15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
MAPA DE SUSCETIBILIDADE A DESLIZAMENTOS NA REGIÃO
METROPOLITANA DE RECIFE
Pedro Augusto dos S.Pfaltzgraff 1; Fernanda Soares de Miranda Torres 2
Resumo – Nestes últimos 50 anos ocorreu um intenso processo de urbanização da população brasileira o que levou, principalmente, os habitantes mais carentes a ocupar áreas naturalmente inadequadas ou, suscetíveis a riscos naturais sem os mínimos preceitos técnicos. Dentro deste contexto, a avaliação e espacialização da suscetibilidade natural a movimentos de massa são importantes na medida em que, propiciarão ao gestor se precaver quanto a possíveis problemas em áreas ocupadas ou a ocupar. Como exemplo é mostrado a Região Metropolitana do Recife-RMR, que convive há muitos anos com os deslizamentos nos morros onde mora uma elevada parcela da população, em sua maioria de baixa renda. No trabalho aqui apresentado, foi elaborado um mapa de suscetibilidade a escorregamentos, utilizando-se ferramentas de sensoriamento remoto e sistema de informações geográficas, com baixo custo e elevada eficiência, passível de utilização pela maioria das prefeituras brasileiras. Como resultado, foi observado que 31% da RMR é considerada como baixa suscetibilidade, 37% como média suscetibilidade e que 32% é de alta suscetibilidade a deslizamentos.
Abstract - On these last 50 years it happened an intense process of urbanization of the Brazilian population. That takes, mainly, the most lacking population, to occupy areas naturally inadequate or, susceptible areas to natural risks without the minima technical precepts. Inside of this context, the evaluation and the location of the natural susceptibility to mass movements, it is important in the measure in that it will propitiate the manager to guard against as for possible problems in busy areas or not. As example is shown the Metropolitan Area of Recife that there are many years lives together with the landslides in the hills where a high portion of the population lives. Those collapses caused dozens of deads and wounded along the last decades. In the work here presented, a susceptibility map was elaborated the landsliding, being used tools of Remote Sensor and Geographical Information System, with low cost and high efficiency. As result it was observed that 31% of the RMR is considered with low susceptibility, 37% middle and 32% hight susceptibility to landslides.
Palavras-Chave – Deslizamentos; SIG; Suscetibilidade.
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Geól., D.Sc., Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais, (21) 2546-0458, pedro.augusto@cprm.gov.br
2
INTRODUÇÃO
O crescimento da população mundial, principalmente nas áreas urbanas, tem levado à ocupação de locais inapropriados a moradia, naturalmente sujeitos a desastres geológicos, o que vem criando também situações de risco para a vida e as propriedades desses habitantes.
A geologia, através do estudo do meio físico, dos processos naturais e antrópicos, possibilita o conhecimento da suscetibilidade, perigos e riscos geológicos a que está sujeita uma determinada área. Dessa forma é possível delimitar, espacialmente, áreas mais seguras e, sobretudo, as mais problemáticas para ocupação urbana e sugerir medidas de remediação onde existam problemas já instalados. A Região Metropolitana do Recife – RMR há muitos anos convive com os deslizamentos nos morros onde mora uma elevada parcela da população, em sua maioria de baixa renda. Dessa forma, é objetivo auxiliar as prefeituras da RMR na identificação prévia das áreas mais críticas para ocupação urbana, utilizando-se das novas tecnologias de geoprocessamento e sensoriamento remoto, contribuindo para uma importante redução do custo financeiro desses estudos para os órgãos públicos.
Neste trabalho é mostrada uma atualização do Mapa de Suscetibilidade a Deslizamentos na Região Metropolitana de Recife (PFALTZGRAFF, 2007), onde a utilização de imagens do portal do Google Earth, bem como, dados reavaliados do radar SRTM (Shuttle Radar Topography
Mission), agora com precisão espacial de 30 metros, foram utilizados para identificar áreas com
suscetibilidade a deslizamentos na RMR com maior precisão.
