A OCORRÊNCIA DE VOÇOROCA E A AVALIAÇÃO TÉCNICA DE SEUS IMPACTOS
ALVES, Ricardo Reis – UFU (ricardoreisalves@gmail.com) SERATO, Douglas Santana – UFU (douglas.serato@gmail.com) CAMPOS, Eduardo Humberto – UFU (eduardoh.campos@yahoo.com.br) SILVA, Josimar Filisbino – FCU (jfsilva@prove.ufu.br) RODRIGUES, Silvio Carlos – UFU (silgel@ufu.br) Resumo
A presente pesquisa refere ao estudo do desenvolvimento de voçorocas no Cerrado Brasileiro. Para isto, foi determinada como área de pesquisa uma voçoroca existente na Fazenda Experimental do Glória, no município de Uberlândia – MG. Este processo erosivo possui aproximadamente trinta anos de existência, apresentando 250 metros de extensão, 8 de profundidade e 50 de largura. Ocorre perpendicularmente a rede de drenagem e está sobre o contato da formação Marília e Serra Geral. Esta pesquisa foi realizada para mostrar impactos negativos de cunho social, econômico e ambiental que este tipo de processo proporciona, além das possíveis relações existentes entre precipitações, vazão e produção de sedimentos no interior de seu canal. Para atingir os objetivos desta pesquisa foi necessário construir um vertedor no canal da voçoroca. Este vertedor foi construído de alvenaria, tendo em sua parte frontal um tubo de PVC que facilitava a coleta dos dados de vazão e sedimentos em dias sem chuvas. Durante os eventos chuvosos a vazão foi verificada por meio da medição da área do fluxo e de sua velocidade, sendo que os dados referentes à quantidade de sedimentos foram coletados por meio da amostragem de um litro do fluxo que estava passando no local. As medições foram realizadas semanalmente, e o tratamento das amostras foi feito no Laboratório de Geomorfologia e Erosão de Solos da Universidade Federal de Uberlândia. A partir destes estudos foi possível elaborar matrizes de avaliação para serem usadas na identificação da perda de solos em voçorocas, as quais consideram a relação entre vazão e o transporte de sedimentos e permite a avaliação dos impactos negativos provenientes deste tipo de erosão em área de Cerrado.
Palavras chave: Voçoroca, Chuva, Transporte de Sedimentos. Abstract
This research refers to a study about the development of gullies in the Brazilian Savanna Area. It was determined as a research area a gully which occurs at Glória Experimental Farm, in Uberlândia – MG. This erosion process is dated from seventies, having 250 meters of extension, 8m of deepness and 50m of width. This gully occurs perpendicular to the drainage and it is above the contact between the Marília Formation and Serra Geral Formation. This research was done to show negative impacts of social, economic, and environmental that this kind of process makes, beyond of the possible relations between the rains, water flow variation and the production of sediments in the gully channel. The objectives of this research where got after the construction of a dam in the gully channel. This dam is done of concrete and has a water passage in its front, which makes possible to take the samples of water flow variation and sediments transport. During the rains the water flow variation was verified by means of measurement of flow area and its speed, and the data about the quantity of sediments where collected by means of a collection of a liter of water in flow. The measurement where done weekly, and the treatment of samples was done in the Geomorphology Laboratory of the Universidade Federal de Uberlândia. After this stud, it was possible to elaborate matrix of evaluation, which where used in the identification of the soil loss in the gullies, which consider the relation between water flow variation and sediment transport, and permit the evaluation of the negative impacts that occurs by means of gullies in the Brazilian Savanna.
Introdução
A relação entre o homem e o meio ambiente ao longo da história se mostrou quase sempre com pouca aplicação de sustentabilidade. Um grande exemplo disso, é a necessidade que o homem se impõe, tendo que desmatar mais áreas florestadas para que novas porções de solo sejam disponibilizadas para a agricultura. A quase escassez de planejamento para ocupação do solo faz com que o homem assuma o papel de “catalisador” no que diz respeito ao surgimento e desenvolvimento de processos erosivos. Guerra (1999), afirma que o processo erosivo tende a acelerar a medida que mais terras são desmatadas para a exploração de madeira e/ou produção agrícola, uma vez que os solos ficam desprotegidos da cobertura vegetal natural.
O processo erosivo ocorre de diversas formas e em escalas diferenciadas. Oliveira (1999), trata desta questão e ainda ressalta que os processos erosivos podem ser diferenciados entre erosão laminar e erosão linear. A discussão neste trabalho se dará em torno somente da erosão linear, dando destaque para a ocorrência de voçorocas.
