estudo do processo erosivo em encostas ocupadas · processos de erosão por impacto das gotas de...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DOUTORADO EM ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO DO PROCESSO EROSIVO EM ENCOSTAS OCUPADAS
Autor: Frankslale Fabian Diniz de Andrade Meira
Orientador: Roberto Quental Coutinho
Co-orientador: José Ramon Barros Cantalice
Recife, dezembro de 2008
M514e Meira, Frankslale Fabian Diniz de Andrade Estudo do processo erosivo em encostas ocupadas /
Frankslale Fabian Diniz de Andrade Meira. – Recife: O Autor, 2008.
xl, 474 f.; il., gráfs., tabs.
Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2008.
Inclui Referências Bibliográficas e Anexos.
1. Engenharia Civil. 2. Erosão Hídrica. 3. Erosão Urbana. 4. Erodibilidade. 5. Formação de Barreiras. I. Título.
UFPE 624 CDD (22. ed.) BCTG/2010-070
i
ii
DEDICATÓRIA
O presente trabalho é dedicado a toda
minha família, aos meus pais Francisco Ribeiro Meira e Eulália de Andrade Meira pela alegria de ser seu filho, os quais sempre
acreditaram no meu empenho e que, com
sacrifício, deram-me uma boa formação. Aos
meus irmãos Fabiano, Fabíola, Diniz e Kimque me apoiaram nos momentos difíceis de
minha vida. A minha esposa Berlanya pela
compreensão dos dias distantes e o apóio
para que eu conseguisse realizar este sonho
e ao meu recém nascido filho Dimitri que vem
dando seus primeiros passos.
iii
O ser humano se engrandece no exato grau em que trabalha para o bem-estar do seu semelhante.
Gandhi
iv
AGRADECIMENTOS
Todas as nossas vitórias e conquistas resultam não só do nosso esforço,
mas também da colaboração de outras pessoas. Por isso, agradeço em
primeiro lugar a Deus, Jesus Cristo e Nossa Senhora (a santíssima trindade)
por ter me guiado espiritualmente nesta caminhada de crescimento pessoal e
profissional. E mesmo sabendo que posso correr o risco de ser indelicado e
injusto para com alguém, prefiro aceita-lo e externar publicamente meus
agradecimentos às seguintes pessoas e instituições.
Aos meus pais Francisco e Eulália, agradeço a vida e o amor que a mim
dedicaram, por terem me dado a vida e me ensinado a vivê-la com dignidade,
por plantarem em meu coração a forca de vencer, por iluminarem os caminhos
obscuros com dedicação e amor para que eu os trilhassem sem medo e cheio
de esperança, que sempre me apoiaram e se orgulharam de minhas
conquistas.
Aos meus irmãos e irmã que nas horas certas, estavam sempre com as
mãos estendidas para me ajudar e pela suas companhias ao longo de minha
existência.
Ao Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil da Universidade
Federal de Pernambuco - UFPE, pela oportunidade de participar de seu
programa de doutorado, prestigiando-me com a vaga no curso e utilização de
suas instalações para a pesquisa.
Ao orientador deste trabalho, D. Sc. Roberto Quental Coutinho, pela
oportunidade de participar de seu grupo de alunos, pelos conhecimentos e
experiências, pela qualidade da orientação, que durante o desenvolvimento
dessa tese, demonstrou que além de ser um grande orientador é também um
excelente amigo. Enfim, a todas as qualidades desse profissional que me
serviram como exemplo de um pesquisador incansável e plenamente
empenhado em seu trabalho.
v
Ao Co-orientador D.Sc. José Ramon de Barros Cantalice, pelo empenho,
pela prestatividade, pela confiança, pela paciência, pela amizade e pelo
respeito demonstrado ao logo da tese, contribuindo assim para o sucesso da
mesma.
A Co-orientadora Dra. Margareth Mascarenhas Alheiros, pela
disponibilidade, pelas complementações firmes e essenciais, pelo apoio, pela
compreensão, dedicação e pela confiança depositada.
A Dra. Kalinny Patrícia Vaz Lafayette, pelas complementações firmes e
essenciais.
Aos estimados professores do curso de Pós-Graduação em Engenharia
Civil da Área de Geotecnia: Silvio Romero de Mello Ferreira; José Maria
Justino, Washigton da Silva Amorim, pelos ensinamentos, orientações,
contribuições e amizade ao longo do curso.
Ao Rogério (UFRPE) pela grande ajuda na determinação dos
parâmetros da chuva simulada.
Ao funcionário Anacleto (UFRPE), pela ajuda em alguns ensaios de
laboratório.
Agradeço aos bolsistas: João Raphael, Ulisses e Tiago pela amizade,
pelas horas de empenho, ajudando na realização dos ensaios de campo e
laboratório.
Aos amigos que fazem e os que fizeram parte do Grupo GEGEP: Ana
Patrícia, Rafael, Ricardo, Fábio, Lucas, Everaldo, Joãozinho, Kalinny, Marília,
Karina, Isabella pelo apoio e amizade.
vi
A todos os meus amigos em especial a: Willian, Gerson, Henrique,
Mário, Igor, Juliana, Bruno, Eduardo pela amizade, apoio e incentivo nessa
luta.
Aos funcionários do Laboratório de Solos e Instrumentação da UFPE,
pela convivência e amizade: Laudenice, Andréia, Vânia, Francisco, Leo, e peço
licença para nomear em especial três profissionais que foram de uma
importância impar na condução dos trabalhos:
Severino (biu): pela amizade e ajuda imprescindível na execução dos
trabalhos de laboratório;
Antônio Brito: pela amizade e contribuição marcante na colaboração
dos ensaios;
João Telles: pela amizade e pela força no inicio do curso.
Ao Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico
(CNPq), e ao projeto PRONEX/CNPq/FACEP na qual essa tese está inserida,
pelo apoio financeiro e por investir na formação e prover condições para o
crescimento dessa pesquisa.
A Defesa Civil do Recife – CODECIR, através da diretora geral, Nina
Celeste, e a todos os seus funcionários, pelo apoio durante as diversas
conversas com os moradores para o consentimento da pesquisa no local. Bem
como, nos momentos difíceis dos desentendimentos com esses.
Finalizo, agradecendo sinceramente aos que fizeram parte da vivência
do meu Doutorado, que compartilharam comigo momentos realmente
inesquecíveis, e a todos àqueles que direta ou indiretamente foram
responsáveis pela realização desta tese.
vii
RESUMO
Nas áreas urbanas das capitais nordestinas, a exemplo de Recife, é muito
freqüente a ocupação informal sob a forma de assentamentos precários sobre os solos da
Formação Barreiras, que são sedimentos não consolidados, depositados no final do
período Terciário. Esses sedimentos caracterizados por fácies fluviais e de leque aluvial de
granulometria diferenciada e associados a relevos tabulares a colinosos de altura variável,
apresentam alta suscetibilidade à erosão, com formação de voçorocas urbanas de grandes
dimensões, razão pela qual constituem terrenos urbanos de baixo valor imobiliário,
estimulando as invasões. Essa tese de doutorado da UFPE faz parte do Projeto Pronex –
CNPq/FACEPE com apoios da UFRPE e Prefeitura de Recife e tem como objetivo
acompanhar o comportamento dos fenômenos de erosão em um campo experimental com
ocupação urbana, sobre a Formação Barreiras, localizado na cidade do Recife, Bairro do
Ibura, na localidade de Três Carneiros. Para a interpretação dos mecanismos naturais e
antrópicos envolvidos na fenomenologia da erodibilidade desses taludes, foi realizada
extensa campanha de investigação geotécnica de campo e de laboratório incluindo:
condutividade hidráulica com o permeâmetro Guelph, perfis de umidade, caracterização
física, química e mineralógica, sucção, compressibilidade, resistência ao cisalhamento
direto convencional e com sucção controlada. A análise da erodibilidade em campo foi
avaliada por meio de uma unidade de monitoramento para coleta de solo e água
proveniente da encosta, provocado pelas chuvas naturais. Além do monitoramento foram
realizados experimentos através de instalações de parcelas, para determinação da perda
de solo pelo escoamento provocado por chuvas simuladas. Os ensaios em laboratório
foram realizados por meio do ensaio de Inderbitzen, Inderbitzen modificado, Metodologia
MCT, ensaio de desagregação, Pinhole, crumb test, análise química total e da água
intersticial e análise mineralógica. A análise conjunta dos resultados permitiu identificar,
que os mecanismos de evolução atuam de forma complexa, devido à interação entre os
processos de erosão por impacto das gotas de chuva, fluxo superficial e atividades
antrópicas. Através dos vários critérios utilizados na literatura foi verificado que as
camadas superficiais, formadas por solos da Formação Barreiras são bastante
susceptíveis ao processo erosivo. Através do conhecimento técnico do processo de erosão
nas áreas ocupadas, onde os fatores causais do processo de erosão têm origem em parte
nas atividades antrópicas, será possível construir modelos mais realistas dos desastres
associados a esses processos, aumentando a eficiência das medidas não estruturais e
estruturais, evitando tragédias e perdas materiais e fornecendo instrumentos de regulação
para coibir as ocupações desordenadas.
