APLICAÇÃO DA EQUAÇÃO UNIVERSAL DE PERDA DE SOLO NA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO DISTRITO DE SÃO JOAQUIM
APPLICATION OF THE UNIVERSAL SOIL LOSS EQUATION IN THE SÃO JOAQUIM DISTRICT MICRO WATERSHED
ASSIS, Walter Macedo de1 FERREIRA, Matheus Henrique Dela Costa2 MARIN, Sarah Secchin Marin3 TORRES, Herbert4 RESUMO
Sendo o distrito de São Joaquim, no município de Cachoeiro de Itapemirim - Espírito Santo, uma área com enorme potencial de desenvolvimento industrial e residencial, é interessante ressaltar a importância da união da necessidade de crescimento econômico junto a preservação do patrimônio ambiental. Com isso, é importantíssimo um programa de monitoramento do desenvolvimento da ocupação e utilização do solo, para manutenção da qualidade ambiental. Objetivando a predição das perdas de solo por erosão laminar na microbacia hidrográfica de São Joaquim, foi empregada a Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS), com o auxílio do ambiente SIG, para obtenção de parâmetros necessários a equação, integração entre dados e o cálculo das perdas de solo sazonais e anuais. Através do cruzamento dos dados obtidos por meio da análise do uso e ocupação do solo, a presença de cobertura vegetal, a composição do solo e o relevo da região, pôde-se observar, mediante os resultados espacializados na microbacia, que a perda de solo calculada foi predominantemente inferior à 10 ton/ha/ano, considerada nula.
Todavia, na porção central da microbacia, onde os fatores supracitados apresentaram condições favoráveis à ocorrência da dinâmica erosiva, observou-se perdas de solo médias, situadas num intervalo de 10 a 50 ton/ha/ano. É importante salientar que a ocupação da microbacia pelas indústrias de beneficiamento de rochas ornamentais, como também por quaisquer outras atividades, devem ser condicionadas de forma a não causar o aumento destes números, tendo em vista que a crescente impermeabilização do solo na microbacia tenderá a aumentar a vazão de escoamento superficial, ao mesmo passo que afetará negativamente o fator uso e ocupação do solo (fator C), elevando a energia cinética da água e, por consequência, provocando o aumento da perda de solo. No que tange aos danos ambientais decorrentes da crescente antropização da microbacia, deve-se ressaltar a importância da conservação dos espaços protegidos por lei, como as Áreas de Preservação Permanente e as Áreas de Uso Restrito, uma vez que a finalidade
1 Graduando do Curso em Engenharia Civil do Centro Universitário São Camilo-ES, walter.assis1@outlook.com.
2 Graduando do Curso em Engenharia Civil do Centro Universitário São Camilo-ES, mat_henrique2006@hotmail.com.
3 Graduanda do Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário são Camilo-ES, sarah_secchin@hotmail.com.
4 Professor orientador: Eng. Agrônomo M.Sc., Centro Universitário São Camilo-ES, herberttorres@saocamilo-es.br.
Centro Universitário São Camilo Espírito Santo - Cachoeiro de Itapemirim – ES, novembro de 2019.
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destas áreas, além de assegurar a proteção dos ecossistemas e dos recursos naturais ali presentes, também possuem um papel fundamental na redução dos impactos causados pela erosão, ao garantir a estabilidade do solo contra a ação dos agentes intempéricos.
Palavras-chave: Microbacia Hidrográfica; Perda de solo; Erosão; Equação Universal de Perda de Solo.
ABSTRACT
Being the district of São Joaquim, in the municipality of Cachoeiro de Itapemirim – Espírito Santo, an area with a huge potential of industrial and residential development, it is interesting to highlight the importance of the union between economic growth necessity along with the preservation of the environmental heritage.
Thus, a program to monitor the development of land use and occupation to maintain environmental quality is very important. In order to predict laminar erosion soil loss in the São Joaquim micro watershed, the Universal Soil Loss Equation (USLE) was used, with the help of the GIS environment, to obtain the necessary parameters for the equation, data integration and calculation of seasonal and annual soil losses.
Through the crossing of the data obtained through the analysis of the use and occupation of the soil, the presence of vegetation cover, the soil composition and the relief of the region, it could be observed, through the spatialized results in the watershed, that the soil loss calculated was predominantly lower than 10 ton/ha/year, considered null. However, in the central portion of the watershed, where the aforementioned factors showed favorable conditions for the erosive dynamics occurrence, it was observed average soil losses, within a range of 10 to 50 ton/ha/year. It is important to stress that the occupation of the watershed by the ornamental stone processing industries, as well as by any other activities, must be conditioned so as not to cause the increase of these numbers, given that the increasing waterproofing of the soil in the watershed will tend to increase the surface runoff flow rate, while negatively affecting the land use and occupation factor (factor C), increasing the kinetic energy of the water and consequently increasing the soil loss. Regarding the environmental damage resulting from the growing anthropization of the watershed, the importance of conserving the spaces protected by law, such as Permanent Preservation Areas and Restricted Use Areas, should be emphasized, since the purpose of these areas, besides ensuring the protection of the ecosystems and natural resources present there also play a key role in reducing the impacts caused by erosion by ensuring soil stability against weathering.
Keywords: Micro Watershed; Soil Loss; Erosion; Universal Soil Loss Equation.