A metodologia empregada no mapa aqui apresentado é a mesma que foi utilizada por Pfaltzgraff (2007), entretanto, as imagens de radar e satélite utilizadas atualmente apresentam uma precisão maior, e a evolução do software adotado torna mais refinado o resultado final obtido na forma de mapa.
SUSCETIBILIDADE
São definidos dois tipos de suscetibilidade aos deslizamentos: a natural e a induzida (TOMINAGA, 1998 apud PFALTZGRAFF, 2007). A suscetibilidade natural deve ser avaliada com base nas propriedades geológicas e pedológicas, nas características geomorfológicas de declividade, altura, extensão e perfil das encostas, morfometria e distribuição espacial da drenagem nas microbacias. Além disso, fatores climáticos como a pluviosidade e biológicos, como a cobertura vegetal (com seus tipos e espécies diversas, densidade e grau de cobertura do terreno), fazem parte dessa avaliação.
É fundamental uma perfeita distinção entre a suscetibilidade natural, cujo estudo apresenta um caráter eminentemente preventivo e que serve como ferramenta para planejamento da ocupação de áreas ainda livres, da suscetibilidade induzida. Esta última representa, basicamente, probabilidade de ocorrência de processos geológicos, conforme o uso antrópico e respectivas funções socioeconômicas dadas a uma determinada área já ocupada ou, com uso pré-definido. A representação espacial da suscetibilidade se dá a partir das Cartas de Suscetibilidade (Carta de Deslizamentos Espontâneos ou Induzidos), que representam as áreas onde há a possibilidade de ocorrência de um ou mais processos geológicos, como os deslizamentos, bem como seu grau de probabilidade de ocorrência.
Os fatores que influenciam na suscetibilidade podem ser divididos em: Fatores do Meio Físico (geologia, geomorfologia e tipo de solo), Fatores Biológicos (vegetação) e Antrópicos (uso do solo). Além disso, outros fatores devem ser citados também, como os Fatores Indutores (ou Agentes Indutores) dos movimentos de massa tais como: pluviosidade, sismos naturais ou induzidos e oscilações (naturais ou induzidas) do lençol freático. As características do meio físico é que irão definir, o grau de suscetibilidade (natural) de uma área ou região a ocorrência de
desastres geológicos que, quando ocupadas, podem afetar de forma negativa a vida e, as propriedades dos habitantes.
CARACTERÍSTICAS DO MEIO FÍSICO DA RMR
A Região Metropolitana do Recife – RMR (Figura 1) situa-se numa faixa de 120 quilômetros de comprimento e largura média de 30 quilômetros, ao longo da costa do Estado de Pernambuco, no extremo nordeste do Brasil, ocupando uma área de 2.742,4 km2.
A geologia da área é caracterizada por rochas do embasamento cristalino, representadas por ortognaisses (de composição granítica a tonalítica, com variações monzoníticas e dioríticas, por vezes migmatizados), quartzitos, metapelitos e metavulcânicas diversas cortados por diversos corpos granitóides. Ocorrem também rochas sedimentares formadoras das bacias sedimentares costeiras Pernambuco e Paraíba e, unidades sedimentares de idades holocênicas (CPRM,2003). Dentre as unidades sedimentares é importante citar a Formação Barreiras, constituída por sedimentos continentais areno-argilosos inconsolidados onde está registrada a maioria dos deslizamentos na RMR.
O clima é do tipo litorâneo úmido, com forte influência de massas tropicais úmidas. A temperatura média anual é de 25,5 oC, podendo variar anualmente entre 21,9 à 29,1°C. A precipitação média anual vária desde 2.200 mm, nas áreas mais próximas ao litoral, até 1.200 mm na parte mais à oeste do município de São Lourenço da Mata (CPRM, 2003).