PALAVRAS-CHAVE: Erosão Urbana, Erodibilidade, Formação Barreiras.
viii
ABSTRACT
In the urban areas of Brazilians northeaster’s capitals, example of Recife is very
frequent the informal occupation in the form of precarious nesting on soils of Geological
Formation named “Barreiras Formation”, that are sediments not consolidated, deposited in
the end of the Tertiary period. These sediments characterized of fluvial fácies and alluvial
fan of differentiated granulometry and associated to tabular relives to inclined of variable
height, present high susceptibility to the erosion, with formation of great dimensions urban
gullies, reason for which constitute urban lands of low real estate value, stimulating the
invasions. This doctored thesis of the UFPE is part of the Project Pronex - CNPq/FACEPE
with supports of the Universidade Federal Rural of Pernambuco and prefecture of Recife
and has as objective to follow the behavior of the erosion phenomenon in a urban in an
experimental field with urban occupation, on the Formation Barriers, located in the city of
Recife, Quarter of the Ibura, in the locality of Três Carneiros. For the interpretation of
involved the natural and entropic mechanisms in the phenomenology of the erodibility of
these slopes, extensive campaign of geotechnical inquiry of field and laboratory was
carried through including: hydraulic conducty with permeameter Guelph, profiles of
humidity, physical, chemical and mineralogical characterization, suction, compressibility,
direct conventional shear strength and with controlled suction. The analysis of the
erodibility in field was evaluated by means of a unit of monitoramento for ground collection
and water proceeding from the hillside, provoked for natural rains. Beyond the monitoring
experiments through installations of parcels had been carried through, for determination of
the loss of ground for the draining provoked for simulated rains. The assays in laboratory
had been carried through by means of the assay of Inderbitzen, modified Inderbitzen,
Methodology MCT, assay of desegregation, Pinhole, crumb test, total chemical analysis
and of the interstitial water and mineralogical analysis. The joint analysis of the results
allowed to identify, that the evolution mechanisms act of complex form, due to interaction
enter the processes of erosion for impact of the rain drops, superficial flow and anthropic
activities. Through some criteria used in literature it was verified that the superficial layers,
formed for ground of the Formation Barriers are sufficiently susceptibility to the erosive
process. Through the knowledge technician of the process of erosion in the busy areas,
where the causal factors of the erosion process have origin in part in the anthropic
activities, it will be possible to construct to more realistic models of the disasters associates
to these processes, increasing the efficiency of the not structural and structural measures,
preventing material tragedies and losses and supplying regulation instruments to restrain
the disordered occupations.
KEY-WORDS: Urban Erosion, Erodibility, Barreiras Formation.
ix
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO.................................................................... 1
1.1 Importância do tema............................................................................... 1
1.2 Justificativa............................................................................................. 9
1.3 Objetivos................................................................................................ 10
1.3.1 Geral.................................................................................................... 10
1.3.2 Específicos.......................................................................................... 10
1.4 Estrutura da tese.................................................................................... 11
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA – EROSÃO URBANA.......... 142.1 Generalidade......................................................................................... 14
2.2 O conceito de erosão............................................................................. 14
2.2.1 Mecanismos da erosão do solo.......................................................... 16
2.2.2 Desagregação e transporte do Solo.................................................. 16
2.2.3 Efeito das gotas de chuva................................................................. 17
2.2.4 Efeito do escoamento superficial....................................................... 23
2.2.6 Classificação dos processos erosivos............................................... 29
2.2.7 Fatores condicionantes que influenciam o processo de erosão....... 31
2.2.7.1 Condicionantes ativos..................................................................... 32
2.2.7.1.1 Fatores climáticos........................................................................ 32
2.2.7.1.1.1 Balanço hídrico......................................................................... 32
2.2.7.1.1.2 Chuva......................................................................................... 33
2.2.7.1.2 Ação antrópica............................................................................. 34
2.2.7.2 Condicionantes passivos................................................................ 36
2.2.7.2.1 Topografia.................................................................................... 36
2.2.7.2.2 Tipo de solo................................................................................. 37
2.2.7.2.3 Cobertura vegetal......................................................................... 38
2.3 A Formação Barreiras e a erosão nas áreas de encostas ocupadas
de Recife......................... ............................................................................ 44
2.3. A Formação Barreiras.......................................................................... 44
2.3.1 Fácies da Formação Barreiras............................................................ 48
x
2.3.2 Ocupações das áreas de encostas..................................................... 50
2.4 Avaliação da erodibilidade.................................................................... 60
2.4.1 Monitoramento de erosões e quantificação das erosões .................. 61
2.4.1.1 Estações experimentais................................................................... 61
2.4.1.2 Estacas para monitoramento de evolução de voçorocas................. 66
2.4.1.3 Pinos para monitoramento de evolução de erosões em lençol........ 67
2.4.2 Experimentos para avaliações das erosões........................................ 68
2.4.2.1 Experimentos de campo................................................................... 68
2.4.2.1.1 Erodibilidade em sulcos............................................................ 68
2.4.2.1.2 Bandejas de salpicamento............................................................ 69
2.4.2.1.3 Ensaio de chuva simulada............................................................ 70
2.4.3 Experimentos de laboratório............................................................... 74
2.4.3.1 Critério de erodibilidde pela Metodologia MCT............................... 74
2.4.3.1.1 Ensaio de infiltrabilidade.......................................................... 74
2.4.3.1.2 Ensaio de erodibilidade específica.............................................. 75
2.4.3.2 Ensaio de suscetibilidade (LNEC e SCS).................................. 78
2.4.3.3 Ensaio de inderbitzen....................................................................... 81
2.4.3.4 Ensaio de inderbitzen modificado................................................... 84
2.4.3.5 Ensaio de pinhole (ou de Furo de Agulha)..................................... 86
2.4.3.6 Ensaio de desagregação “slaking test”........................................... 89
2.4.3.7 Ensaio de dispersão rápida (Crumb test)...................................... 90
2.4.3.8 Analise química da água intersticial do solo................................. 92
2.5 Recuperação das áreas urbanas degradadas..................................... 93
2.5.1 Investigação....................................................................................... 97
2.5.2 Direcionamento das águas servidas e pluviais (drenagem
superficial).................................................................................................... 97
2.5.3 Retaludamento................................................................................... 99
2.5.4 Obras de proteção superficial de taludes e de contenção.............. 103
2.5.5 Obras de proteção com materiais naturais (Gramíneas)................... 105
2.5.6 Obras de proteção com materiais artificiais....................................... 107
2.5.7 O uso dos geossintéticos................................................................... 110
2.5.8 O uso da bioengenharia...................................................................... 113
2.5.8 Obras de contenção na RMR............................................................. 114
xi
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA E GEOTÉCNICA....... 120
3.1 Generalidades....................................................................................... 120
3.1.1 Localização......................................................................................... 120
3.2.2 Aspectos geológicos .......................................................................... 124
3.2.3 Aspectos geomorfológicos................................................................. 126
3.2.4 Aspectos pedológicos......................................................................... 128
3.2.5 Aspectos fitogeográficos................................................................... 130
3.2.6 Aspectos climáticos............................................................................ 137
3.2.7 Aspectos físicos da área de estudo.................................................... 140
3.2.7.1 Disposição dos lixos e águas servidas............................................. 140
CAPITULO 4 – CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO DE CAMPO E DE LABORATÓRIO.......................................................................................... 148
4.1 Generalidade.......................................................................................... 148
4.2 Atividade de Campo............................................................................... 150
4.2.1 Topografia do local da pesquisa......................................................... 152
4.2.2 Investigação geotécnica...................................................................... 153
4.2.2.1 Sondagens e perfis de umidade...................................................... 153
4.2.2.2 Amostragerm ................................................................................... 154
4.2.3 Monitoramento sob chuva natural.................................................... 158
4.2.3.1 Delimitação da area de estudos....................................................... 158
4.2.3.2 Construção das unidades de estudos.............................................. 159
4.2.3.3 Determinação das taxas de perdas de solo..................................... 163
4.2.4 Experimento sob chuva simulada....................................................... 164
4.2.5.3 Ensaios de condutividade hidráulica Guelph.................................. 167
4.3 Atividades de laboratório........................................................................ 170
4.3.1 Ensaios de caracterização do solo..................................................... 170
4.3.2 Ensaios de caracterização pela metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical)................................................................................. 1724.3.2.1 Ensaio de compactação Mini-MCV.................................................. 174
4.3.2.2 Ensaio de perda de massa por imersão........................................... 177
4.3.3 Ensaios de caracterização química................................................... 180
xii
4.3.3.1 Analise química da fração terra fina................................................. 181
4.3.3.2 Análise química dos elementos presentes na fração < 0,42mm...... 181
4.3.4 Ensaio de caracterização mineralógica.............................................. 182
4.3.4.1 Fração areia..................................................................................... 182
4.3.4.2 Fração silte e argila.......................................................................... 182
4.3.4 Ensaio de caracterização microestrutural........................................... 183
4.3.4.1 Coleta e análise da água.................................................................. 184