1. INTRODUÇÃO
A vida na terra depende dos recursos que são extraídos do solo, o que gera preocupação nos dias atuais, visto que pode-se observar um consumo desordenado
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destes, influenciando diretamente no que tange fatores econômicos, sociais e ambientais. (MACIEL, 2000)
De acordo com Silva et al. (2005), a influência da cobertura vegetal no processo de erosão pode ser explicada pela sua característica de dissipar a energia cinética gerada pelo impacto direto das gotas da chuva sobre a superfície do solo. O que ocorre é a diminuição do volume de partículas sólidas que foram desagregadas por ação da chuva, visto que a cobertura do solo também representa um obstáculo mecânico ao livre escoamento superficial da água, acarretando na redução da vazão de enchente e do potencial de desagregação e carreamento de sedimentos.
Modelos matemáticos são largamente utilizados na predição do processo erosivo, tanto para planejamento conservacionista quanto em seu controle. A possibilidade de estudar vários cenários distintos, e diferentes tipos de manejos e práticas conservacionistas, de forma rápida e com baixo custo, é a sua principal vantagem. Porém, é importante ressaltar que todo modelo tem seus limites de aplicação. (SILVA et al., 2003 apud OLIVEIRA, 2006)
Com o objetivo de possibilitar a predição das perdas de solo por erosão laminar, chama-se a atenção para Equação Universal de Perda de Solos (EUPS), proposta por Wischmeier e Smith (1978), que, com o auxílio do ambiente SIG, possibilita a contextualização dos resultados obtidos em função das variáveis da equação. (ALVES, 2000)
A observação do uso e ocupação do solo é de suma importância para o desenvolvimento adequado de núcleos urbanos e industriais, tendo em vista que a ocupação desordenada tende a causar um desequilíbrio biofísico, social e econômico para o ser humano, fauna e flora deste conjunto ambiental.
O município de Cachoeiro de Itapemirim, localizado no sul do Estado do Espírito Santo, foi fundada em 25 de junho de 1867, resultado da aglutinação de pequenos vilarejos situados às margens do rio Itapemirim, com a crescente busca por terras propícias para o cultivo de café. Tal fluxo migratório foi incentivado pelo governo provincial da época, que possuía 85% das terras livres e uma diminuta densidade econômica e populacional, facultando o acesso e colonização da terra para pequenas e médias propriedades. (CANO, 2002)
A cidade, localizada a cerca de 150 km da capital Vitória, é considerada, segundo A Lavoura (2016), um polo mundial de atividade mineradora, especialmente voltada ao ramo do beneficiamento de rochas ornamentais (mármores e granitos) e
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calcários, devido a abundância de afloramentos rochosos. Tal característica geológica favoreceu o desenvolvimento econômico da cidade, ao mesmo passo que ocasionou um crescimento urbano mal-arranjado, como consequência da inexistência de uma legislação que fornecesse parâmetros e critérios a serem observados.
Com o objetivo de regulamentar o uso e ocupação dos solos, orientar o desenvolvimento socioeconômico e melhorar o funcionamento dos municípios apresentando uma visão de futuro para as próximas décadas foi instituído através da Constituição Federal de 1988 a obrigatoriedade de elaboração do Plano Diretor para os municípios com mais de 20 mil habitantes (Art. 182º, §1º).
Por meio da Lei nº 4.172 de 18 de março de 1996, o Plano Diretor Urbano foi instituído na cidade de Cachoeiro de Itapemirim – ES, sendo que, após ser revisado em 2006, passou a ser denominado Plano Diretor Municipal (PDM). O Estatuto das Cidades, Lei nº 10.257 determina, por intermédio do § 3º do Art. 40º, a revisão da lei responsável pela instauração do PDM em um prazo de no máximo 10 anos. No entanto, esta determinação não foi cumprida pelo município, uma vez que a revisão prevista para 2016 se estende até o presente momento.
Portanto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver parâmetros quantitativos e qualitativos a serem considerados para o uso e ocupação do solo da microbacia hidrográfica do distrito industrial de São Joaquim, localizado no município de Cachoeiro de Itapemirim, no Estado do Espírito Santo. A importância do estudo reside no fato de que a região analisada apresentou um elevado índice de ocupação na última década, com um enorme potencial de desenvolvimento futuro, tendo em vista que a tendência da região é a concentração de indústrias do ramo de rochas ornamentais.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Bacia hidrográfica
Segundo Moreira (2005), o relevo consiste no conjunto de formas apresentadas pela litosfera terrestre, sendo definidas pelas características geológicas combinadas com as ações da dinâmica interna e externa da Terra. O
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estudo das elevações da superfície terrestre é primordial para o conhecimento do regime de escoamento de águas pluviais de determinadas regiões denominadas bacias hidrográficas.
Bacia hidrográfica, também conhecida como bacia de drenagem, consiste em uma área da superfície terrestre que drena água, sedimentos e materiais dissolutos para um ponto de saída, denominado usualmente como exutório. O limite de uma bacia hidrográfica é conhecido como divisor de drenagem ou divisor de águas. A bacia de drenagem pode desenvolver-se em diferentes tamanhos, podendo abranger vários municípios e estados, como também microbacias com poucos metros quadrados que drenam para um canal fluvial adjacente. (COELHO NETO, 1994)
As características do solo e das rochas que constituem o perfil do subsolo terrestre condicionam a ação dos fatores modificadores do relevo, os chamados agentes de erosão. (MOREIRA, 2005)
2.2. Área de Preservação Permanente e Área de Uso Restrito
As Áreas de Preservação Permanentes (APP) são zonas protegidas pela Lei Federal nº 12.651 de 2012 (Código Florestal Brasileiro), que consistem em áreas de relevante interesse ambiental para a União. Segundo a Resolução CONAMA nº 302 de 2002, estas áreas possuem a função ambiental de “[...] preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem estar das populações humanas”.