Os rios e cursos de água que cortam a RMR são geralmente perenes, com altos índices de escoamento (vazão), durante o período chuvoso que vai de maio a julho podendo secar, entretanto, na área noroeste, quando da ocorrência de estiagem prolongada.
O relevo esta representado por quatro compartimentos geomorfológicos bem, definidos. São eles: a Planície Costeira, os Tabuleiros Costeiros, as Colinas Terciárias e os Morros Cristalinos (CPRM,2003).
MATERIAIS E MÉTODOS
Atualmente as ferramentas de sensoriamento remoto e Sistemas de Informações Geográficas - SIG são cada vez mais utilizadas e imprescindíveis na elaboração de mapas de suscetibilidade, possibilitando o processamento de grande quantidade de dados em curtos espaços de tempo, além de aumentar a qualidade dos produtos gerados.
Estas metodologias, empregadas na construção de mapas de suscetibilidade, estão sendo aperfeiçoadas a cada dia, aumentando cada vez mais a sua complexidade e com maior refinamento dos resultados obtidos. Hoje com o desenvolvimento dos SIGs e as ferramentas neles contidas, grande parte desse trabalho de pesquisa é focado na melhoria de mapas produzidos de forma indireta através de modelos estatísticos e semi-estatísticos (POIRAUD, 2014).
Também se encontram, cada vez mais, trabalhos onde os autores utilizaram metodologias aplicadas aos cálculos de estabilidade de taludes na construção dos mapas de suscetibilidade. Embora apresentem boa confiabilidade, essas metodologias estatísticas, semi-estatísticas e aquelas que estão ligadas a estabilidade de taludes, necessitam de dados de elevada qualidade e confiabilidade(FELL et. al., 2008). Na maioria dos casos das áreas brasileiras onde os mapas de suscetibilidade são requeridos é difícil a obtenção de dados com essas características.
Assim, é necessária a utilização de metodologias mais “robustas” que atendam as necessidades de elaboração de mapas de suscetibilidades com os poucos dados disponíveis e, as dificuldades de obtenção de novos dados, com poucos recursos financeiros e humanos e atendendo também ao tipo de mapa de média escala. Dessa forma, o método (ou metodologia) da álgebra de mapas foi escolhido devido a sua praticidade e simplicidade, com resultados bastante confiáveis para a escala do trabalho proposto e já bastante testados por outros autores.
Na elaboração do mapa de suscetibilidade, optou-se por dados extraídos das imagens dos satélites Landsat 7, CBERS 2 (Chine Brazil Resource Satelite) e do radar SRTM com dados da reamostragem originais de 90 metros para 30 metros disponíveis no site do Projeto Topodata. Além disso, foram usadas imagens extraídas do site Google Earth.
Todas essas imagens são de distribuição gratuita via WEB, o que possibilita seu uso por prefeituras com poucos recursos financeiros para investir em imagens de satélite e radar, também sendo possível, a utilização de softwares gratuitos, como o SPRING e o Quantum Gis, no processamento desses dados, tornando todo o processo de elaboração do mapa de suscetibilidade de baixo custo, para as prefeituras e órgãos gestores estaduais.
Com base nos dados do SRTM 30 (SRTM reamostrado para 30 metros), foram gerados e utilizados os mapas de declividade, perfil horizontal e perfil vertical de encostas, o modelo digital de terreno e, o mapa de uso do solo (extraído a partir da análise das imagens de satélite e do
Google Earth).
Além dessas imagens, foram utilizadas também informações provenientes dos mapas geológicos e de solo (CPRM, 2003).
O mapa final de Suscetibilidade da RMR é, de acordo com a classificação de Fell et. al. (2008), caracterizado como um mapa de média escala atendendo a obtenção de informações para elaboração de políticas públicas de planejamento à nível regional, auxiliando na obtenção de dados para subsidiar a construção de grandes obras de Engenharia, ocupação urbana e auxiliando na elaboração de mapas de zoneamento de perigo.