4.3.4.2 Pontos de amostragem da água...................................................... 185
4.3.4.2.1 Análise física, química e microbiológica da água servida............. 185
4.3.4.2.2 Análise química da água intersticial do solo................................. 186
4.3.5 Curva característica do solo.............................................................. 188
4.3.5.1 Método do papel filtro....................................................................... 188
4.3.5.2 Câmara de pressão de Richards...................................................... 189
4.3.5.3 Funil de Haineis................................................................................ 190
4.3.6 Ensaios geotécnicos........................................................................... 191
4.3.6.1 Ensaios de resistência ao cisalhamento direto convencional......... 191
4.3.6.2 Ensaios de adensamento................................................................. 193
4.3.6.3 Ensaios de condutividade hidráulica................................................ 195
4.3.6.3.1 Ensaio condutividade hidráulica com amostra saturadas............. 195
4.3.7 Ensaios para Avaliação da Erodibilidade............................................ 198
4.3.7.1 Ensaios pelo critérios de erodibilidade MCT.................................... 199
4.3.7.1.1 Ensaios de Infiltrabilidade............................................................. 199
4.3.7.1.2 Ensaios de erodibilidade específica.............................................. 201
4.3.7.2 Ensaio de suscetibilidade à erosão............................................ 202
4.3.7.3 Ensaio de Inderbitzen....................................................................... 205
4.3.7.4 Ensaio de Inderbitzen modificado.................................................... 208
4.3.7.5 Ensaios de Torrão (Crumb Test)...................................................... 210
4.3.7.6 Ensaios de Pinhole (de Furo de Agulha).......................................... 213
4.3.7.7 Ensaios de Desagregação (“slaking test”)....................................... 218
4.3.7.8 Ensaios de estabilidade de agregado pelo método de peneiramento múltiplo.................................................................................. 220
xiii
CAPÍTULO 5 – APRESENTAÇAO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – CARACTERIZAÇÃO GEOTECNICA........................................................... 224
5.1 Introdução.............................................................................................. 224
5.2 Investigação geotécnica de campo...................................................... 224
5.2.1 Sondagem de simples reconhecimento.............................................. 224
5.2.2 Perfis de umidade............................................................................... 230
5.2.3 Ensaios de condutividade hidráulica Guelph..................................... 232
5.3 Investigação geotécnica de laboratório................................................ 235
5.3.1 Granulometria, limites de Atterberg e classificação SUCS............... 235
5.4 Índices físicos........................................................................................ 241
5.5 Propriedades hidráulicas do solo.......................................................... 243
5.5.1 Ensaio de permeabilidade................................................................... 243
5.5.2 Curva de retenção dos solos........................................................... 247
5.6 Análise da compressibilidade................................................................ 253
5.7 Ensaio de cisalhamento direto.............................................................. 258
5.8 Ensaio de cisalhamento direto com sucção controlada........................ 266
5.9 Análise química..................................................................................... 272
5.9.1 Análise química dos solos.................................................................. 272
5.9.1.1 Análise química da fração terra fina................................................. 273
5.9.1.2 Análise química para os elementos maiores (óxidos na fração de
solo total)...................................................................................... 277
5.9.1.3 Análise química da água.................................................................. 279
5.9.1.3.1 Coleta de da água para verificação da vazão e análise química 279
5.10 Análise mineralógica do solo............................................................... 282
5.10.1 Fração areia...................................................................................... 282
5.11 Análise difratométricas das amostras................................................. 284
5.12 Análise microestrutural do solo............................................................ 294
5.13 Análise pela metodologia MCT............................................................ 299
5.14 Síntese comparativa dos ensaios....................................................... 302
xiv
CAPÍTULO 6 – APRESENTAÇAO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVALIAÇÃO DA ERODIBILIDADE........................................................... 306
6.1 Generalidades................................................................................... 306
6.2 Constatações na área após eventos pluviométricos............................. 306
6.3 Experimentos de campo............................................................... 320
6.3.1 Experimento sob chuva natural........................................................ 320
6.3.2 Experimento sob chuva simulada..................................................... 320
6.4 Experimentos de laboratório......................................................... 340
6.4.1 Ensaio pelo critério de erodibilidade MCT....................................... 341
6.4.1.1 Ensaio de infiltrabilidade................................................................ 342
6.4.1.2 Ensaio de erodibilidade específica................................................. 345
6.4.2 Análise química da água intersticial do solo.................................. 348
6.4.3 Análise de suscetibilidade à erosão............................................. 350
6.4.4 Ensaio de Inderbitzen........................................................................ 352
6.4.5 Ensaio de Inderbitzen modificado..................................................... 361
6.4.6 Ensaio de dispersão rápida (Crumb Test)....................................... 365
6.4.7 Ensaio de furo de agulha (Pinhole Test)......................................... 370
6.4.8 Ensaio de desagregação.................................................................. 375
6.4.9 Critério baseado na estabilidade de agregados.............................. 386
6.5. Síntese dos ensaios.................................................................. 387
6.6 Possíveis soluções para contenção do processo erosivo na área....... 394
CAPÍTULO 7 – CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS................................................................................................ 398
7.1 Características da área de estudo......................................................... 398
7.2 Caracterização geotécnica de campo.................................................... 399
7.3 Caracterização geotécnica de laboratório.............................................. 400
7.3.1 Granulometria e condutividade hidráulica........................................... 400
7.3.2 Análise química................................................................................... 400
7.3.3 Análise mineralógica........................................................................... 402
7.3.4 Curvas características......................................................................... 403
xv
7.3.5 Compressibilidade e resistência ao cisalhamento.............................. 403
7.4 Avaliação da erodibilidade..................................................................... 404
7.4.1 Avaliação de campo............................................................................ 405
7.4.2 Avaliação de laboratório...................................................................... 406
7.5 Ensaios propostos para avaliação da erodibilidade............................... 407
7.6 Sugestões para futuras pesquisas......................................................... 408
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 410
ANEXO A – Perfis, Composições e curvas Granulométricas............... 440
ANEXO B – Ensaio sob chuva simulada................................................. 460
ANEXO C – Precipitações Pluviométricas da Área de Estudo, Mapa topográfico e Desenho da área de estudo............................................... 470
xvi
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
Figura 1.1 Voçoroca localizada no bairro do Ibura. ............................. 1
Figura 1.2 Expansão da mancha urbana e tendências de crescimento
da ocupação do solo (FIDEM, 2006)............................... 3
Figura 1.3 Ocupação desordenada – Ibura – Recife/PE....................... 4
Figura 1.4 Ocupação desordenada – Rua São João / Ibura –
Recife/PE............................................................................. 5
Figura 1.5 Águas servidas lançadas nas encostas (Camaragibe-PE).. 6
Figura 1.6 Resíduos e águas servidas lançados diretamente no solo
(bairro três carneiros)................................................... 6
Figura 1.7 Verticalização em áreas de morro Camaragibe-córrego da
andorinha........................................................................ 7
Figura 1.8 Utilização de Biomanta......................................................... 8
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE EROSÃO
Figura 2.1 Efeito da capilaridade e/ou sucção na desagregação do
solo (CAMAPUM DE CARVALHO et al., 2001)................... 16
Figura 2.2 Superfície protegida (COUTINHO et al, 1999).................. 18
Figura 2.3 Superfície desprotegida...................................................... 18
Figura 2.4 Impacto de uma gota de chuva sobre o solo (In: LENS e
AMARAL (1987). Foto de ROBEY, do Naval Research
Lab. (EUA)).......................................................................... 19
Figura 2.5 Distribuição das gotas em uma chuva - LOWS &
PARSONS (1943)................................................................ 20
Figura 2.6 Distribuição das gotas em uma chuva Natural -
WISCHMEIR e SMITH (1958).............................................. 22
Figura 2.7 Velocidades terminais de gotas de chuva de diferentes
diâmetros no ar WISCHMEIR e SMITH (1958).................... 22
Figura 2.8 Infiltração e escoamento...................................................... 26
xvii
Figura 2.9 Esquematização do processo de erosão hídrica
KARMANN (2000)................................................................ 31
Figura 2.10 Ciclo hidrológico, ARAÚJO et al. (2005)............................. 32
Figura 2.11 O papel da cobertura vegetal (PRANDINI et al.,
1976).................................................................................... 40
Figura 2.12 A influência da declividade na cobertura vegetal e na
erosão Depto. de Minas e Energia / Austrália, (1996)......... 41
Figura 2.13 Proposta de categorias para erosão para solos e rochas
baseada na velocidade (BRIAUD, 2008)............................. 43
Figura 2.14 Proposta de categorias para erosão para solos e rochas
baseada na tensão de cisalhamento (BRIAUD, 2008)............ 43
Figura 2.15 Fáceis da Formação Barreiras - (A) fácies de leques
aluviais; (B) fácies fluvial entrelaçada; (C) fácies flúvio-
lagunar (ALHEIROS e FERREIRA, 1991)............................ 48
Figura 2.16 Voçoroca na UR 2 – Rua Dulce Chacon – Ibura.................. 50
Figura 2.17 Evolução urbana da RMR BRYON (1994) apud
ALHEIROS (1998)................................................................ 53
Figura 2.18 Ocupação desordenada por invasões localizado no bairro
do Ibura - Rua Sonho Real – localidade 27 de Novembro... 56
Figura 2.19 Corte vertical na encosta (ocupação desordenada) - Rua
Epitácio Holanda – Localidade Três Carneiros.................... 57
Figura 2.20 Assoreamento do canal da Lagoa Encantada – Ibura......... 58
Figura 2.21 Ruptura das paredes do canal da Lagoa Encantada –
Ibura..................................................................................... 58
Figura 2.22 Esquema de coleta de sedimentos na parcela de
monitoramento (SANTOS et al., 2002)................................ 62
Figura 2.23 Esquema das parcelas para estudo de perdas de solo sob
diferentes formas de cultivo MENDES (2006)...................... 63
Figura 2.24 Perda de solo sob o cultivo de milho (a), feijão-vagem (b),