As Áreas de Uso Restrito (AUR) são regiões que necessitam de adoção de boas práticas de ocupação e manejo. Se classificam em pantanais e planícies pantaneiras e áreas com inclinação entre 25º e 45º. Sua utilização restringe-se apenas para a execução de atividades agrossilvipastoris e manejo florestal sustentável, com exceção para atividades de interesse social e/ou utilidade pública, conforme disposto no Art. 11 do Código Florestal Brasileiro.
2.3. Processo erosivo
Solo consiste basicamente em uma união de partículas minerais soltas ou fracamente unidas, que são formadas através da decomposição de rochas por ação
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do intemperismo, com o espaço vazio entre as partículas ocupado por água e/ou ar.
O processo destrutivo para a formação do solo pode ocorrer por meio de fatores químicos (alteração dos níveis de oxigênio e dióxido de carbono) ou físicos que consiste na erosão causada pela ação do vento, da água ou geleiras, por exemplo.
(CRAIG, 2013)
A erosão é um processo natural de exposição das rochas a condições diferentes das de sua formação, onde ocorre a desagregação, decomposição e remoção do material terroso. (SILVA, 1995)
Define-se erosão como o desgaste e/ou arrastamento da superfície da terra pela água corrente, vento, gelo ou outros agentes geológicos, incluindo processos como o arraste gravitacional. A erosão natural ou geológica é o desgaste da superfície da terra por água, gelo ou outros agentes naturais, sob condições de meio ambiente natural em termos de clima, vegetação, sem perturbações provocadas pelo homem. (ACIESP, 1987)
Os problemas da erosão dos solos no Brasil, atualmente, são uma combinação de um rápido desenvolvimento, solos frágeis e um regime climático imperdoável. Os solos erodem não apenas porque chove forte, mas porque foram desmatados e cultivados de maneira incorreta. (GUERRA, et al, 1999)
A partir da década de 1940 começou o desenvolvimento de equações visando prever as perdas de solo. A Equação Universal de Perda de Solo foi desenvolvida com o objetivo de determinar perdas do solo por erosão laminar e em sulco em pequenas parcelas agrícolas e para longo período de tempo, independentemente de ter ou não uma denominação correta (WISCHMEIER; SMITH, 1978).
A erodiblidade pode ser definida como a propriedade do solo que representa sua suscetibilidade a erosão, sendo quanto maiores os valores encontrados para o fator K, maiores serão as taxas de perda de solos (WISCHMEIER; SMITH, 1965).
2.4. Uso de ambiente SIG na estimativa da erosão
Geoprocessamento é o conjunto de tecnologias voltadas a coleta e processamento de informações espaciais para um objetivo específico. As atividades
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envolvendo o geoprocessamento são executadas por determinados softwares comercialmente disponíveis, que operam mediante uma plataforma denominada Sistema de Informação Geográfica (SIG). O termo SIG caracteriza os sistemas de informação que possibilitam a realização de operações de análise espacial envolvendo referenciados geograficamente em relação à superfície terrestre.
(LISBOA FILHO, 1997)
Por meio do cruzamento de dados obtidos através de ferramentas e técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto é possível gerar mapas de suscetibilidade, vulnerabilidade e/ou fragilidade a processos erosivos, bastante frequentes e de importância destacada na compreensão, diagnostico e prevenção desses fenômenos. (GUERRA, 2013)
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Delimitação da microbacia de estudo e áreas de ocupação restrita
Para o estudo hidrológico da microbacia estudada, foi utilizado imagem do mapeamento Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), obtido no banco de dados planialtimétricos TOPODATA, no site oficial do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). A confecção dos mapas de declividade e relevo da microbacia em estudo, bem como a delimitação das Áreas de Preservação Permanentes (APP) e Áreas de Uso Restrito (AUR), foram realizados mediante o uso de dados de levantamento planialtimétrico e hidrográficos do município de Cachoeiro de Itapemirim, disponibilizados gratuitamente pelo Instituto Estadual do Meio Ambiente (IEMA), no endereço eletrônico do GEOBASES.
Utilizando o software QGis versão 2.18.20, foi realizada a delimitação automática da microbacia do distrito de São Joaquim, com o auxílio do plugin GRASS GIS. Com os Modelos Digitais de Terreno (MDTs) obtidos no GEOBASES, foi possível executar os algoritmos Análise de relevo e Análise de declividade, que gerou os mapas das Figuras 4.2 e 4.3.
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A formulação da EUPS (Eq. 3.1) desenvolvida por Wischmeier & Smith em 1965 nos EUA, é uma das mais aceitas e utilizadas para predição de perdas do solo por erosão laminar, sendo definida pela seguinte equação:
A = R ×K ×L× S× C×P (Eq. 3.1);
Onde:
“A”: é a perda de solo, em ton/ha.ano;
“R”: é o fator erosividade da chuva, em MJ.mm/(ha.h);
“K”: é o fator erodibilidade do solo, em ton. ha.h. / ha.(MJ.mm);
“L”: é o fator comprimento de rampa (adimensional);
“S”: é o fator declividade, baseado em % de declividade;
“C”: é o fator uso e manejo do solo (adimensional);
“P”: é o fator prática conservacionista.