Para a geração do mapa de suscetibilidade foram utilizados, neste trabalho, os mapas de geologia, declividade, solo, perfil vertical e horizontal de encostas, e uso do solo. Cada uma das unidades individualizadas nos mapas foi classificada segundo suas características de suscetibilidade aos deslizamentos, de acordo com valores que variam de 1 (baixa suscetibilidade), 2 (média suscetibilidade) e 3 (alta suscetibilidade).
Depois da inclusão da coluna INDEX com os respectivos valores para cada atributo dos mapas, esses arquivos foram transformados para o formato grid, para que fosse possível seu processamento pelo ArcMap 10.2.
No caso dos mapas gerados inicialmente no formato grid, tais como o mapa de declividade, e de perfil de convexidade vertical e horizontal, procedeu-se a uma reamostragem das classes representadas, no comando reclass do Spatial Analyst. Essa reclassificação atribuiu aos intervalos de classificação os valores de 1, 2 ou 3, seguindo o mesmo critério dos demais mapas anteriormente citados.
A partir desse momento, os mapas digitais de geologia, solo, declividade, perfis das encostas e uso e ocupação do solo, foram transformados para o formato grid e então, somados no módulo Spatial Analist do software ArcMap 10.2 (o mesmo procedimento poderia ser efetuado em softwares gratuitos como o Quantum Gis e Spring).
O resultado da soma entre os diversos temas é mostrado como um arquivo raster de formato grid que é, originalmente, classificado em doze classes de suscetibilidade. Esse arquivo foi então reclassificado com base no seu histograma para três classes, de acordo com as seguintes funções estatísticas da extensão Spatial Analyst do ArcMap 10.2 : Intervalo Equivalente, Quantil, Quebra Natural e Intervalo Geométrico.
Nessa reclassificação realizada pelo programa ArcMap, o Desvio Padrão e o Intervalo Definido não foram utilizados por não permitirem a reclassificação em três classes. Todos os intervalos obtidos são relativamente próximos para os limites das classes, independente do método estatístico utilizado conforme exemplo mostrado na tabela 1.
As classes de suscetibilidade foram denominadas como: Baixa Suscetibilidade, Média Suscetibilidade e Alta Suscetibilidade.
Tabela 1. Intervalos de reclassificação de classes de suscetibilidade de acordo com o método estatístico utilizado. Método Classe 1 (Baixa Susc) Classe 2 (Média Susc) Classe 3 (Alta Susc) Intervalo Equivalente 5-9 9-11 11-17 Quantil 5-10 10-12 12-17 Quebra Natural 5-9 9-11 11-17 Intervalo Geométrico 5-11 11-14 14-18
PESO DE CADA FATOR
A RMR não conta com uma ampla bibliografia voltada para o tema suscetibilidade a deslizamentos e nem mesmo com registros confiáveis e georreferenciados de deslizamentos em toda sua área. Mesmo o município de Recife, que já dispõe de um banco de dados, não especifica o tipo e dimensões dos deslizamentos, incluindo todo o tipo de ocorrência na mesma categoria de evento de risco, apenas Torres (2014), apresenta um inventário de deslizamentos consistente para o município de Ipojuca.
Na RMR as cicatrizes de deslizamentos antigos são difíceis de serem visualizadas em produtos de sensoriamento remoto, devido a vários fatores tais como baixa resolução da maioria das imagens de satélites disponíveis para esta escala de trabalho bem como, época de imageamento e cobertura de nuvens. Além do que, a maioria das cicatrizes é resultante de alguma ação antrópica tais como ocupação urbana, agricultura ou obras de infraestrutura e, na maioria dos casos, são rapidamente ocupadas pela vegetação devido ao clima úmido que favorece o desenvolvimento vegetal.