feijão (c), inhame (d), banana (e), pousio (f) e sem cultivo
(g) (MENDES, 2006)............................................................ 64
Figura 2.25 Estudo da erodibilidade superficial e subsuperficial
(GUERRA, 2005).................................................................. 64
xviii
Figura 2.26 Estações experimentais na micro-bacia do córrego
Pantaninho Romaria – GO (ROCHA e BACCARO, 2004)... 65
Figura 2.27 Ville de Paris, SILVA (2005)................................................. 66
Figura 2.28 Disposição de pluviômetros de garrafa pet, MENDES
(2006)................................................................................... 66
Figura 2.29 Tanques para coleta de solo e água (SANTOS et al, 2007) 66
Figura 2.30 Coleta de solo e água (MENDES, 2006).............................. 66
Figura 2.31 Monitoramento de voçoroca (GUERRA, 2002).................... 67
Figura 2.32 Monitoramento de voçoroca (ROCHA et al., 2005).............. 67
Figura 2.33 Esquema da disposição de um pino de erosão (GUERRA,
2005).................................................................................... 68
Figura 2.34 Parcela com sulco em solo consolidado, antes do experimento
(a); durante o experimento (b) (LAFAYETTE, 2006)................... 69
Figura 2.35 Bandeja de salpicamento (GUERRA, 2005)........................ 70
Figura 2.36 Canais de terra utilizados nas experiências (retangular
grande, circular, convergente/divergente e retangular
pequeno) (PEDROSO DE LIMA, 2006)............................... 72
Figura 2.37 Descrição da construção e principio de funcionamento do
simulador de chuva (RIBEIRO et al, 2007).......................... 73
Figura 2.38 Simulador de chuvas (PEDROSO DE LIMA, 2006)............. 73
Figura 2.39 Experimento (GUERRA, 2002)............................................ 73
Figura 2.40 Curva típica Lxt1/2 e elementos para estimativa do
coeficiente de sorção (s), no ensaio de infiltrabilidade da
Metodologia MCT................................................................. 75
Figura 2.41 Amostra preparada para o ensaio de erodibilidade
específica (a); execução do ensaio (b) – Metodologia MCT
(LAFAYETTE, 2006)............................................................ 76
Figura 2.42 Critério de erodibilidade baseado na metodologia MCT...... 76
Figura 2.43 Classificação de acordo com a metodologia MCT
(VERTAMATTI e ARAÚJO, 1998)........................................ 77
Figura 2.44 Perspectiva do aparelho de Inderbitzen (FERREIRA,
1981).................................................................................... 82
Figura 2.45 Resultado dos ensaios de Inderbitzen (SANTOS e
xix
CAMAPUM DE CARVALHO, 1998)..................................... 83
Figura 2.46 Ensaio de erodibilidade, sem e com cobertura vegetal
(FALCÃO NEVES et al. 2006).............................................. 84
Figura 2.47 Ensaio de Inderbitzen modificado por CHAMECKI (2002) e
HEIDERMANN et al (2007) respectivamente....................... 85
Figura 2.48 Modelo esquemático de ensaio de Pinhole, SHERARD et
al. (1976a)............................................................................ 87
Figura 2.49 Comportamento das amostras no ensaio de Pinhole,
SANTOS et al. (1998).......................................................... 88
Figura 2.50 Graus de Dispersividade do Ensaio de Dispersão Rápida
(NBR 13601/96)................................................................... 92
Figura 2.51 Erosão em área desmatada para loteamento...................... 94
Figura 2.52 Falta de Manutenção BR-101.............................................. 96
Figura 2.53 Direcionamento das águas................................................... 98
Figura 2.54 Captação das águas............................................................ 98
Figura 2.55 Captação de água ............................................................... 99
Figura 2.56 Disciplinamento das águas.................................................. 99
Figura 2.57 Escadaria com drenagem lateral.......................................... 99
Figura 2.58 Retaludamento por cortes – Horto de Doi Irmãos –
COUTINHO et al. (1999).................................................... 101
Figura 2.59 Retaludamento (COUTINHO et al. 1999)............................. 101
Figura 2.60 Compactação mecânica (COUTINHO et al., 1999)............. 102
Figura 2.61 Exemplos de retaludamento por aterros.............................. 103
Figura 2.62 Utilização de gramíneas como proteção superficial no
municipio de camaragibe SANTANA (2006)....................... 105
Figura 2.63 Montagem das placas de grama (COUTINHO et al., 1999). 106
Figura 2.64 Revegetação (COUTINHO et al., 1999)............................ 106
Figura 2.65 Espécies de gramíneas e leguminosas, mostrando a
arquitetura das raízes e parte aérea das plantas
(DEFLOR, 2008).................................................................. 107
Figura 2.66 Impermeabilização com cimentado ALHEIROS et. al
(2003)................................................................................... 108
Figura 2.67 Impermeabilização com tela argamassada, Recife.............. 108
xx
Figura 2.68 Proteção com pedra rachão, SANTANA (2006)................... 109
Figura 2.69 Impermeabilização asfáltica................................................. 109
Figura 2.70 Impermeabilização com lonas plásticas Ibura...................... 110
Figura 2.71 Impermeabilização com “Cal Jet”......................................... 110
Figura 2.72 Tipos de Geomantas (a) e (b) e Geocélula (c) (DEFLOR,
2008).................................................................................... 112
Figura 2.73 Tratamento com biomanta (BR-101 - Norte)........................ 113
Figura 2.74 Tratamento com biomanta, DEFLOR (2008)....................... 113
Figura 2.75 Controle de Erosão com Técnicas de Engenharia
Naturalística (VERTICAL GREEN, 1999)............................. 114
Figura 2.76 Muro de arrimo em pedra rachão. São Lourenço da Mata.
SANTANA (2006)................................................................. 117
Figura 2.77 Muro de arrimo em solo-cimento ensacado Araçoiaba–PE. 117
Figura 2.78 Controle de erosão com uso de solo-cimento ensacado 118
Figura 2.79 Controle de erosão com técnicas de revegetação com
gramíneas.................................................................. 118
Figura 2.80 Muro de arrimo em gabião............................................ 119
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERALDA ÁREA DE ESTUDO
Figura 3.1 Mapa da Região Político-Administrativa 6 - Sul
(VASCONCELOS e BEZERRA, 2000)................................. 121
Figura 3.2 Mapa de localização da área de estudo............................... 123
Figura 3.3 Imagem satélite da área de estudo..................................... 125
Figura 3.4 Mapa geológico da RMR (ALHEIROS, 1998)...................... 131
Figura 3.5 Vegetação da área de estudo.............................................. 133
Figura 3.6 Rala vegetação rasteira em época de chuva....................... 133
Figura 3.7 Escassez de vegetação em época de chuva....................... 133
Figura 3.8 Mapa de ocupação do solo (Ibura localidade Três
Carneiros.............................................................................. 135
Figura 3.9 Mapa de altimetria apresentando o local da pesquisa........ 134
Figura 3.10 Mapa de declividade do local da pesquisa........................... 136
xxi
Figura 3.11 Mapa de Isoietas da RMR (ALHEIROS, 1998).................... 137
Figura 3.12 Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses
(janeiro a dezembro / 2005) versus o número de dias com
chuva (Fonte: INMET).......................................................... 138
Figura 3.13 Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses
(janeiro a dezembro / 2006) versus o número de dias com
chuva (Fonte: INMET).......................................................... 139
Figura 3.14 Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses
(janeiro a dezembro / 2007) versus o número de dias com
chuva (Fonte: INMET).......................................................... 139
Figura 3.15 Deposição do lixo................................................................. 141
Figura 3.16 Lixo que desce com a enxurrada proveniente da encosta... 141
Figura 3.17 Deposição da água servida.................................................. 142
Figura 3.18 Deposição das águas servidas diretamente no solo............ 143
Figura 3.19 Passagem dos moradores................................................... 144
Figura 3.20 Escadaria com degraus não revestidos com inicio de
desgaste devido a erosão.................................................... 144
CAPITULO 4 – CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO DE CAMPO E LABORATÓRIO
Figura 4.1 Área a ser estudada............................................................. 150
Figura 4.2 Carta de Nucleação da Localização – Agência
CONDEPE/FIDEM............................................................... 151
Figura 4.3 Topografia da área de Estudo.............................................. 152
Figura 4.4 Esboço tridimensional da área............................................. 153
Figura 4.5 Croqui de localização das trincheiras de retirada dos
blocos................................................................................... 154
Figura 4.6 Ensaio de SPT (Standard Penetration Test)........................ 154
Figura 4.7 Coleta de solo para caracterização...................................... 154
Figura 4.8 Croqui de localização da retirada dos blocos....................... 155
Figura 4.9 Escavação da Trincheira 1.................................................. 155
xxii
Figura 4.10 Escavação da Trincheira 2.................................................. 155
Figura 4.11 Aplicação do papel laminado............................................... 156
Figura 4.12 Aplicação do murim (tecido poroso).................................... 156
Figura 4.13 Parafinagem do bloco......................................................... 156
Figura 4.14 Acondicionamento dos blocos nos caixotes com pó de serra.................................................................................... 157
Figura 4.15 Transporte dos blocos......................................................... 157
Figura 4.16 Retirada dos blocos para ensaios de inderbitzen modificado........................................................................... 158
Figura 4.17 Acondicionamento das amostras........................................ 158
Figura 4.18 Delimitação da área com a chapa........................................ 159
Figura 4.19 Profundidade da chapa de delimitação................................ 159
Figura 4.20 Despejo de água servida...................................................... 160
Figura 4.21 Presença de lixo e água servida no acesso......................... 160
Figura 4.22 Acesso precário às moradias............................................... 160
Figura 4.23 Corte no talude..................................................................... 161
Figura 4.24 Execução de muro de alvenaria de tijolos............................ 161
Figura 4.25 Corte de talude..................................................................... 162
Figura 4.26 Aterro e compactação.......................................................... 162
Figura 4.27 Execução da caixa coletora com cinco saídas..................... 162
Figura 4.28 Esquema da passagem de água para o tanque.................. 162
Figura 4.29 Execução do tanque coletor................................................. 163
Figura 4.30 Esquema da passagem de água para o tanque.................. 163
Figura 4.31 Execução do tanque............................................................. 163
Figura 4.32 Caixa coletora e tanque coletor............................................ 163
Figura 4.33 Pluviômetros......................................................................... 164
Figura 4.34 1ª Localização...................................................................... 164
Figura 4.35 2ª Localização...................................................................... 164
Figura 4.36 3ª Localização...................................................................... 164
Figura 4.37 Simulador de chuvas............................................................ 165
Figura 4.38 Esquema do bico aspersor................................................... 165
Figura 4.39 Reservatório de água de alimentação do sistema............... 165
Figura 4.40 Bomba submersa................................................................. 165
Figura 4.41 Representações das condições do solo nas parcelas 166
xxiii
experimentais.......................................................................