3.2. Estudo das características climáticas: FATOR R
Como a cidade de Cachoeiro de Itapemirim não possui dados de série histórica de precipitação, foram utilizados dados de Burarama, distrito de Cachoeiro, obtidos no site da ANA (Agencia nacional de águas). A partir dos dados obtidos, foi feita a média dos últimos 30 anos e aplicado as Equações 3.2, 3.3 e 3.4, propostas por Renard & Freimund (1994) e adaptadas por Carvalho et al (2005) para bacia do Rio Itapemirim:
MFI = (Pm²/Pa) (Eq. 3.2);
EI30m = 33,86MFI + 67,99 (Eq. 3.3);
EI30a = ∑EI30m (Eq. 3.4).
Onde:
MFI: Índice de Fournier modificado (mm);
Pm: Precipitação média do mês (mm);
Pa: Precipitação média do ano (mm);
EI30m: Erosividade média do respectivo mês (MJ ha-1 mm h-1);
EI30a: Erosividade média anual (MJ ha-1 mm h-1).
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3.3. Estimativa da erodibilidade: FATOR K
De acordo com o Mapa de Reconhecimento dos solos do estado do Espírito Santo (INCAPER), a região se encontra em uma área que apresenta 2 tipos de solos, Chernossolo Argilúvico e Argissolo Vermelho. Foram coletadas 5 amostras simples para cada tipo de solo e retirado 1 amostra composta para cada tipo. As amostras foram enviadas para o laboratório de solos “Raphael M. Bloise” da UFES (Universidade Federal do Espírito Santo) – campus de Alegre para determinação dos índices físicos e do teor de matéria orgânica. A permeabilidade foi classificada de acordo com a tabela de McCuen (1998), assim, obtendo os dados necessários para o cálculo com a Equação 3.5, proposta por Denardin (1990) apud (ARRAES, C et al., 2010):
K = 0,00000748M + 0,00448059P - 0,0631175DMP + 0,01039567R (Eq. 3.5);
Onde:
M (%) = (areia fina + silte) x [(areia fina + silte) + areia grossa];
P = valor da permeabilidade, será estimada analisando de forma integrada os dados de todo perfil do solo, até o topo do horizonte C, adotando esses valores: 1 = muito baixa, 2 = baixa, 3 = baixa a moderada, 4 = moderada, 5 = moderada a rápida, 6 = rápida;
DPM = diâmetro médio ponderado das partículas de solo (mm), calculado pela equação (4.2): DMP = [(0,65 x areia grossa) + (0,15 x areia fina) + (0,0117 x silte) + (0,00024 x argila)]/100;
R = [areia grossa x (teor de matéria orgânica/100)].
3.4. Estimativa do fator topográfico: FATOR LS
Para determinar o comprimento da encosta (L), foi aplicado o método do retângulo equivalente modificado por Villela e Mattos (1975), representado pela Equação 3.6:
L = A/4l (Eq. 3.6);
Onde:
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L = fator comprimento de rampa e/ou extensão média do escoamento sobre os terrenos (m);
A = área da bacia (m²);
l = somatório do comprimento de todos os cursos d’água da bacia (m).
No que tange o grau de declividade (S), a partir da imagem SRTM adquirida no site do INPE, foi obtido o modelo numérico de terreno (MNT) para a declividade e, a partir dos dados, gerado um mapa temático com cada cor representando seu respectivo valor, variando de 0 a 20%.
Para combinação dos fatores supracitados e obtenção do fator topográfico (LS), foi utilizado a linguagem de programação escrita em LEGAL (Linguagem Espacial para Geoprocessamento Algébrico), com objetivo de aplicar o valor obtido pela equação (5) ao mapa de declividade gerado. O cálculo do fator (LS) foi realizado através da Equação 3.7, desenvolvida por Bertoni & Lombardi Neto (1999) e espacializado em forma de mapa no software SPRING, do INPE.
LS = 0,00984L0,63 x S1,18 (Eq. 3.7);
Onde:
LS: fator topográfico;
L: comprimento de rampa (m);
S: declividade (%).
3.5. Estimativa do Potencial Natural de Erosão (PNE)
O PNE resulta da combinação das características naturais inerentes de determinada região, relevo, solo e sazonalidade das chuvas e pode ser calculado a partir dos 3 primeiros parâmetros (Eq. 3.8) da Equação Universal de Perdas de Solo, proposta por Wischmeier & Smith (1965).
PNE = R ×K ×L× S (Eq. 3.8) Onde:
“PNE”: é a erosão natural da região, em ton/ha.ano;
“R”: é o fator erosividade da chuva, em MJ.mm/(ha.h);
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“K”: é o fator erodibilidade do solo, em ton. ha.h. / ha.(MJ.mm);
“L”: é o fator comprimento de rampa (adimensional);
“S”: é o fator declividade, baseado em % de declividade.
3.6. Determinação do Uso e Ocupação do Solo: FATOR C
Para levantamento do uso e ocupação do solo (C), foi utilizado o software QGIS 2.18 e as imagens de satélite fornecidas pelo IEMA. Feito o levantamento, foram atribuídos valores à cada tipo de cobertura, apresentados pela Tabela 3.1:
Tabela 3.1: Valores adotados para uso-manejo do solo.
Uso e Manejo do Solo Ocupação Fator C Área urbana 0,005
Pastagem 0,01
Florestas 0,0004 Fonte: Fujihara (2002).
3.7. Determinação das Práticas Conservacionistas: FATOR P
Para atribuições de valores às práticas conservacionistas (P), foi utilizado o valor 1,0 para todas as classes de ocupação encontradas, sendo este valor baseado no trabalho de Costa (2005).