A erosão linear se forma a partir da concentração do fluxo superficial que ocorre nas vertentes durante os eventos chuvosos. Primeiramente, este excedente hídrico se concentra em pequenos sulcos, que com o passar do tempo, a ação da erosão tende a transformá-los em ravinas e posteriormente em voçorocas. Para diferenciar ravina de voçoroca foram adotados os conceitos de dimensões expostos por Guerra (1999), de maneira que as voçorocas são canais que possuem mais de 50 centímetros de largura e/ou profundidade, enquanto que as ravinas possuem dimensões inferiores a isto. As voçorocas também se diferenciam entre si pela exudação ou não do lençol freático, sendo denominadas respectivamente de úmidas e secas.
As voçorocas são frutos do desequilíbrio de energia e matéria que ocorre nas vertentes. Este desequilíbrio provoca perda de solo intensa e a sua conseqüente deposição em canais fluviais, causando impactos negativos de cunho ambiental, econômico e social. É bom destacar que tais impactos são evidenciados tanto no local onde ocorrem as voçorocas, quanto em canais fluviais à jusante destes eventos.
Em ambientes tropicais as voçorocas ocorrem com maior freqüência, pois geralmente há chuvas em maior quantidade e intensidade (SILVA, 2004). Isto se dá pelo fato da energia e matéria dos excedentes hídricos formados nas vertentes durante as chuvas se dissiparem na forma de escoamentos superficiais e subsuperficiais. Estes escoamentos podem provocar variação na vazão de água no interior dos canais de voçorocas, sejam elas secas ou
úmidas, o que pode refletir sobre seu avanço e, consequentemente, sobre a taxa de produção e saída de sedimentos do sistema.
Para elucidar as relações existentes entre precipitações, vazão e saída de sedimentos em voçorocas, foi realizada uma pesquisa entre outubro de 2007 e abril de 2008 em uma voçoroca úmida localizada na Fazenda Experimental do Glória (Fig. 1), na zona rural do município de Uberlândia – MG (Fig. 2). As coordenadas de Uberlândia são 788237-7903448 UTM (Zona 22), estando inserida nos Domínios dos Cerrados (Savana), cujo Domínio ocupa 22% do território nacional e vem sofrendo muito com a perda de solos ocasionada por voçorocas.
Esta voçoroca possui um pouco mais de 30 anos de existência, tendo 250 metros de extensão e cota máxima de 8 metros de profundidade e 50 metros de largura. Ela ocorre perpendicularmente à rede de drenagem, e está sobre uma região de contato litológico entre as rochas basálticas da Formação Serra Geral (base) e os arenitos da Formação Marília (superior). Os solos da vertente são o Latossolo Vermelho Amarelo e o Latossolo Vermelho Eutroférrico (predominância de solos com textura Franco Arenosa), sendo que a voçoroca ocorre sobre saprolitos de rochas sedimentares da Formação Marília e também de basaltos. As formas de relevo predominantes são colinas, com declividades médias alterando entre 4% e 12%. As chuvas ocorrem de forma concentrada entre os meses de outubro e abril, com volume médio de 1500 mm anuais.
Fig. 1 – Área da voçoroca estudada (Escala – 1:10.000). Fonte: ALVES, 2004 – Trabalho de campo.
As metodologias aplicadas nesta pesquisa estão relacionadas com técnicas de campo e de análise de dados em laboratório. De acordo com a abrangência desta pesquisa, foi
observada a necessidade de obtenção de dados relativos à precipitação, valor de vazão e taxa de saída de sedimentos. Os dados sobre precipitação foram obtidos a partir da Estação Meteorológica do Instituto de Geografia da Universidade Federal de Uberlândia. Para que as informações sobre vazão e sedimentos fossem obtidas, foi necessário construir um vertedor (Fig. 3) na foz do canal da voçoroca. Ele foi construído de concreto e tijolos, e possui um amostrador manual de PVC, pelo qual todo ou parte do fluxo pode ser desviado para que amostras do valor da vazão e da taxa de sedimentos possam ser coletadas.
Fig. 2 – Localização da área de estudo. Fonte: BRITO, 2005 – p. 145
Fig. 3 – Vertedor em funcionamento.
Fonte: ALVES, 2007 – Trabalho de campo desta pesquisa.