Figura 4.42 Coleta d água e sedimentos................................................. 167
Figura 4.43 Determinação da velocidade................................................ 167
Figura 4.44 Disposição dos pluviômetros................................................ 167
Figura 4.45 Determinação da velocidade................................................ 167
Figura 4.46 Curvas para obtenção do parâmetro C (CAMPOS, 1993)... 169
Figura 4.47 Ensaios da metodologia MCT (VILLIBOR, et al., 2000) 173
Figura 4.48 Principais ensaios da metodologia MCT (FORTES, 2006).. 173
Figura 4.49 Acomodação das amostras em sacos plásticos.................. 175
Figura 4.50 Posicionamento do disco na parte superior do corpo de prova................................................................................... 176
Figura 4.51 Extrusão de 1 cm do corpo de prova para fora do molde de compactação................................................................... 178
Figura 4.52 posicionamento dos corpos de provas mais cilindros no tanque................................................................................. 178
Figura 4.53 Ábaco para classificação MCT (NOGAMI et al, 1993)......... 180
Figura 4.54 Microscópio de Varredura.................................................... 183
Figura 4.55 Equipamento para metalização das amostras..................... 183
Figura 4.56 Fixação das amostras para metalização.............................. 183
Figura 4.57 Amostras metalizadas para serem analisadas..................... 183
Figura 4.58 Estimativa da quantidade de água servida jogada na
encosta................................................................................. 184
Figura 4.59 Coleta de água para análise................................................ 185
Figura 4.60 Coleta de solo para análise da água intersticial, P – 1........ 187
Figura 4.61 Coleta de solo para análise da água intersticial, P – 2........ 187
Figura 4.62 Cravação estática do recipiente CP..................................... 189
Figura 4.63 Adição de água no recipiente com nível máximo mantido no papel filtro........................................................................ 189
Figura 4.64 Câmaras de pressões UFRPE............................................. 189
Figura 4.65 Funis de Haines da UFRPE................................................. 190
Figura 4.66 Corpos de prova para ensaios com o funil de Haines e
câmara de pressão............................................................... 191
Figura 4.67 Ensaio de cisalhamento em andamento.............................. 193
Figura 4.68 Oedômetros.......................................................................... 194
Figura 4.69 Ensaios convencionais na condição natural e inundada...... 195
Figura 4.70 Sistema Tri-flex 2................................................................. 195
xxiv
Figura 4.71 Preparação do corpo de prova para ensaio......................... 197
Figura 4.72 Colocação da membrana..................................................... 197
Figura 4.73 Processo de saturação......................................................... 197
Figura 4.74 Infiltrabilidade na amostra por capilaridade.......................... 200
Figura 4.75 Carregamento de água destilada para o ensaio.................. 200
Figura 4.76 Curva típica L x t1/2 e elementos para estimativa do coeficiente de sorção (s), no ensaio de infiltrabilidade da Metodologia MCT (Bastos, 1999)......................................... 201
Figura 4.77 Amostra preparada para o ensaio de erodibilidade específica (a): execução do ensaio (b) – Metodologia......... 202
Figura 4.78 Detalhe da vista frontal do Inderbitzen................................. 205
Figura 4.79 Amostra pré-umedecida....................................................... 205
Figura 4.80 Representação do Escoamento superficial.......................... 206
Figura 4.81 Desagregação da amostra com escoamento superficial..... 206
Figura 4.82 Blocos de 30x30x20cm........................................................ 209
Figura 4.83 Encaixe da amostra no equipamento Inderbitzen............... 209
Figura 4.84 Esquema do Iderbitzen modificado...................................... 209
Figura 4.85 Colocação dos pluviômetros................................................ 209
Figura 4.86 Chapa para salpicamento.................................................... 210
Figura 4.87 Determinação da velocidade............................................... 210
Figura 4.88 Equipamentos e amostras a serem ensaiadas.................... 211
Figura 4.89 Procedimento para imersão das amostras........................... 211
Figura 4.90 Esquema de colocação das amostras com a armação de arame................................................................................... 212
Figura 4.91 Esquema de colocação das amostras com os dedos 212
Figura 4.92 Diagrama seqüencial do procedimento do ensaio de furo de agulha.............................................................................. 214
Figura 4.93 Sistema pinhole.................................................................... 216
Figura 4.94 Preenchimento com areia grossa lavada............................ 217
Figura 4.95 Tubo cilíndrico metálico do ensaio pinhole.......................... 217
Figura 4.96 Disposição das amostras..................................................... 219
Figura 4.97 Ensaio de estabilidade de agregados – execução do peneiramento múltiplo submerso......................................... 220
Figura 4.98 Disposição da amostra na peneira....................................... 222
xxv
CAPITULO 5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – CARCTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Figura 5.1 Perfil Geotécnico – Ponto P-01............................................ 226
Figura 5.2 Perfil Geotécnico – Ponto P-02............................................ 226
Figura 5.3 Perfil Geotécnico – Ponto P-03............................................ 227
Figura 5.4 Perfil Geotécnico – Ponto P-04............................................ 227
Figura 5.5 Seção longitudinal – Pontos: SP 01 – SP- 02...................... 229
Figura 5.6 Seção longitudinal – Pontos: SP 04 – SP- 03...................... 229
Figura 5.7 Perfis de Umidade – a) Ponto P-01; b) Ponto P-02............ 231
Figura 5.8 Ensaio de campo Guelph..................................................... 232
Figura 5.9 Condutividade hidráulica – Ponto P – 1............................... 233
Figura 5.10 Condutividade hidráulica – Ponto P – 2............................... 234
Figura 5.11 Condutividade hidráulica – Ponto P – 3............................... 234
Figura 5.12 Ensaio de Sedimentação dos pontos P- 01 e P- 02 (das trincheiras)............................................................................ 236
Figura 5.13 Curvas granulométricas com defloculante e com dispersor. 237
Figura 5.14 Curvas granulométricas sem defloculante e com dispersor. 237
Figura 5.15 Curvas granulométricas sem defloculante e sem dispersor. 238
Figura 5.16 Faixas de permeabilidades para diferentes tipos de solos (COUTINHO e SILVA, 2005 apud SCHNAID et., al 2004)... 245
Figura 5.17 Locais de campanhas de ensaios para análise de permeabilidade in situ e em laboratório na região Metropolitana de Recife............................................... 246
Figura 5.18 Curvas características de secagem e umedecimento obtidas através do uso do papel filtro, ponto: P- 01 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m)...................................................... 249
Figura 5.19 Curvas características de secagem e umedecimento obtidas através do uso do papel filtro, ponto: P- 02 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m)................................................... 249
Figura 5.20 Curvas características ajustadas segundo a equação de FREDLUND & XING (1994) e VAN GENUTCHEN (1980), ponto: P- 01 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).............................. 252
Figura 5.21 Curvas características ajustadas segundo a equação de FREDLUND & XING (1994) e VAN GENUTCHEN (1980), ponto: P- 02 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).............................. 252
Figura 5.22 Deformações volumétricas versus tensão vertical ( vversus v log) e índices de vazios versus a tensão vertical (e versus v log) ................................................................... 254
Figura 5.23 Deformações volumétricas versus tensão vertical ( vversus v log) e índices de vazios versus a tensão vertical (e versus v log).................................................................... 254
xxvi
Figura 5.24 Deformações volumétricas versus tensão vertical ( vversus v log) e índices de vazios versus a tensão vertical (e versus v log).................................................................... 255
Figura 5.25 Deformações volumétricas versus tensão vertical ( vversus v log) e índice de vazios versus a tensão vertical (e versus v log) ................................................................... 255
Figura 5.26 Curvas tensão-deformação, natural e inundada – amostras do ponto P-01 (0,15 – 0,45 m) ensaios convencionais....................................................................... 260
Figura 5.27 Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P-01 (0,70 – 1,00 m) ensaios convencionais................................ 261
Figura 5.28 Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P-02 (0,15 – 0,45 m) ensaios convencionais................................ 261
Figura 5.29 Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P-02 (0,70 – 1,00 m) ensaios convencionais................................ 262
Figura 5.30 Envoltórias de resistência das amostras naturais e inundadas do ponto P- 01 nas profundidades (0,15 – 0,45 e 0,70 – 1,00 m), ensaios de cisalhamento direto convencionais....................................................................... 264
Figura 5.31 Envoltórias de resistência das amostras naturais e inundadas do ponto P- 02 nas profundidades (0,15 – 0,45 e 0,70 – 1,00 m), ensaios de cisalhamento direto convencionais....................................................................... 264
Figura 5.32 Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P- 01 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa............................. 268
Figura 5.33 Envoltórias de resistência das amostras do ponto P- 01 na profundidade de 0,15 a 0,45m, sucção de 30 e 100kPa ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada...... 268
Figura 5.34 Curvas tensão-deformação e envoltória de resistência – amostras do ponto P- 01 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – Sucção de 300 kPa............................. 269
Figura 5.35 Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P- 02 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa............................. 270
Figura 5.36 Envoltórias de resistência das amostras do ponto P-02 na profundidade de 0,15 a 0,45m, sucção de 30 e 100kPa ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada...... 270
Figura 5.37 Curvas tensão-deformação e envoltória de resistência – amostras do ponto P- 02 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – Sucção de 300 kPa............................. 271
Figura 5.38 Análise Mineralógica do solo no ponto P-01 nas profundidades de (0,15 – 0,45 e 0,70-1,00m)...................... 283
Figura 5.39 Análise Mineralógica do solo no ponto P-02 nas profundidades de (0,15 – 0,45 e 0,70-1,00.......................... 283
Figura 5.40 Difratogramas de Raio X da fração silte para amostra do ponto P- 01 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 286
Figura 5.41 Difratogramas de Raio X da fração silte para amostra do ponto P- 02 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 286
xxvii
Figura 5.42 Difratogramas de Raio X da fração argila para amostra do ponto P- 01 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 287
Figura 5.43 Difratogramas de Raio X da fração argila para amostra do ponto P- 02 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 287
Figura 5.44 Difratogramas de Raio X da fração argila para amostra do ponto P- 01 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 287
Figura 5.45 Difratogramas de Raio X da fração argila para amostra do ponto P- 02 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 288
Figura 5.46 Difratogramas de Raio X da fração silte para amostra do ponto P- 01 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 289
Figura 5.47 Difratogramas de Raio X da fração silte para amostra do ponto P- 02 (0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)......................... 289
Figura 5.48 Difratograma de Raio X da amostra P- 01 (0,15 - 0,45m)... 290
Figura 5.49 Difratograma de Raio X da amostra P- 01 (0,70 - 1,00m)... 291
Figura 5.50 Difratograma de Raio X da amostra P- 02 (0,15 - 0,45m)... 292
Figura 5.51 Difratograma de Raio X da amostra P- 02 (0,15 - 0,45m)... 293
Figura 5.52 Análise mineralógica do ponto P – 01 – 0,15-0,45m............ 295
Figura 5.53 Análise mineralógica do ponto P – 01 – 0,70-1,00m............ 296
Figura 5.54 Análise mineralógica do ponto P – 02 – 0,15-0,45m............ 297
Figura 5.55 Análise mineralógica do ponto P – 02 – 0,70-1,00m............ 298
Figura 5.56 Coleta de sedimentos retido nas cápsulas P-01 (0,15 – 0,45m).................................................................................. 299
Figura 5.57 Coleta de sedimentos retido nas cápsulas P-01 (0,70 – 1,00m).................................................................................. 299
Figura 5.58 Coleta de sedimentos retido nas cápsulas P-02 (0,15 – 0,45m).................................................................................. 300
Figura 5.59 Coleta de sedimentos retido nas cápsulas P-02 (0,70 – 1,00m).................................................................................. 301
Figura 5.60 Ábaco de classificação dos solos - Metodologia MCT......... 301
CAPITULO 6 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVAIAÇÃO DA ERODIBILIDADE Figura 6.1 Presença de erosão laminar................................................ 307
Figura 6.2 Descalçamento das raízes e Inclinação das arvores........... 308
Figura 6.3 Inicio de pequenos sulcos.................................................... 308
Figura 6.4 Agravamentos dos sulcos.................................................... 308
Figura 6.5 Ocupações desordenadas feitas de tábuas......................... 310
Figura 6.6 Ocupações desordenadas feitas de alvenaria..................... 310
Figura 6.7 Casa construída próximo ao talude de corte........................ 310