3.8. Delimitação das Áreas de Preservação Permanente e Áreas de Uso Restrito
O Código Florestal Brasileiro estabelece diretrizes para a determinação das áreas sujeitas à preservação permanente e áreas de uso restrito. Conforme disposto no Inciso I do Art. 4º, para cursos hídricos de regime perene ou intermitente, deve ser preservada uma faixa mínima absoluta de 30 metros desde a borda da calha do
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leito regular, podendo variar em função da largura do curso hídrico. A lei também estabelece a preservação para as áreas de encostas com declividade superior a 45º e as áreas delimitadas a partir da cota do terço superior de morros, com altura mínima de 100 metros e declividade média maior que 25º, sendo a altura mínima da elevação sempre em relação à base, definida pelo plano horizontal determinado por planície ou espelho d’água adjacente ou pela cota do ponto de sela mais próximo.
Para realizar a delimitação das APPs dos cursos hídricos no interior da microbacia, fez-se uso da ferramenta de geoprocessamento Buffer, criando uma faixa com largura de 30 metros para ambas as margens dos leitos, visto que não foi observado a presença de cursos hídricos com largura de lâmina d’água superior a 10 metros. As APPs de topos de morro e de inclinação superior a 45º, assim como as AURs, foram determinadas manualmente a partir da análise dos mapas de relevo e declividade obtidos através do processamento das imagens SRTM no QGis.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1. Delimitação da microbacia em estudo
A Figura 4.1 apresenta a delimitação da microbacia hidrográfica do distrito de São Joaquim e os cursos hídricos inseridos no seu interior. Totalizando uma área de 1.707,74 ha, com uma extensão total dos cursos hídricos de aproximadamente 51,52 km.
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Figura 4.1: Limite da área de estudo e cursos hídricos. Fonte: O Autor (2019).
4.2. Carta de Relevo e Declividade da microbacia
A Figura 4.2 ilustra a Carta de Relevo da região, obtida mediante a análise do Modelo Digital do Terreno pelo software QGis. A escala de cores adotada varia em ordem crescente de cota altimétrica, com intervalos de 50 metros de altitude. A cor verde representa as regiões de menor cota, sendo que o ponto de exutório da microbacia está situado na cota 50 metros. A cor amarela retrata as regiões de média a elevadas altitudes, variando da cota 100 a 300 metros. Já a cor vermelha descreve as regiões de relevo montanhoso, com cotas variando num intervalo de 300 a 600 metros, estando o ponto mais elevado da microbacia situado na cota 595 metros.
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Figura 4.2: Carta de Relevo da microbacia hidrográfica de São Joaquim, evidenciando as cotas extremas. Fonte: O Autor (2019).
A Carta de Declividade da microbacia encontra-se disposta na Figura 4.3, onde as inclinações (θ) são classificadas em três categorias: verde para inclinações inferiores a 25º, amarelo para inclinações variando no intervalo de 25º a 45º, e vermelho, nas regiões com declividade superior a 45º.
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Figura 4.3: Carta de Declividade da microbacia hidrográfica de São Joaquim.
Fonte: O Autor (2019).
4.3. Estudo das características climáticas: FATOR R
Para o Estado do Espírito Santo os meses mais chuvosos e com maiores médias de erosividade são: dezembro, novembro e janeiro, nessa ordem. Em termos de comportamento anual da precipitação e erosividade, a bacia do Rio Itapemirim apresenta média de: 1.270 mm e 6.000 MJ ha-1mm h-1, respectivamente. Contudo, vale ressaltar que os determinados valores são médios, podendo existir sub-regiões com valores mais altos ou mais baixos (MELLO et al., 2012).
De acordo como levantamento de dados realizado, os meses que registraram maiores índices de precipitação foram: dezembro, novembro e janeiro. Para a precipitação anual e índice de erosividade, foram obtidos: 1.600,83mm e 7.662,04 MJ ha-1mm h-1, respectivamente. Os resultados logrados apresentam valores ligeiramente maiores do que os dados supracitados, variações normais, ocasionadas pelas particularidades de cada sub-região.
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4.4. Estimativa da erodibilidade: FATOR K
A partir da aplicação dos resultados obtidos da análise física e de matéria orgânica de uma amostra do solo da microbacia obteve-se a Tabela 4.1:
Tabela 4.1: Fator de erodiblidade para os dois tipos de solo encontrados.
Fator de Erodibilidade do Solo Solo K (t.ha/ha.MJ.mm) Argissolo Vermelho 0,025
Chernossolo Argilúvico 0,015 Fonte: O Autor (2019).
De acordo o valor do fator de erodibilidade (K) calculado, o solo apresenta maior ou menor propensão a resistir aos processos erosivos. Sendo assim, as porções da microbacia cujo solo seja constituído predominantemente de argissolo vermelho apresentarão uma suscetibilidade maior para sofrer com a erosão, uma vez que o mesmo possui um fator K mais elevado do que as porções da microbacia constituídas pelo chernossolo argilúvico. (WISCHMEIER; SMITH, 1965)
4.5. Estimativa do fator topográfico: FATOR LS
A Figura 4.4 apresenta os valores do fator topográfico espacializados ao longo da microbacia hidrográfica e classificados de 0 a 20, e ilustra as áreas que possuem maior e menor vulnerabilidade à dinâmica erosiva, como os setores oeste e leste, respectivamente.
Conforme descrito por Pinheiro et al. (2014), a importância na análise do fator topográfico reside na influência direta que o mesmo exerce nos fluxos de massa e energia, gerados pelo escoamento superficial das águas pluviais, que condicionam a dinâmica erosiva no solo. Assim sendo, observa-se que quanto maior o fator topográfico de determinado local, maior será a ação hidrodinâmica no solo, acarretando no aumento da erosão laminar neste ponto.
