monitorado preventivamente, o que justifica a implantação de políticas públicas para gestão de riscos.

De acordo com Bonuccelli (1999), o levantamento, entendimento e minimização dos problemas relacionados à ocorrência dos movimentos gravitacionais de massa e processos correlatos passam necessariamente pelas seguintes etapas: levantamento dos processos e dos atributos que neles influenciam; análise da relação entre processos e atributos; zoneamento ou hierarquização das áreas sujeitas a ocorrência desses fenômenos; levantamento e hierarquização dos danos que podem ser produzidos pela deflagração de novos processos ou reativação de antigos; planejamento de ações e intervenções que permitam gerenciar e minimizar os possíveis danos.

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 Queda (¨Falls¨): movimento que acontece quando uma massa de material de qualquer tamanho se desloca de um talude íngreme ou escarpa, ao longo de uma superfície com pouco ou nenhuma ocorrência de cisalhamento. A massa do material sofre queda livre, saltos ou rolamentos gravitacionais; os movimentos são muito a extremamente rápidos com velocidades entre 0,3 a 30m/s, podendo ter ou não pequenos movimentos anteriores à ruptura.

 Tombamentos (¨Topples¨): movimento de rotação de uma ou mais unidades em torno de um ponto situado abaixo das mesmas, sob a ação da gravidade e forças externas aplicadas através das unidades adjacentes, ou por fluidos presentes nas descontinuidades.

 Escorregamentos (¨Slides¨): são os movimentos ao longo da encosta e podem ocorrer através das deformações cisalhantes e dos deslocamentos ao longo de uma ou várias superfícies facilmente observáveis. Podem ser divididos em rotacionais e translacionais.

 Expansão Lateral (¨Lateral Spread¨): expansão lateral acomodada por cisalhamento ou fraturas de tração, da qual pode-se distinguir dois tipos: os movimentos distribuídos, resultados da expansão lateral externa, mas sem o controle definido da superfície de cisalhamento basal, ou da zona de fluxo plástico; e os movimentos que envolvem fraturamento e expansão lateral de materiais coesos, constituídos por rochas, detritos e solos finos, originados da liquefação ou do fluxo plástico do material subjacente.

 Escoamentos (¨Flows¨): são deformações ou movimentos contínuos com a superfície de ruptura definida ou não, e esses escoamentos podem ser rápidos ou lentos, úmidos ou secos; ocorrem na rocha e principalmente em materiais inconsolidados (detritos e solos finos).

 Complexos: combinação de um ou vários dos principais tipos de movimentos descritos anteriormente.

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Tabela 2.2 – Características dos principais movimentos de encosta na dinâmica ambiental brasileira (Augusto Filho, 1992)

PROCESSOS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO, MATERIAL E

GEOMETRIA

Rastejo (creep)

Vários planos de deslocamento (internos)

Velocidades muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade

Movimentos constantes, sazonais ou intermitentes Solo, depósitos, rocha alterada/fraturada

Geometria indefinida

Escorregamentos (slides)

Poucos planos de deslocamento (externos) Velocidades médias (m/h) a altas (m/s) Pequenos a grandes volumes de material Geometria e materiais variáveis

Planares – solos pouco espessos, solos e rochas com um plano de fraqueza

Circulares – solos espessos homogêneos e rochas muito fraturadas Em cunha – solos e rochas com dois planos de fraqueza

Quedas (falls)

Sem planos de deslocamento

Movimentos tipo queda livre ou em plano inclinado Velocidades muito altas (vários m/s)

Material rochoso

Pequenos a médios volumes

Geometria variável: lascas, placas, blocos, etc. Rolamento de matacão

Tombamento

Corridas (flows)

Muitas superfícies de deslocamento (internas e externas à massa em movimentação)

Movimento semelhante ao de um líquido viscoso Desenvolvimento ao longo das drenagens Velocidades médias a altas

Mobilização de solo, rocha, detritos e água Grandes volume de material

Extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas

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Tabela 2.3 – Fatores deflagradores dos movimentos de encostas (Varnes, 1978).

AÇÃO FATORES FENÔMENOS NATURAIS/ANTRÓPICOS

Remoção de massa (lateral ou da

base) Erosão, escorregamentos _Cortes

Peso da água de chuva, neve, granizo, etc. Acúmulo natural de material (depósitos)

Aumento da

solicitação Sobrecarga Peso da vegetação

Construção de estruturas, aterros, etc. Terremotos, ondas, vulcões, etc. Solicitações dinâmicas Explosões, tráfego, sismos induzidos

Pressões laterais Água em trincas, congelamento, material expansivo, etc. Características inerentes ao material Textura, estrutura, geometria, etc.