Para determinar a taxa de sedimentos era coletado 1 litro de água no amostrador. Este material era levado para o laboratório e filtrado por meio de filtros de papel. A diferença
do peso anterior e posterior do filtro referia a taxa de sedimentos por litro de água e, posteriormente, já com o valor de vazão conhecido naquele momento, era possível calcular a taxa de sedimentos em quilograma por hora (Kg/h).
O valor da vazão era identificado de duas maneiras, sendo uma aplicada durante as chuvas e outra em momentos sem ocorrência de precipitações. Nos momentos sem chuva, quando toda água do canal podia ser desviada para o tubo, um recipiente de volume conhecido era colocado na sua parte frontal e o tempo para o seu enchimento era mensurado. A partir destas informações tornava-se possível determinar a vazão em L/s (litros por segundo). A medição em dias chuvosos era feita através da relação entre área do fluxo e a sua velocidade.
O Processo de Evolução de uma Voçoroca na Savana Brasileira
O período chuvoso compreendido entre outubro de 2007 e abril de 2008, ocorreu sobre influência do fenômeno “La Ninha”. Este fenômeno faz com que o sistema atmosférico conhecido como Zona de Convergência do Atlântico Sul se forme mais vezes e ainda de forma duradoura sobre Uberlândia, ocasionando chuvas intensas, vários dias seguidos de chuva e um conseqüente aumento no acumulado total de precipitação.
Durante estes sete meses de pesquisa o total acumulado de chuva foi de 1.732,93mm. As chuvas ocorreram de forma bem distribuída (Fig. 4), sendo que dos 213 dias do período, houve registro de chuvas em 125 dias diferentes. Baccaro (1999) destaca bem a importância das chuvas para a ocorrência dos processos erosivos. Para ela, um determinado ano no Cerrado pode ser mais erosivo do que outro, dependendo da distribuição das chuvas. Se ocorrerem chuvas nos meses de agosto a outubro que propiciem o re-brotamento da vegetação do Cerrado, o solo estará mais protegido contra os processos erosivos desencadeados pelas chuvas torrenciais de novembro a janeiro. Se estas chuvas iniciais que são de baixa intensidade não ocorrerem, quando as chuvas chegarem de forma mais intensa encontrarão o solo com pouca cobertura vegetal, aumentando consideravelmente a taxa de erosão.
As primeiras precipitações deste período chuvoso ocorreram apenas em outubro, houve um grande número de precipitações intensas e o acumulado de chuva foi superior a média. Todas estas informações são fortes indícios de que neste período os processos erosivos ocorreram de forma intensa na região de Uberlândia.
Precipitação ao Longo do Período Chuvoso out 2007 / abr 2008 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 /1 0 /2 0 0 7 1 5 /1 0 /2 0 0 7 2 9 /1 0 /2 0 0 7 1 2 /1 1 /2 0 0 7 2 6 /1 1 /2 0 0 7 1 0 /1 2 /2 0 0 7 2 4 /1 2 /2 0 0 7 0 7 /0 1 /2 0 0 8 2 1 /0 1 /2 0 0 8 0 4 /0 2 /2 0 0 8 1 8 /0 2 /2 0 0 8 0 3 /0 3 /2 0 0 8 1 7 /0 3 /2 0 0 8 3 1 /0 3 /2 0 0 8 1 4 /0 4 /2 0 0 8 2 8 /0 4 /2 0 0 8 Dias C h u v a ( m m )
Fig. 4 – Gráfico de distribuição de chuvas em cada dia.
Fonte: ALVES, 2008 – Organização e análise de dados desta pesquisa.
A presença de chuvas sobre a voçoroca é um fator determinante no aumento da vazão e também da taxa de transporte de sedimentos em seu canal. Isto ocorre porque toda malha de canais efêmeros contribuintes entra em ação durante as precipitações, direcionando água e sedimentos para o canal principal. No dia mais chuvoso deste período (Fig. 4), quando o acumulado de chuva chegou a 115,8mm, foi registrada uma vazão de 60 L/s, que representa um aumento de 3.822% em relação à média de vazão do período sem chuva. Neste mesmo momento a taxa de saída de sedimentos foi de 25.831Kg/h, que representa um aumento de 703.841% sobre a taxa média de saída de sedimentos em dias secos.