Figura 6.8 Corte vertical ameaçando a moradia................................... 310
xxviii
Figura 6.9 Reforma da moradia............................................................. 311
Figura 6.10 Corte na encosta para reforma da moradia.............................. 312
Figura 6.11 Tronco para evitar o carreamento............................................... 312
Figura 6.12 Presença de ligação clandestina na encosta e vazamento..... 313
Figura 6.13 Inicio de focos de erosão próximo a residência.......................... 314
Figura 6.14 Carreamento dos sedimentos para caixa coletora..................... 314
Figura 6.15 Escavação facilitando o carreamento dos sedimentos............. 314
Figura 6.16 Inicio de focos de erosão.............................................................. 315
Figura 6.17 Descalçamento do Tanque.......................................................... 315
Figura 6.18 Construção de um muro de Proteção........................................... 316
Figura 6.19 Impedimento da passagem dos moradores e construção de
Escadaria de acesso..................................................................... 316
Figura 6.20 Remoção de chapa localização 1................................................. 317
Figura 6.21 Remoção de chapa localização 2................................................. 317
Figura 6.22 Material de corte depositado próximo ao tanque................. 317
Figura 6.23 Corte no talude e retirada do pluviômetro ........................... 317
Figura 6.24 Precipitação pluviométrica obtida com os pluviômetros para o ano de 2006.......................................................... 321
Figura 6.25 Precipitação pluviométrica obtida com os pluviômetros para o ano de 2007.............................................................. 322
Figura 6.26 Relação entre os valores mensais acumulados da precipitação da Estação Recife – Curado e a precipitação obtida com os pluviômetros de garrafa pet e de cano para o ano de 2006...................................................................... 323
Figura 6.27 Relação entre os valores mensais acumulados da precipitação da Estação Recife – Curado e a precipitação obtida com os pluviômetros de garrafa pet e de cano para o ano de 2007...................................................................... 324
Figura 6.28 Relação entre os valores mensais acumulados da precipitação da Estação Recife – Curado e a precipitação obtida com o pluviômetro de leitura direta para o ano de 2006 e 2007......................................................................... 324
Figura 6.29 Relação entre os valores mensais acumulados da precipitação pluviométrica e o descarte antrópico para os anos de 2006 e 2007............................................................ 325
Figura 6.30 Dias dos eventos de chuva que foram feitos as coletas de sedimentos e água para análise da erodibilidade da área para o ano de 2006............................................................. 326
Figura 6.31 Dias dos eventos de chuva que foram feitos as coletas de sedimentos e água para análise da erodibilidade da área para o ano de 2007............................................................. 326
Figura 6.32 Coleta de sedimentos e água............................................... 327
Figura 6.33 Material retido na caixa........................................................ 327
xxix
Figura 6.34 Retirada de sedimentos....................................................... 327
Figura 6.35 Limpeza do tanque............................................................... 327
Figura 6.36 Lavagem da caixa de coleta................................................. 328
Figura 6.37 Sedimentação das amostras................................................ 328
Figura 6.38 Perda de solo na parcela experimental no ano de 2006...... 330
Figura 6.39 Perda de solo na parcela experimental no ano de 2007...... 330
Figura 6.40 Correlação entre as perdas de solo na parcela experimental para os anos de 2006 e 2007......................... 331
Figura 6.41 Perda de solo por erosão laminar na área de estudo.......... 332
Figura 6.42 Parcela com presença de vegetação rasteira................ 333
Figura 6.43 Parcela com presença sem vegetação rasteira....... 334
Figura 6.44 Parcela com pouca vegetação e muita cobertura morta 334
Figura 6.45 Tempo de inicio dos escoamentos para os tratamentos...... 335 Figura 6.46 Resultado de perdas de solo nas parcelas com vegetação
e serrapilheira............................................................... 337Figura 6.47 Resultado de perdas de solo nas parcelas com vegetação 337 Figura 6.48 Resultado de perdas de solo nas parcelas sem vegetação 337 Figura 6.49 Resultado de perdas de solo nas diferentes disposições
de cobertura.................................................................. 338Figura 6.50 Avaliação da proteção nas parcelas de estudo 340 Figura 6.51 Processo de infiltrabilidade.................................................. 342 Figura 6.52 Ensaio de erodibilidade específica.................................... 342 Figura 6.53 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-01 – Amostra seca ao ar (0,15-0,45m)............................. 343Figura 6.54 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-02 – Amostra seca ao ar (0,15-0,45m)............................. 343Figura 6.55 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-01 – Amostra seca ao ar (0,70-1,00m)............................. 343Figura 6.56 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-02 – Amostra seca ao ar (0,70-1,00m)............................. 344Figura 6.57 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-01 – Amostra Natural (0,15-0,70m)............................. 344Figura 6.58 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-02 – Amostra Natural (0,15-0,45m).................................. 344Figura 6.59 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-01 – Amostra Natural (0,70-1,00m).................................. 345Figura 6.60 Comprimento do menisco capilar x Raiz do tempo ponto
P-02 – Amostra Natural (0,70-1,00m).................................. 345Figura 6.61 Critério de erodibilidade baseado na Metodologia MCT...... 347 Figura 6.62 Classificação de acordo com a metodologia MCT,
VERTAMATTI e ARAÚJO (1998)................................................. 350
xxx
Figura 6.63 Relação entre os totais de sais dissolvidos versus o percentual de sódio segundo SHERARD et al (1976) 350
Figura 6.64 Resultado de perdas de solo em amostras naturais indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 10º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m)............................................................. 354
Figura 6.65 Resultado de perdas de solo em amostras naturais indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 18º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) ............................................................ 354
Figura 6.66 Resultado de perdas de solo em amostras naturais indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 30º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) ................................................... 354
Figura 6.67 Resultado de perdas de solo em amostras Pré-umedecidas indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 10º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) .............................................. 355
Figura 6.68 Resultado de perdas de solo em amostras Pré-umedecidas indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 18º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) .............................................. 355
Figura 6.69 Resultado de perdas de solo em amostras pré-umedecidas indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 30º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) .............................................. 355
Figura 6.70 Resultado de perdas de solo em amostras seca ao ar indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 10º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) ............................................................. 355
Figura 6.71 Resultado de perdas de solo em amostras seca ao ar indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa5 de 18º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m)............................................................ 355
Figura 6.72 Resultado de perdas de solo em amostras seca ao ar indeformadas submetidas a diferentes vazões com inclinação de rampa de 30º, pontos P-01 (0,15 - 0,45m) e P-02 (0,15 - 0,45m) ............................................................ 356
Figura 6.73 Resultados de erosão em amostras indeformadas (naturais, seca ao ar e pré umedecidas) sob diferentes vazões e inclinações de rampa em ensaios de Inderbitzen, ponto P-01 (0,15 a 0,45m)................................................... 358
Figura 6.74 Resultados de erosão em amostras indeformadas (naturais, seca ao ar e pré umedecidas) sob diferentes vazões e inclinações de rampa em ensaios de Inderbitzen, ponto P-02 (0,15 a 0,45m)................................................... 359
Figura 6.75 Resultados de erosão em amostras indeformadas (naturais, seca ao ar e pré umedecidas) sob diferentes vazões e inclinações de rampa em ensaios de Inderbitzen, pontos P-01 (0,15 a 0,45m) e P-02 (0,15 a 0,45m).............. 360
xxxi
Figura 6.76 Resultado de ensaios de inderbitzen dos pontos P-01 e P-02 (profundidade 0,15 a 0,45), respectivamente................. 360
Figura 6.77 Resultado de perdas de solo em amostras natural e seca ao ar, pontos P-01 e P-02.................................................... 363
Figura 6.78 Resultados de erosão em amostras indeformadas (naturais, seca ao ar e pré umedecidas) sob diferentes vazões e inclinações de rampa em ensaios de Inderbitzen modificado, pontos P-01 (0,15 a 0,45m) e P-02 (0,15 a 0,45m).................................................................................. 364
Figura 6.79 Amostras ponto P-01 (0,15 – 0,70m)................................... 367 Figura 6.80 Amostras ponto P-01 (0,70 – 1,00m)................................... 368 Figura 6.81 Amostras ponto P-01 (0,15 – 0,70m)................................... 368 Figura 6.82 Amostras ponto P-01 (0,70 – 1,00m)................................... 369 Figura 6.83 Resultado do ensaio Pinhole – P - 01 (prof.: 0,15 – 0,45m) 371 Figura 6.84 Resultado do ensaio Pinhole – P - 01 (prof.: 0,70 – 1,00m) 372 Figura 6.85 Resultado do ensaio Pinhole – P - 02 (prof.: 0,15 – 0,45m) 373 Figura 6.86 Resultado do ensaio Pinhole – P - 02 (prof.: 0,70 – 1,00m) 374 Figura 6.87 Estágios dos processos de desagregação do solo (P-01
prof. 0,15m). PROCESSO 1 (estágio gradual de submersão) e PROCESSO 2 (submersão total).................. 377
Figura 6.88 Estágios dos processos de desagregação do solo (P-01 prof. 0,70m). PROCESSO 1 (estágio gradual de submersão) e PROCESSO 2 (submersão total).................. 379
Figura 6.89 Estágios dos processos de desagregação do solo (P-02 prof. 0,15m). PROCESSO 1 (estágio gradual de submersão) e PROCESSO 2 (submersão total).................. 381
Figura 6.90 Estágios dos processos de desagregação do solo (P-02 prof. 0,70m). PROCESSO 1 (estágio gradual de submersão) e PROCESSO 2 (submersão total).................. 383
Figura 6.91 Processos de desagregação do solo PROCESSO 1 (estágio gradual de submersão)........................................... 384
Figura 6.92 Presença de resíduos durante a moldagem dos corpos de prova.................................................................................... 385
Figura 6.93 Diâmetros médios ponderados DMP e DMPnat para os solos estudados e valor limite sugerido por ALCÂNTRA (1997)................................................................................... 387
Figura 6.94 Solo sem proteção facilitando a desagregação e arreste pelo deflúvio superficial e sua solução adequada................ 394
Figura 6.95 Morador (fator antrópico) na tentativa de melhorar a subida e descida dos moradores causa o desprendimento do solo facilita o arrate pelo deflúvio superficial .................. 396
Figura 6.96 Residência ameaçada pelo talude de corte......................... 397
xxxii
ANEXO A Perfis, Composições e curvas Granulométricas
Figura A.1 Perfil Geotécnico – Ponto P-01............................................ 441
Figura A.2 Perfil Geotécnico – Ponto P-02............................................ 442
Figura A.3 Perfil Geotécnico – Ponto P-03............................................ 443
Figura A.4 Perfil Geotécnico – Ponto P-04............................................ 444
Figura A.5 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 1 com defloculante e com dispersor........................................ 449
Figura A.6 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 2 com defloculante e com dispersor........................................ 449
Figura A.7 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 3 com defloculante e com dispersor........................................ 449
Figura A.8 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 4 com defloculante e com dispersor........................................ 449
Figura A.9 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 1 sem defloculante e sem dispersor....................................... 454
Figura A.10 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 2 sem defloculante e sem dispersor....................................... 454
Figura A.11 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 3 sem defloculante e sem dispersor....................................... 454
Figura A.12 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 4 sem defloculante e sem dispersor....................................... 454
Figura A.13 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 1 sem defloculante e com dispersor....................................... 459
Figura A.14 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 2 sem defloculante e com dispersor....................................... 459
Figura A.15 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 3 sem defloculante e com dispersor....................................... 459
Figura A.16 Curvas granulométricas dos solos obtidos da sondagem 4 sem defloculante e com dispersor....................................... 459
ANEXO B Ensaio de Chuva Simulada
Figura B.1 Parcela 1: presença de vegetação rasteira intensa e presença de cobertura morta............................................... 462
Figura B.2 Parcela 2: Sem vegetação, mas com presença de raízes entrelaçadas.........................................................................