Características geomecânicas do material, estado de tensões iniciais

Redução da

resistência Mudanças ou fatores variáveis

Mudanças nas características do material

Intemperismo, redução da coesão, ângulo de atrito

Elevação do nível d'água

Outras causas Enfraquecimento devido ao rastejo progressivo Ação das raízes das árvores e buracos de animais

Tabela 2.4 – Agentes e causas dos escorregamentos (Guidicini e Nieble, 1976)

AGENTES CAUSAS

Predisponentes Efetivos Internas Externas Intermediárias Preparatórios Imediatos

Complexo geológico, complexo morfológico,

climato-hidrológico, gravidade, calor solar,

tipo de vegetação

Pluviosidade, erosão pela água e vento, congelamento e degelo, variação da temperatura,

dissolução química, ação

de fontes e mananciais, oscilação do freático, ação de

animais e antrópica

Chuvas intensas, fusão do gelo

e neves, erosão, terremoto, ondas, vento, ação do homem Efeito das oscilações térmicas; Redução dos parâmetros de resistência por intemperismo Mudanças na geometria do sistema; Efeitos de vibrações; Mudanças naturais na inclinação das camadas

Elevação do nível piezométrico em

massas ¨homogêneas¨;

Elevação da coluna de água em

descotinuidades; Rebaixamento rápido do lençol freático. Erosão

subterrânea retrogressiva

(piping); Diminuição do efeito de coesão

aparente

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irregulares; remoção da vegetação; execução de cortes e aterros instáveis para construção de moradias e vias de acesso; deposição de lixo nas encostas; ausência de sistemas de drenagem de águas pluviais e coleta de esgotos; elevada densidade populacional e a fragilidade das moradias que aumentam tanto a frequência das ocorrências como a magnitude dos acidentes.

2.3.2 Precipitação

A precipitação é entendida em hidrologia como toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície terrestre. A determinação da intensidade da precipitação é importante para o controle de inundação e a erosão do solo. Por sua capacidade para produzir escoamento, a chuva é o tipo de precipitação mais importante para hidrologia (Tucci, 2002). Para o escopo deste trabalho sempre que for utilizado o termo precipitação será considerado que o mesmo é equivalente a chuva.

Segundo Tucci (2002), as características principais da precipitação são o seu total, duração, e distribuições temporal e espacial. O total precipitado não tem significado se não estiver ligado a uma duração. A ocorrência da precipitação é um processo aleatório que não permite uma previsão determinística com grande antecedência. O tratamento dos dados de precipitação para a grande maioria dos problemas hidrológicos é estatístico.

As grandezas que caracterizam uma chuva são:

 Altura pluviométrica: é a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que essa água não se infiltrasse, não se evaporasse, nem se escoasse para fora dos limites da região. A unidade de medição habitual é o milímetro de chuva, definido como a quantidade de precipitação correspondente ao volume de 1 litro por metro quadrado de superfície;  Duração: é o período de tempo durante o qual a chuva cai. As unidades normalmente utilizadas são o minuto ou a hora;

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 Frequência de probabilidade e tempo de recorrência: a precipitação é um fenômeno de tipo aleatório. Na análise de alturas pluviométricas (ou intensidades) máximas, o tempo de recorrência é interpretado como o número médio de anos durante o qual espera-se que a precipitação analisada seja igualada ou superada. O seu inverso é a probabilidade de um fenômeno igual ou superior ao analisado, ocorrer em um ano qualquer (probabilidade anual).

Os equipamentos utilizados na coleta da precipitação são os pluviômetros para medidas diárias, os pluviógrafos para medidas no tempo e o radar que mede no tempo e no espaço. O pluviômetro é um aparelho totalizador que marca a altura de chuva total acumulada num dado período de tempo. Este aparelho é mais utilizado para totalizar a precipitação diária, sendo monitorado por um operador que mora nas proximidades do aparelho. O pluviógrafo é um aparelho que registra automaticamente as variações da precipitação ao longo do tempo. Este aparelho pode ser gráfico ou digital e é visitado periodicamente por um observador ou equipe que controla a rede de aparelhos.

2.3.2.1 Análise de Consistência dos Dados Pluviométricos

O que se espera de um posto de medição de chuvas é que este forneça uma série contínua dos dados de precipitação ao longo dos anos. No entanto, é comum a ocorrência de períodos sem informações ou mesmo com falhas nas observações em muitas estações, principalmente em longas séries históricas. Portanto, se faz necessário que os dados coletados sejam submetidos a uma análise de consistência antes de serem utilizados, visando a caracterização do regime de chuvas e a preparação dos dados para desenvolvimento de qualquer tipo de estudo.

As causas mais comuns de erros grosseiros nas observações são: a) preenchimento errado do valor na caderneta de campo; b) soma errada do número de provetas, quando a precipitação é alta; c) valor estimado pelo observador, por não se encontrar no local no dia da amostragem; d) crescimento de vegetação ou outra obstrução próxima ao posto de observação; e) danificação do aparelho; f) problemas mecânicos no registrador gráfico (Tucci, 2002).