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Figura 4.4: Fator LS espacializado ao longo do local de estudo. Fonte: O Autor (2019).
4.6. Estimativa do potencial natural de erosão: FATOR PNE
O fator topográfico (LS), o índice de erosividade da chuva (R) e o fator de erodibilidade do solo (K), derivam das características inerentes possuídas pelo local, e, combinadas, geram o Potencial Natural de Erosão (PNE) da região.
Segundo Oliveira, F. et al. (2015), conforme citado por Morais (2017), o PNE corresponde às perdas de solo em áreas continuamente destituídas de cobertura vegetal e sem qualquer intervenção antrópica, o que ocorre na porção central e no setor oeste da microbacia, como pode ser observado na Figura 4.5, que apresenta o PNE espacializado ao longo da microbacia de São Joaquim.
É importante destacar que, apesar de uma parcela considerável do setor oeste ser constituída de matas nativas e vegetação de árvores esparsas, conforme observa-se na Carta de Uso e Ocupação do Solo (Figura 4.6), pode-se observar a grande influência do fator topográfico no elevado resultado obtido para o cálculo espacializado do PNE neste setor, tendo em vista a ocorrência do relevo mais acidentado nesta porção da microbacia, conforme observado na Figura 4.4.
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Figura 4.5: Potencial de Erosão Natural espacializado na microbacia. Fonte: O Autor (2019).
4.7. Estimativa do uso e ocupação do solo: FATOR C
O uso e ocupação do solo (C) traduz o efeito da cobertura vegetal nas taxas de perda de solo, atendendo ao fato que a vegetação tende a reduzir o impacto erosivo da precipitação e retardar o escoamento superficial (FERREIRA;
PANAGOPOULOS, 2012).
A Figura 4.6 apresenta o levantamento do uso e ocupação do solo da microbacia hidrográfica de São Joaquim, realizado com base em quatro categorias principais de ocupação: matas nativas, árvores esparsas, pastagens e áreas
edificadas.
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Figura 4.6: Carta de Uso e Ocupação do Solo da microbacia de São Joaquim.
Fonte: O Autor (2019).
A resistência dos solos à erosão pode ser alterada de acordo com o manejo e a cobertura vegetal. A vegetação apresenta vários efeitos: proteção direta contra o impacto das gotas de chuva, interceptação da água, decomposição das raízes das plantas que contribuem na infiltração, melhoramento da estrutura do solo pela adição de matéria orgânica e diminuição da velocidade de escoamento da enxurrada pelo aumento do atrito na superfície (BERTONI; LOMBARDI NETO, 1985 apud COSTA, 2005).
4.8. Estimativa da perda de solo
Segundo Carvalho (1994), as perdas de solo podem ser classificadas em: <10 t/ha.ano (nulas), entre 10 e 50 (médias), entre 50 a 200 (fortes) e maiores que 200 (muito fortes). Para a microbacia em estudo, encontraram-se valores que variam de 0 a 50 t/haano, sendo classificados como nulos e médios.
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A Figura 4.7 apresenta a Carta de Perda de Solo da microbacia hidrográfica de São Joaquim.
Figura 4.7: Carta de Perda de Solo da microbacia de São Joaquim. Fonte: O Autor (2019).
Figura 4.8: Análise comparativa do PNE e da Perda de Solo, após considerar a influência do fator Uso e Ocupação do Solo. Fonte: O Autor (2019).
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Pode-se observar através da análise das Figuras 4.7 e 4.8, que a perda de solo é nula nos setores onde há predominância de matas nativas e solos protegidos pelo enraizamento dos indivíduos arbóreos esparsos, como também no setor leste, onde apesar de a vegetação ser constituída sobretudo por gramíneas, o relevo é predominantemente plano e com grandes áreas sujeitas à ação antrópica.
Procedendo o mesmo tipo de análise para a perda de solo média, percebe-se que a mesma ocorre nas regiões onde o solo não possui cobertura vegetal nativa ou enraizamento denso do solo, combinado ao elevado fator topográfico, o que contribuiu para o aumento do PNE destas regiões.
4.9. Determinação das Áreas de Preservação Permanente e Áreas de Uso Restrito
Conforme disposto nos Artigos 8º e 11º do Código Florestal Brasileiro, há possibilidade de uso das APPs e AURs para atividades de interesse social, utilidade pública e/ou atividades de baixo impacto ambiental. Todavia, é de extrema importância a análise criteriosa do uso e ocupação do solo da região, em conjunto com o estudo e aplicação de condicionantes ambientais e medidas conservacionistas nestas áreas para mitigar os impactos ambientais decorrentes da descaracterização destas zonas.
Após a delimitação das APPs e AURs, foi possível calcular as áreas das suas respectivas poligonais, cujo os valores foram dispostos na Tabela 4.2.
Tabela 4.2: Medição das áreas suscetíveis à ocupação da microbacia.
Quantificação das Áreas da Microbacia Zonas de Ocupação Área (ha) Percentual
Relativo (%) Percentual Acumulado (%)
APP 440,05 25,77 25,77
AUR 610,27 35,74 61,51
Livre 657,42 38,49 100,00
Total 1.707,74
Fonte: O Autor (2019).