462
Figura B.3 Parcela 3: Vegetação rasteira e presença de cobertura morta....................................................................................
463
Figura B.4 Parcela 4: Vegetação rasteira e presença de cobertura morta....................................................................................
463
Figura B.5 Parcela 5: Sem vegetação com presença de resíduos da const. civil.............................................................................
463
Figura B.6 Parcela 6: Sem vegetação................................................... 464Figura B.7 Parcela 7: Sem vegetação................................................... 464Figura B.8 Parcela 8: Sem vegetação com presença de resíduos da 465
xxxiii
const. civil.............................................................................Figura B.9 Parcela 9: Sem vegetação com presença de resíduos da
const. civil.............................................................................465
Figura B.10 Parcela 10: Vegetação rasteira intensa e presença de cobertura morta....................................................................
465
Figura B.11 Parcela 11: Vegetação rasteira............................................ 466Figura B.12 Parcela 12: Vegetação rasteira e com cobertura morta....... 466Figura B.13 Parcela 13: Vegetação rasteira e pouca cobertura morta.... 467Figura B.14 Parcela 14: Pouca vegetação, presença de cobertura
morta e resíduos da construção civil....................................467
Figura B.15 Parcela 15: Pouca vegetação rasteira e muita cobertura morta....................................................................................
467
Figura B.16 Parcela 16: Sem vegetação, presença de resíduos da const. civil.............................................................................
468
Figura B.17 Parcela 17: Sem vegetação................................................. 468Figura B.18 Parcela 18: Sem vegetação................................................. 468Figura B.19 Parcela 19: Pouca vegetação e bastante presença de
cobertura morta....................................................................469
Figura B.20 Parcela 20: sem vegetação.................................................. 469
ANEXO C Precipitações Pluviométricas da Área de Estudo, Mapa topográfico e Desenho da área de estudo
Figura C.1 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro de leitura direta.......................................................................... 471
Figura C.2 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro feito de garrava Pet........................................................................... 471
Figura C.3 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro feito de cano...................................................................................... 471
Figura C.4 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro de leitura direta.......................................................................... 472
Figura C.5 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro feito de garrava Pet........................................................................... 472
Figura C.6 Precipitação pluviométrica obtida com pluviômetro feito de cano...................................................................................... 472
Figura C.7 Mapa Topográfico do local da pesquisa (Ibura Três Carneiros)..................................................................... 473
Figura C.8 Unidade de estudos para monitoramento da chuva natural (Ibura Três Carneiros)........................................................ 474
xxxiv
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.SOBRE EROSÃO
Tabela 2.1 Velocidade Terminal das Gotas de Chuva............................ 21
Tabela 2.2 Suscetibilidade à erosão de acordo com o tipo de solo,
LLOPIS TRILLO (1999)......................................................... 25
Tabela 2.3 Coeficiente de permeabilidade para solos............................. 25
Tabela 2.4 Velocidade de infiltração dos diferentes tipos de solos......... 27
Tabela 2.5. Tipos e subtipos de erosão hídrica (GOMES, 2001)............. 30
Tabela 2.6 Características predominantes nas ocupações espontâneas (ALHEIROS et al, 2003)................................................................
55
Tabela 2.7 Ação antrópica............................................................. 59
Tabela 2.8 Tipos de obras de estabilização de encostas (SANTANA, 2006
modificada de ALHEIROS et al., 2003)................................115
CAPÍTULO 4 – CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO DE CAMPO E LABORATÓRIO
Tabela 4.1 Campanha de investigação de campo e laboratório........ 149
Tabela 4.1 Parâmetros físicos, químicos e microbiológicos.................... 186
Tabela 4.2 Pressões aplicadas para saturação dos corpos de prova no
equipamento Tri Flex – 2.......................................................198
Tabela 4.3 Classificação proposta para o ensaio de Dispersão Rápida
(SILVEIRA et. al., 1974)......................................................... 212
CAPÍTULO 5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – CARACTERZAÇÃO GEOTÉCNICA
Tabela 5.1 Resultados das permeabilidades saturadas e as umidades iniciais em campo.................................................................. 233
Tabela 5.2 Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios com defloculante com dispersor............................................ 239
Tabela 5.3 Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios com defloculante sem dispersor.................................................. 239
xxxv
Tabela 5.4 Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios sem defloculante sem dispersor.................................................. 239
Tabela 5.5 Índices físicos........................................................................ 242
Tabela 5.6 Valores dos coeficientes de permeabilidade na condição saturada com o Tri Flex 2...................................................... 243
Tabela 5.7 Valores dos coeficientes de permeabilidade de solos da Formação Barreiras do Estado de Pernambuco................ 244
Tabela 5.8 Índices físicos das amostras para determinações das curvas características............................................................
251
Tabela 5.9 Parâmetros do modelo de VAN GENUTCHEN (1980) e FREDLUND e XING (1994). .................................................
Tabela 5.10 Condições iniciais e finais dos corpos de prova dos ensaios EDN e EDI.............................................................................
253
Tabela 5.11 Resumo dos ensaios EDN e EDI........................................... 256 Tabela 5.12 Criterio de Classificação de REGINATTO e FERRERO
(1973).............................................................................257
Tabela 5.13 Condições iniciais dos corpos de prova dos ensaios de cisalhamento direto convencionais........................................
259
Tabela 5.14 Condições dos corpos de prova na ruptura dos ensaios de cisalhamento direto convencionais........................................
263
Tabela 5.15 Condições iniciais dos corpos de prova dos ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada..........................
267
Tabela 5.16 Propriedades químicas dos solos: Pontos P- 01 e P- 02....... 276 Tabela 5.17 Óxidos e relações Moleculares.............................................. 278 Tabela 5.18 Resultados das coletas de da água para analise química.... 280 Tabela 5.19 Principais picos de cada mineral presente na literatura
identificado nas análises........................................................284
Tabela 5.20 Identificação das amostras para análise de difração....... 285 Tabela 5.21 Resumo dos parâmetros obtidos nos ensaios de campo e
laboratório..................................................................... 296
Tabela 5.22 Resumo dos parâmetros obtidos nos ensaios de laboratório 303
CAPÍTULO 6 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVALIAÇÃO DA ERODIBILIDADE
Tabela 6.1 Erodibilidade da parcela experimental – 2006/2007.............. 329 Tabela 6.2 Características das classes NA’ e NS’ da Metodologia
MCT, VILLIBOR et al. (1986).................................................341
Tabela 6.3 Critério de erodibilidade pela Metodologia MCT – coeficiente de sorção (s) e perda de massa por imersão (pi)..........................................................................................
346
xxxvi
Tabela 6.4 Teores de cátions no extrato de saturação e parâmetros TDS, % Na e RAS dos pontos de retirada dos blocos.........
349
Tabela 6.5 Teores de cátions no extrato de saturação e parâmetros TDS, % Na e RAS de três dos pontos de depósitos de águas servidas...............................................................
349
Tabela 6.6 Massas específicas e Limites de Atteberg das amostras do Perrfil1............................................................................................
351
Tabela 6.7 Valores definidos por MEIRELLES (1967), para os solos do Ponto P-01 e P-02 .........................................................................