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adotada no Brasil, utilizada para séries mensais e anuais. O método consiste em selecionar os postos de uma região, acumular para cada um deles os valores mensais ou anuais, e plotar num gráfico cartesiano os valores acumulados correspondentes ao posto a consistir (nas ordenadas) e da média de outros postos adotados como base de comparação (nas abscissas). Se os valores do posto a consistir são proporcionais aos observados na base de comparação, os pontos devem se alinhar segundo uma única reta (Figura 2.3.A). A declividade da reta determina o fator de proporcionalidade entre ambas as séries. Nos casos em que não ocorre essa proporcionalidade, os pontos podem apresentar diferentes comportamentos sendo estes exemplificados na Figura 2.3 e descritos a seguir:

Figura 2.3 – Casos típicos relativos à aplicação da Análise de Dupla Massa – (A) Dados sem inconsistência; (B) Dados com mudança de tendência; (C) Dados com erros de transcrição e (D)

Dados de postos com diferentes regimes pluviométricos. (Tucci, 2002)

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 Alinhamento dos pontos em retas paralelas: Ocorre quando existem erros de transcrição de um ou mais dados ou pela presença de anos extremos em uma das séries plotadas. A ocorrência de alinhamentos, segundo duas ou mais retas aproximadamente horizontais ou verticais, pode ser a evidência da comparação de postos com diferentes regimes pluviométricos (Figura 2.3.C);

 Distribuição errática dos pontos: Geralmente é resultado da comparação de postos com diferentes regimes pluviométricos, sendo incorreta toda associação que se deseje fazer entre os dados dos postos plotados (Figura 2.3.D).

2.3.3 Precipitação versus Movimentos de Massa

Eventos extremos de precipitação ou mesmo baixos índices pluviométricos com registros elevados de chuvas acumuladas nos dias anteriores são responsáveis por desencadear e/ou potencializar os movimentos de massa. Compreender o comportamento da chuva auxilia no diagnóstico da evolução desses fenômenos, como também serve de instrumento na previsão e prevenção dos desastres.

A maioria dos casos de escorregamento em encostas ocorre na época de chuvas, sendo que grande parte no final da estação. A partir disso é comum apresentar a hipótese de que o mecanismo de escorregamento está relacionado com o aparecimento de poropressões positivas, provenientes da formação de nível d‟água na superfície da

encosta ou nas proximidades da mesma (Castro, 2006).

De acordo com Tatizana et al. (1987a) e Delmanaco et al. (1995), a influência da precipitação nos movimentos de massa decorrem dos seguintes processos:

 Alteração dos parâmetros de resistência dos materiais: diminuição da coesão aparente, eliminação das tensões capilares, dissolução da cimentação;

 Aumento da solicitação externa: aumento do peso específico dos materiais que formam a encosta;

 Avanço da frente de saturação no maciço, provocando o desenvolvimento de poropressões positivas nos solos, subpressões nas descontinuidades rochosas e forças de percolação;

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Para Augusto Filho e Virgili (1998), as chuvas relacionam-se diretamente com a dinâmica das águas de superfície e subsuperfície, influenciando a deflagração dos processos de instabilização de taludes e encostas. De acordo com os autores, os índices pluviométricos críticos para a deflagração dos escorregamentos variam com o regime de infiltração no terreno, a dinâmica das águas subterrâneas no maciço e o tipo de instabilização.

Os escorregamentos em rocha tendem a ser mais suscetíveis a chuvas concentradas, enquanto os processos em solo dependem também dos índices pluviométricos acumulados nos dias anteriores. Processos do tipo corrida estão associados a índices pluviométricos muito intensos, enquanto que as rupturas em áreas modificadas pelo homem com desmatamentos, cortes, aterros, etc. (escorregamentos induzidos), podem ocorrer com valores de precipitação considerados normais (Augusto Filho e Virgili, 1998).

A associação entre os escorregamentos e a pluviosidade tem levado alguns pesquisadores a tentarem estabelecer correlações empíricas, probabilísticas ou físico-matemáticas entre os mesmos, com o intuito de tentar se antecipar à deflagração dos escorregamentos, a partir do monitoramento dos índices pluviométricos de uma determinada região.

Apesar da correlação entre precipitação e movimento de massa apresentar limitações e imprecisões decorrentes da complexidade dos fatores associados a este tipo de fenômeno, tais como características geológico-geotécnicas e a ação antrópica, este tipo de medida preventiva se mostra mais barata e fácil em relação ao monitoramento do

nível d‟água e grau de saturação dos taludes e encostas, principalmente em grandes áreas urbanas.

2.4 ESTUDOS DE CORRELAÇÃO ENTRE CHUVAS E MOVIMENTOS DE MASSA