Mais recentemente, imagens do portal Google Earth propiciam imagens de alta resolução espacial. Entretanto, permanece o problema da rápida ocupação da área no entorno da cicatriz no solo e dos patamares formados pelo material deslizado, pela vegetação nativa ou pelos canaviais ou mesmo a reocupação da área pela população, o que esconde rapidamente os sinais desses deslizamentos dificultando um inventário de deslizamentos na área (PFALTZGRAFF, 2007). Algumas áreas, como a parte oeste do município do Cabo de Santo Agostinho, não possuem imagens de alta resolução, sendo essas áreas mostradas em imagens Landsat no portal do
Google Earth.
Naturalmente existem imagens de alta resolução sendo comercializadas, contudo, essa situação não condiz com a realidade econômica da maioria das prefeituras e governos estaduais, clientes alvo desse tipo de trabalho, que precisariam disponibilizar parte de seu orçamento na compra dessas imagens.
Dessa forma, atribuir graus de importância aos diversos fatores utilizados na geração do mapa de suscetibilidade através de geoprocessamento, como o método da álgebra de mapas é bastante difícil.
Adotou-se como primeira hipótese de trabalho que, todos os fatores (temas) possuíam importância semelhante, com variações para cada um dos seus atributos. Assim, o tema geologia é caracterizado por um conjunto de unidades litológicas (aqui chamadas de atributos do mapa), com valores de suscetibilidade aos deslizamentos (INDEX) que variam de 1 (para as unidades de idade quaternária), 2 (para as unidades sedimentares mesozóicas e intrusivas granitóides) e 3 (para a Formação Barreiras e unidades gnáissicas meso e paleoproterozóicas).
No caso do tema uso do solo, foi adotada a premissa de que ocupações urbanas fora da planície e as áreas de solo exposto apresentam a maior suscetibilidade a deslizamentos INDEX 3, as áreas cobertas por canaviais e gramíneas diversas possuem INDEX 2 e, as áreas de matas nativas e os mangues, INDEX 1.
Para a declividade foram adotadas as seguintes classes com seus respectivos valores de INDEX: 0-6 (1), 6-30 (2) e > 30 (3), enquanto as convexas foram classificadas com INDEX 1 (tendem a dispersar as águas das chuvas ao longo do talude), as encostas retilíneas INDEX 2 e as côncavas obtiveram INDEX 3 (tendem a concentrar as águas das chuvas em um único local).
Os limites da declividade (neste caso a inclinação das encostas, foi medida em graus) foram escolhidos com base no limite da inclinação das planícies de inundação da região (6 0) e no ângulo de repouso aproximado dos materiais naturais (em torno de 26 graus), formadores dos solos da região e, o limite legal para construções (30 graus).
RESULTADOS OBTIDOS E USOS E LIMITAÇÕES DO MAPA DE SUSCETIBILIDADE O mapa gerado, denominado Mapa de Suscetibilidade a Deslizamentos da Região Metropolitana do Recife foi classificado, inicialmente, em três classes e, de acordo com cada uma das funções
Muito embora o mapa de suscetibilidade a deslizamentos da RMR tenha muitas utilidades, este também apresenta algumas restrições ao seu uso. Assim, algumas considerações devem ser colocadas. A primeira delas diz respeito à escala de elaboração (1:100.000), que direciona seu uso ao ordenamento e planejamento territorial regional.
O pequeno número de registros documentados dos deslizamentos na RMR (como um todo) tornou necessário que a metodologia de trabalho adotada partisse de dados extraídos da literatura e da experiência dos pesquisadores para gerar o mapa de suscetibilidade a deslizamentos, numa sequência inversa dos mapas produzidos por pesquisadores de outros locais para desenvolver o tema. Nestes, sempre foi possível utilizar deslizamentos (inventariados ou registrados), para ajudar a elaborar e validar o modelo do mapa, o que não foi possível no mapa atual.