O estudo das evidências da evolução desta voçoroca foi realizado sob duas perspectivas diferentes: em momentos sem chuva (secos) e durante as chuvas. As coletas de dados realizadas sem a presença de chuva deixaram evidente que a variação da vazão tem baixa influencia sobre a taxa de produção de sedimentos (Fig. 5). O coeficiente de Pearson determinado para esta relação foi de 0,09. Assim, pode-se afirmar que a relação existente entre estas duas variáveis é bem fraca e diretamente proporcional e que certamente houveram outras variáveis que influenciaram de forma mais intensa sobre a produção de sedimentos.
A taxa média de saída de sedimentos da voçoroca foi de 3,50Kg/h. Entretanto, a taxa média mensal variou muito, sendo maior no início e final do período, e bem reduzida entre janeiro e fevereiro. Isto ocorre pela influencia direta da intensidade das precipitações que aumenta ou diminui o potencial erosivo no local. Nos três primeiros e dois últimos meses
houveram chuvas mais intensas e a taxa de saída de sedimentos da voçoroca atingiu o valor médio máximo de 5,74Kg/h, enquanto que de janeiro a fevereiro as chuvas foram menos intensas e mais bem distribuídas, propiciando a ocorrência de taxas máximas de 0,88Kg/h. Há portanto, uma influência considerável das características sazonais de cada mês sobre a taxa de produção de sedimentos nesta voçoroca.
Variação da vazão e de sedimentos
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 0 1 /1 1 /2 0 0 7 1 3 /1 1 /2 0 0 7 2 2 /1 1 /2 0 0 7 2 9 /1 1 /2 0 0 7 0 6 /1 2 /2 0 0 7 1 3 /1 2 /2 0 0 7 2 7 /1 2 /2 0 0 7 0 3 /0 1 /2 0 0 8 1 0 /0 1 /2 0 0 8 1 7 /0 1 /2 0 0 8 2 4 /0 1 /2 0 0 8 3 1 /0 1 /2 0 0 8 0 8 /0 2 /2 0 0 8 1 4 /0 2 /2 0 0 8 0 5 /0 3 /2 0 0 8 1 3 /0 3 /2 0 0 8 2 0 /0 3 /2 0 0 8 2 7 /0 3 /2 0 0 8 0 3 /0 4 /2 0 0 8 1 0 /0 4 /2 0 0 8 1 7 /0 4 /2 0 0 8 2 4 /0 4 /2 0 0 8 Data T a x a d e s e d im e n to s ( K g /h ) 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 V a z ã o ( L /s ) Sedimento Vazão
Fig. 5 – Taxa de produção de sedimentos e da vazão em momentos sem chuva.
Fonte: ALVES, 2008 – Organização e análise de dados desta pesquisa.
Assim como ocorre com a taxa de saída de sedimentos deste sistema, o índice de vazão em momentos sem chuva também varia sazonalmente. No início de novembro foi registrada a menor vazão (0,86 L/s), que ocorreu após um longo período de estiagem que se estendia desde julho. Com o início das chuvas, o lençol freático começou a receber uma nova carga hídrica, e com isso a vazão no canal aumentou gradativamente até atingir o seu máximo no fim de abril, que foi 2,44 L/s. A presença perene desta vazão na base do canal da voçoroca é que propicia a ocorrência de uma perda contínua de sedimentos, e contribui para a sua evolução. A variação da vazão nos dias sem chuva não possui grande influência sobre o destaque de sedimentos, porém, a sua presença é um excelente vetor de transporte, propiciando a saída de sedimentos originados a partir de outras intervenções que o canal sofre, como por exemplo, deslizamentos e solapamentos.
A coleta de dados realizada durante as chuvas deixa evidente que os grandes picos de evolução desta voçoroca ocorrem neste momento. Sob a incidência das chuvas a vertente que influencia a voçoroca é capaz de produzir um forte escoamento superficial, devido
principalmente ao fato de existir pouca cobertura vegetal, baixa capacidade de infiltração do solo à margem direita da voçoroca (onde ela está mais ativa) e a uma vasta área de solos selados pelo efeito “splash”. Assim, os seus diversos canais efêmeros contribuintes entram em atividade, o que aumenta a vazão na região da foz em até 24,6 vezes em relação ao máximo de vazão alcançada sem chuvas.
Durante os eventos chuvosos a variação da vazão passa a ter grande influência sobre a variação na taxa de produção de sedimentos (Fig. 6). Neste caso a correlação entre vazão e saída de sedimentos é muito forte e indica que quanto mais aumenta a vazão, maior será a saída de sedimentos deste sistema. A vazão máxima registrada, que foi de 60 L/s, resultou numa taxa de produção de sedimentos de mais de 25,8 tons/h, cuja taxa é 1188 vezes maior que o máximo de transporte alcançado nos dias sem chuva.