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A principal função das nascentes, matas ciliares, entorno de reservatórios e mangues é a de preservar os recursos hídricos no que tange qualidade e quantidade. Enquanto que os topos de morro e montanha e regiões com declividade superior a 45º tem como objetivo a preservação das vertentes do desenvolvimento de erosões e de movimentos de massa. (NOWATZKI et al., 2010)
As Figuras 4.9 e 4.10 ilustram a demarcação das poligonais das zonas de APPs e AURs, respectivamente.
Figura 4.9: Delimitação das APPs de cursos hídricos, topos de morro e declividades superiores a 45º. Fonte: O Autor (2019).
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Figura 4.10: Delimitação das Áreas de Uso Restrito. Fonte: O Autor (2019).
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O cartograma de PNE apresentado permitiu identificar as zonas mais suscetíveis a erosão que representam mais de 50% da bacia, zonas estas que são desfavoráveis para o estabelecimento de áreas de urbanização e que requerem a aplicação de práticas conservacionistas.
Conclui-se que a microbacia hidrográfica do distrito de São Joaquim, no município de Cachoeiro de Itapemirim, possui o potencial natural de erosão muito alto, visto que os seus respectivos valores ultrapassam 700 t/ha/ano em mais da metade de sua extensão.
Porém, apesar do potencial natural de erosão ser bastante elevado, as zonas mais críticas apresentam o solo coberto por vegetação de matas nativas e árvores esparsas, produzindo um efeito mitigatório do problema. Assim, a microbacia de São Joaquim apresentou valores nulos e médios para perda de solo, variando de 0 a 50 t/ha/ano.
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A utilização da Equação Universal de Perda de Solos, com o auxílio do ambiente SIG, para medição das perdas de solo se mostrou satisfatória, sendo uma metodologia barata e com grau de dificuldade relativamente baixo. Porém, estudos complementares são necessários para validação do resultado obtido, de modo a permitir recomendações específicas de uso e manejo para a região.
A análise de microbacias através do cruzamento de dados entre as ferramentas de geoprocessamento e a Equação Universal de Perda de Solos pode ser utilizada como base para revisão do Plano Diretor Municipal, que deveria ter ocorrido no ano 2016, mas atualmente permanece em estudo. Os resultados obtidos auxiliam no direcionamento para a ocupação adequada das zonas estudadas, mitigando danos ambientais decorrentes da ocupação irregular das APPs e AURs e, consequentemente, preservando os espaços protegidos pela legislação, assegurando o equilíbrio dos ecossistemas neles inseridos.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACIESP - Glossário de Ecologia. São Paulo: Publicação ACIESP. N° 57, 1987.
271p. Disponível em,:< https://www.academia.edu/23976472/Gloss%C3%A1rio _de_Ecologia_e_Ci%C3%AAncias_Ambientais>. Acesso em: 09 out. 2019.
A LAVOURA: Cachoeiro de Itapemirim, a capital brasileira do mármore. Rio de Janeiro: Sociedade Nacional de Agricultura, n. 713, 2016. Disponível em:
<https://issuu.com/sociedadenacionaldeagricultura/docs/a_lavoura_713>. Acesso em: 09 out. 2019.
ALVES, Mariza. Estimativa da perda de solo por erosão laminar na bacia do rio São Bartolomeu-DF usando técnicas de geoprocessamento. 2000. Disponível em: <http.www.dpi.inpe.br/cursos/ser300/trabalhos/mariza.pdf> Acesso em: 18 maio 2018.
ARRAES, Christiano Luna; BUENO, Célia Regina Paes; PISSARRA, Teresa Cristina Tarlé. Estimativa da erodibilidade do solo para fins conservacionistas na microbacia Córrego do Tijuco, SP. Bioscience Journal, Jaboticabal, v. 26, n. 6, p.849-857, dez.
2010. Disponível em: <http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:
http://www.seer.ufu.br/index.php/biosciencejournal/article/download/7218/6604/>.
Acesso em: 11 maio 2018.
BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. 4. ed. São Paulo: Ícone Editora, 1999.
BRASIL. Lei nº 10.257, de 10 de julho de 2001: Regulamenta os Arts. 182 e 183 da Constituição Federal, estabelece diretrizes gerais da política urbana e dá
outras providências. Lex: ACQUAVIVA, Marcus Cláudio. Vade mecum universitário de direito. 5. ed. rev. ampl. São Paulo: Editora Jurídica Brasileira 2002.
BRASIL. Lei Federal nº 12.651, de 25 de maio de 2012. Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato20 11-2014/2012/lei/l12651.htm>. Acesso em: 22 out. 2019.
BRASIL. Resolução CONAMA nº 302, de 20 de março de 2002. Dispõe sobre os parâmetros, definições e limites de Áreas de Preservação Permanente de reservatórios artificiais e o regime de uso do entorno. Disponível em:
<http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=298>. Acesso em: 22 out. 2019.
CANO, Wilson. Ensaios sobre a formação econômica regional do Brasil.
Campinas: Unicamp, 2002. 148 p
CARVALHO, Daniel F. de et al. Padrões de precipitação e índices de erosividade para as chuvas de Seropédica e Nova Friburgo, RJ. Revista Brasileira de
Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 9, n. 1, p.7-14, maio 2005.
Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/rbeaa/v9n1/v9n1a02.pdf>. Acesso em: 11 maio 2019.
COELHO NETTO, Ana Luiza. Hidrologia de encosta na interface com a geomorfologia. In: GUERRA, A. J. T. & CUNHA, S. B. Geomorfologia uma
SÃO CAMILO
atualização de bases e conceitos. Rio de Janeiro – RJ: Editora Bertrand Brasil, 1994.
Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/68597078/capitulo-3-
hidrologia-de-encosta-na-interface-com-a-geomorfologia>. Acesso em: 09 out 2019.
COSTA, A. L. C. da. Estudo da vulnerabilidade à erosão com a aplicação da Equação Universal de Perda de Solo na Alta Bacia Hidrográfica do Rio Jacaré Pepira, utilizando SIG/SPRING. 2005. 168 p. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Geociências e Meio Ambiente) - Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, [S.l.], 2005. Disponível em: <https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/9278 5/costa_alc_me_rcla.pdf?se quence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 09 maio 2018.
CRAIG, Robert F. Mecânica dos Solos. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC Editora Ltda, 2013. 365 p.
FERREIRA, V.; PANAGOPOULOS, T., 2012. Predicting soil erosion risk at the Alqueva dam watershed. No. Spatial and Organizational Dynamics Discussion Papers 2012-4. Faro.
GUERRA, Antonio Jose Teixeira et al. Erosão e Conservação dos
Solos: Conceitos, Temas e Aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1999. 339 p.
GUERRA, Antonio Jose Teixeira; JORGE, Maria do Carmo Oliveira. Processos erosivos e recuperação de áreas degradadas. São Paulo: Oficinas de Textos, 2013. 192 p.
LISBOA FILHO, Jugurta. Modelos Conceituais de Dados para Sistemas de Informações Geográficas. 1997. 62 f. Monografia (Especialização) - Curso de Ciência da Computação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1997. Disponível em: <http://www.dpi.ufv.br/~jugurta/papers/exqual.pdf>. Acesso em: 14 out. 2019.
MACIEL, Manoel Marques. Aplicação da Equação Universal de Perdas de Solo (USLE) em ambiente de geoprocessamento e sua comparação com aptidão agrícola. 2000. 88 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Ciencia do Solo,
Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2000. Disponível em: <https://acer
vodigital.ufpr.br/bitstream/handle/1884/39052/D%20%20MANOEL%20MARQUES%
20MACIEL.pdf?sequence=2>. Acesso em: 11 maio 2018.
MCCUEN, Richard H. Hydrologic Analysis and Design. Maryland, USA: Pearson Education, 1998.
MELLO, Carlos Rogério de et al. Distribuição espacial da precipitação e da erosividade da chuva mensal e anual no estado do Espírito Santo. Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 36, n. 6, p.1878-1891, jun. 2012.
Disponível em: <https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=180225136026>. Acesso em:
25 out. 2019.
MORAIS, Reurysson Chagas de Sousa; SALES, Marta Celina Linhares. Estimativa do Potencial Natural de Erosão dos Solos da Bacia Hidrográfica do Alto Gurguéia, Piauí-Brasil, com uso de Sistema de Informação Geográfica / Estimation of the Natural Soil Erosion Potential of the Upper Gurguéia Basin, Piauí-Brazil
SÃO CAMILO
(...). Caderno de Geografia, [s.l.], v. 27, n. 1, p.84-105, 23 nov. 2017. Pontificia Universidade Catolica de Minas Gerais. Disponível em: <http://periodicos.pucmi nas.br/index.php/geografia/article/view/p.2318-2962.2017v27nesp1p84>. Acesso em: 25 out. 2019.
MOREIRA, Igor. Geografia Geral e do Brasil. São Paulo: Ática, 2005.
NOWATZKI, Alexei et al. Utilização do sig na delimitação das áreas de preservação permanente (app’s) na bacia do rio sagrado (morretes/pr). Sociedade & Natureza, Uberlândia, v. 22, n. 1, p.107-120, abr. 2010. Disponível em:
<https://www.redalyc.org/pdf/3213/321327197008.pdf>. Acesso em: 27 out. 2019.
OLIVEIRA, Alessandro Marques de. Valoração econômica dos danos ambientais causados pela erosão do solo agrícola: um estudo de caso do Município de Santo Antônio do Jardim - SP. 2006. 113 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Economia do Meio Ambiente, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.
Disponível em: <http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/286303/1/Olive ira_AlessandroMarquesde_M.pdf>. Acesso em: 11 maio 2018.
PINHEIRO, Leandro de Souza et al. Geração do Fator Topográfico (LS) em bacia hidrográfica: análise da extensão de vertentes. Revista Geográfica Acadêmica, Frutal, v. 8, n. 1, p.50-60, jul. 2014. Disponível em: <https://revista.ufrr.br/rga/article/v iew/2983/1720>. Acesso em: 25 out. 2019.
SILVA, Demetrius; et al. Efeito da cobertura nas perdas de solo em um argissolo vermelho amarelo utilizando simulador de chuva. 2005. 11 f. Monografia
(Especialização) - Curso de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa - Ufv, Viçosa - MG, 2005. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/eagri/v25n2/
26503.pdf>. Acesso em: 07 out. 2019.
SILVA, Maria Sonia Lopes da. Estudos da erosão. 1995. Disponível em:
<http://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/137375/1/ID-8173.pdf>. Acesso em: 07 out. 2019.
VILLELA, S. M.; MATTOS, A. (1975). Hidrologia Aplicada. 1ª edição, Editora McGraw Hill do Brasil, São Paulo.
WISCHMEIER, W.H.; SMITH, D.D. Predictingrainfallerosionlosses: a guideplanning. Washington, DC: USDA/ARS, 1978.
WISCHMEIER, W.H.; SMITH, D.D. Predicting rainfall erosion losses from cropland East of rocky mountains. Washington, DC: Handbook, 1965.