Também é preciso atentar para o fato de que esse mapa não é um produto voltado à definição de áreas de risco e sim, com o objetivo de ajudar na visualização, em escala regional, das áreas com características naturais que possam exigir maior atenção e cuidados técnicos para sua ocupação, ou mesmo que aponte para sua não ocupação.
USO PRÁTICO DO MAPA DE SUSCETIBILIDADE
A existência de um Mapa de Suscetibilidade a Deslizamentos possibilita aos administradores e gestores governamentais, informações preciosas para o planejamento e implantação de loteamentos, conjuntos habitacionais, estradas e demais obras de infraestrutura. Além disso, nas regiões ocupadas recentemente é possível ter uma visão geral das áreas mais perigosas e problemáticas, bem como de suas características quanto à suscetibilidade a deslizamentos (tabela 2), auxiliando no direcionamento e otimização dos recursos financeiros disponíveis pelos órgãos públicos.
Na implantação de novos loteamentos, o mapa de suscetibilidade a deslizamentos apresenta utilidade não só na localização, mas também na definição do tamanho (parcelamento) dos lotes, ajudando a indicar as áreas preferenciais para expansão urbana (residencial, industrial, comercial, de serviços e transportes), auxiliando na elaboração dos planos diretores municipais.
Tabela 2: Critérios de Caracterização dos Graus de Suscetibilidade a Deslizamentos para RMR.
Grau de Suscetibilidade a Deslizamentos Descrição
S1 (Baixo)
Declividade (inclinação) baixa 0-60 graus, afloramento de rocha, estruturas geológicas favoráveis, vegetação preservada, baixa densidade de drenagem e encostas com formas convexas e divergentes.
S2 (Médio)
Declividade (inclinação) entre 6 e 300 graus estruturas geológicas menos favoráveis e vegetação menos preservada ou com tipos menos adequados área de solo exposto elevada. Forma de encosta retilíneo-convexas e planares/divergentes.
S3 (Alto)
Declividade (inclinação) > 300 graus , estruturas geológicas menos favoráveis, vegetação pouco preservada e área de solo exposto elevada, Densidade de drenagem muito elevada, forma de encosta côncava.
CONCLUSÕES
No tocante a área ocupada por cada classe de suscetibilidade, foi observado que 31% da RMR esta ocupada por áreas de baixa suscetibilidade aos deslizamentos. A classe de suscetibilidade
média ocupa 37%, enquanto que 32% restante das áreas são consideradas de alta suscetibilidade, o que configura uma situação de constante monitoramento.
Ainda durante o desenvolvimento do trabalho foi possível observar, pela análise das imagens do
Google Earth, que houve uma expansão de aproximadamente 38% da área urbana registrada no
trabalho realizado por Pfaltzgraff (2007), incluindo, sobretudo, áreas suscetíveis a movimentos de massa e erosão, e assim, afigura-se como imperiosa a execução de atualizações periódicas deste tipo de carta, devido à acelerada dinâmica espacial e econômica da região.
REFERÊNCIAS
FELL, R. et al. (2008). “Guidelines for landslide susceptibility, hazard and risk zoning for land-use
planning”. Engineering Geology, v. 102, p. 83-111.
PFALTZGRAFF, P. A. dos S. (2007) “Mapa de suscetibilidade a deslizamento da Região
Metropolitana de Recife”, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Geociências,
Universidade Federal de Pernambuco, 120p.
PFALZGRAFF, P. A. dos S. et al. (2003). “Sistema de Informações Geoambientais da região
metropolitana do Recife”. Sistema Informações Georreferenciadas - SIG. Escala 1:100.000.
Recife: CPRM. 119p.
POIRAUD, A. (2014) “Landslide susceptibility–certainty mapping by a multi-method approach: A
case study in the Tertiary basin of Puy-en-Velay (Massif central, France)”.Geomorphology,
Elsevier, v.216, p.208-224.
TORRES, F. S. de M. (2014). “Carta de suscetibilidade a movimentos de massa e erosão do
Município de Ipojuca – PE”, Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em