Quando a vazão sob influência de precipitações atinge um valor aproximado de 80% superior ao da vazão em momentos sem chuva, o equilíbrio na relação entre vazão e transporte de sedimentos é rompido, de maneira que a quantidade de sedimentos transportados passa a crescer de forma exorbitante (Fig. 7). O momento mais crítico de aumento dos sedimentos ocorre entre 40 e 60 L/s, quando a taxa de sedimentos é acrescida em aproximadamente 15 tons/h.
Influência da vazão sobre a taxa de produção de sedimentos durante chuvas y = 6,7398x2 + 26,955x - 49,487 R2 = 0,9999 0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00 100000,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 Vazão (L/s) T a x a d e s e d im e n to s ( K g /h ) Pontos Tendência
Fig. 6 – Matriz de avaliação da relação entre vazão e produção de sedimentos durante eventos chuvosos. Fonte: ALVES, 2008 – Organização e análise de dados desta pesquisa.
Nas situações em que o meio está equilibrado há uma predominância de transporte de materiais finos. Mas a medida que a vazão aumenta, a capacidade de transporte do fluxo também aumenta, passando a predominar um sedimento de origem grosseira, apresentando seixos e blocos de lateritas com dimensões de até 400 milímetros. Estes sedimentos destas dimensões aumentam o poder erosivo do fluxo de canais à jusante, além de ficarem depositados nos seus leitos, ocasionando uma série de impactos negativos.
Taxa de Sedimentos Kg/h Nível de Impacto
Até 22 MEIO EQUILIBRADO
22 < 35 ACEITÁVEL
35 < 115 BAIXO IMPACTO
115 < 472 MÉDIO IMPACTO
472 < 1000 ALTO IMPACTO
> 1000 INACEITÁVEL
Fig. 7 – Matriz de avaliação dos níveis de impactos ocorrentes a partir do aumento da vazão.
Fonte: ALVES, 2008 – Organização e análise de dados desta pesquisa.
Caso se conheça a intensidade da chuva, a taxa de infiltração e a área de contribuição da bacia de uma voçoroca, pode-se calcular a vazão mínima no interior do canal, e a partir disso, utilizar as matrizes de avaliação (Fig. 6 e 7) para determinar a perda aproximada de sedimentos e o nível de impacto. O calculo da vazão mínima pode ser feito da seguinte forma:
Vm = A x (0,7 x Ci) – (IM x A) Onde:
- Vm = vazão mínima no canal da voçoroca em litros por segundo (L/s); - A = área de contribuição em metros quadrados (m2);
- 0,7 = constante (porcentagem de água que chega no solo durante as precipitações); - Ci = intensidade da chuva em litros por metro quadrado (L/m2);
- IM = taxa de infiltração máxima em litros por segundo e por m2 (L/s/m2).
Considerações Finais
As voçorocas devem ser tratadas pelo poder público e pela população como grandes fontes geradoras de impactos negativos de cunho social, econômico e ambiental. Deve haver um árduo controle de suas ocorrências, e caso as voçorocas já estejam em pleno
desenvolvimento, deve-se adotar medidas que impeçam o aumento da vazão em seu interior, diminuindo assim o destaque e transporte de sedimentos.
Uma eficiente medida mitigadora que vem sendo aplicada por diversos autores é a contenção do escoamento superficial na vertente por meio de curvas de nível e bolsões de contenção. Nestes casos também deve-se investir na re-vegetação da área, o que fará com que aumente a formação de serrapilheira na superfície do solo, a adição de matéria orgânica e a estabilidade de agregados do solo. Todas estas ações tendem a equilibrar o fluxo de energia e matéria nas voçorocas, diminuindo assim a vazão no interior dos canais durante as chuvas e um conseqüente decréscimo na taxa de destaque e transporte de sedimentos.
Os dados estatísticos apresentados nesta pesquisa disponibilizam uma importante ferramenta, que deve ser usada para justificar a necessidade da recuperação de voçorocas. Já as matrizes de avaliação de possíveis impactos negativos deste processo na Savana Brasileira, servem de base para o trabalho de órgãos ambientais executivos, tanto no que diz respeito à constatação de um impacto, quanto na tomada de decisão em projetos de recuperação de áreas degradadas por voçorocas.
Referências Bibliográficas
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