351
Tabela 6.8 Resultados da % de dispersão e da Razão de Dispersão........ 352Tabela 6.9 Resultados dos ensaios de Inderbitzen – Perda de solo (em
10-2 g / cm2 / min), para diferentes condições de fluxo (Q: vazão e i: inclinação da rampa) e teor de umidade das amostras, e parâmetros crít (em Pa) e K (em 10-2 g / cm2 / min / Pa)................................................................................. 353
Tabela 6.10 Descrição dos Graus de Dispersão Obtidos dos Ensaios de Dispersão Rápida..................................................................
369
Tabela 6.11 Carga aplicada e vazão média das amostras para o ponto: P - 01 (prof.: 0,15 – 0,45 m)...................................................
371
Tabela 6.12 Carga aplicada e vazão média das amostras para o ponto: P - 01 (prof.: 0,70 – 1,00 m)...................................................
372
Tabela 6.13 Carga aplicada e vazão média das amostras para o ponto: P - 02 (prof.: 0,15 – 0,45 m)..................................................
373
Tabela 6.14 Carga aplicada e vazão média das amostras para o ponto: P - 02 (prof.: 0,70 – 1,00 m)
374
Tabela 6.15 Diâmetros médios ponderados DMP e DMPnat para os agregados de acordo com a metodologia empregada..........
386
Tabela 6.16 Parâmetros físicos da metodologia MCT, ensaios de dispersibilidade e químico......................................................
389
Tabela 6.17 Parâmetros físicos, taxa de erodibilidade no ensaio de Inderbitzen e estabilidade dos agregados.............................
390
Tabela 6.18 Resumo da análise qualitativa da erodibilidade dos solos estudados, de acordo com os critérios abordados na metodologia...........................................................................
391
ANEXO A – Perfis, Composições e curvas Granulométricas
Tabela A.1 Composição Granulométrica – FURO – 01 – Ensaios com defloculante com dispersor ................................................... 445
Tabela A.2 Composição Granulométrica – FURO – 02 – Ensaios com defloculante com dispersor.................................................... 446
Tabela A.3 Composição Granulométrica – FURO – 03 – Ensaios com defloculante com dispersor.................................................... 447
Tabela A.4 Composição Granulométrica – FURO – 04 – Ensaios com defloculante com dispersor.................................................... 448
xxxvii
Tabela A.5 Composição granulométrica – FURO – 01 – Ensaios sem defloculante e sem dispersor................................................. 450
Tabela A.6 Composição granulométrica – FURO – 02 – Ensaios sem defloculante e sem dispersor................................................. 451
Tabela A.7 Composição granulométrica – FURO – 03 – Ensaios sem defloculante e sem dispersor.................................................
452
Tabela A.8 Composição granulométrica – FURO – 04 – Ensaios sem defloculante e sem dispersor.................................................
453
Tabela A.9 Composição granulométrica – FURO – 01 – Ensaios sem defloculante e com dispersor.................................................
455
Tabela A.10 Composição granulométrica – FURO – 02 – Ensaios sem defloculante e com dispersor.................................................
456
Tabela A.11 Composição granulométrica – FURO – 03 – Ensaios sem defloculante e com dispersor.................................................
457
Tabela A.12 Composição granulométrica – FURO – 04 – Ensaios sem defloculante e com dispersor.................................................
458
xxxviii
LISTA DE QUADROS
CAPÍTULO 4 – CAMPANHA DE INVESTIGAÇÃO DE CAMPO E LABORATÓRIO
Quadro 4.1 Ensaio de Compactação FORTES (2006)............................ 174
CAPÍTULO 6 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVALIAÇÃO DA ERODIBILIDADE
Quadro 6.1 Descrição do Comportamento das Amostras Estudadas Submetidas aos Estágios de Submersão Gradual (P – 01 profundidade 0,15m).............................................................. 376
Quadro 6.2 Descrição do Comportamento da Amostras P – 01 profundidade 0,15m) Submetidas ao Estágio de Submersão Total.................................................................... 376
Quadro 6.3 Descrição do Comportamento das Amostras Estudadas Submetidas aos Estágios de Submersão Gradual (P – 01 profundidade 0,70m).............................................................. 378
Quadro 6.4 Descrição do Comportamento da Amostras (P – 01 profundidade 0,70m) Submetidas ao Estágio de Submersão Total.................................................................... 378
Quadro 6.5 Descrição do Comportamento das Amostras Estudadas Submetidas aos Estágios de Submersão Gradual (P – 02 profundidade 0,15m).............................................................. 380
Quadro 6.6 Descrição do Comportamento da Amostras (P – 02 profundidade 0,15m) Submetidas ao Estágio de Submersão Total.................................................................... 380
Quadro 6.7 Descrição do Comportamento das Amostras Estudadas Submetidas aos Estágios de Submersão Gradual (P – 02 profundidade 0,70m).............................................................. 382
Quadro 6.8 Descrição do Comportamento da Amostras (P – 02 profundidade 0,70m) Submetidas ao Estágio de Submersão Total.................................................................... 382
xxxix
LISTA DE ABREVIAÇÕES, NOMENCLATURAS E SIMBOLOGIAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
AIC Critério de informação de AKIKE
ASTM American Society for Testing and materials
c Coesão
c’ Coesão efetiva
CD. Com defloculante
CO2 Gás carbônico
C.T.C. Capacidade de troca catiônica
DMP Diâmetro médio ponderado
DRX Difratograma de raios X
E Energia cinética
e Índice de vazios do solo
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
I Intensidade de chuva
IA Índice de atividade do solo
Ip Índice de plasticidade
K Erodibilidade do solo (t*ha-1)/ (MJ*ha-1*mm*h-1)
KCl Cloreto de Potássio
Kfs Condutividade hidráulica saturada de campo (m/s) saturada
Ki Relação molecular entre sílica e alumina
Kp Coeficiente de erodibilidade do solo
Kr Fator de erodibilidade do solo em sulcos
MCT Miniatura, Compactado, Tropical
MEV Microscópio eletrônico de varredura
M.O. Matéria orgânica
n Porosidade
NBR Norma Brasileira Registrada
O2 Oxigênio
Qz Quartzo
pH Potencial hidrogeniônico
SD Sem defloculante
xl
SCS/USDA Soil Conservation Service/ United States Department
Agriculture
S Grau de saturação
SUCS Sistema Unificado de Classificação dos Solos
ua - uw Sucção Matricial
w Umidade
LL Limite de liquidez
Ângulo de atrito
W Peso específico da água
d Peso específico aparente seco
nat Peso específico aparente natural
0 Peso específico natural
S Peso específico dos grãos
W Umidade volumétrica
S Umidade volumétrica de saturação
r Umidade volumétrica residual
a Pressão de ar nos poros
w Pressão de água nos poros
n Tensão normal
Tensão total
Sucção da água no solo expressa em cm de coluna d’água
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
1
CAPITULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 – Importância do Tema
Nas regiões costeiras nordestinas é muito freqüente o aparecimento de
solos da Formação Barreiras, que segundo alguns autores (BIGARELLA e
ANDRADE, 1964; ALHEIROS e LIMA FILHO, 1991) são sedimentos não
consolidados depositados ao fim do Terciário e início do Quaternário, e
caracterizado por camadas sub-horizontais de granulometria diferenciada,
associadas a processos fluviais. Essas formações superficiais cenozóicas,
particularmente as fácies de canal fluvial são consideravelmente suscetíveis à
erosão, com formação de voçorocas de grandes dimensões geométricas (Figura
1.1). As áreas dessa formação têm relevo movimentado, de altura variável, entre
30 e 100 metros e se constituem em zonas de assentamentos precários, como é o
caso de Recife.
Figura 1.1 – Voçoroca localizada no bairro do Ibura.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
2
Segundo LOPES (1980) a erosão compreende o processo de
desagregação, transporte e posterior depósito de matérias de solo ou rocha por
ação dos fatores condicionantes, ativos (clima, microorganismos, ação antrópica,
etc.) e passivos (tipo de solo, cobertura vegetal, etc.). Essa temática tem sido
estudada por inúmeros autores, tais como, ALHEIROS (1998), GUERRA
(1998;1999;2002;2005), COELHO NETO (1998), BASTOS (1999), COUTINHO et.
al. (1999;2005;2006), CANTALICE (2001), GOMES (2001), SILVA (2004),
CAMAPUM DE CARVALHO et al. (1997; 2001), CAMAPUM DE CARVALHO et al.,
(2006), SANTANA (2006), LAFAYETTE (2006), GIRÃO (2007), entre outros.
Pelo processo de erosão a camada superficial do solo é continuamente
removida e transportada pelo deflúvio superficial até se depositar nos lagos,
açudes, estuários e oceanos. Quando tal processo ocorre, sob condições naturais
ou não perturbadas, um estado permanente de equilíbrio é estabelecido de modo
que não se verifica maiores danos. No entanto, quando esta condição de equilíbrio
é perturbada, a erosão cria sérios problemas nas áreas urbanas.
Segundo ALHEIROS (1998) devido ao êxodo rural associado à falta de
planejamento urbano, bem como, à diferença de posse econômica entre as
classes sociais, a ocupação de terrenos e lotes de menor valor econômico (morros
e alagados) é favorecido pela população de baixo poder aquisitivo, ocorrendo um
progressivo crescimento de ocupação desordenada aumentando a densidade
populacional nas encostas e diminuindo as condições de equilíbrio natural.
As Figuras 1.2 (a) e (b) apresentam a expansão da mancha urbana e a
tendência de ocupação do solo na cidade de Recife. Pode se observar um
crescimento da expansão urbana do núcleo central em direção às colinas e
morros.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
3
(a) (b) Figura 1.2 – Expansão da mancha urbana e tendências de crescimento da ocupação
do solo (FIDEM, 2006)
Nas áreas urbanas, a freqüente ocupação dos morros pela população de
baixa renda (Figura 1.3), é feita com sério prejuízo para a estabilidade destes
morros e comprometimento da segurança coletiva.
De acordo com ALHEIROS (2003a) à medida que o homem ocupa o
espaço e o modifica, buscando a proximidade dos recursos naturais disponíveis e
situações convenientes à sua subsistência e bem estar, insere também o
componente antrópico na geração do risco e passa a arcar com o peso das
respostas do ambiente às intervenções realizadas. Os processos naturais põem
em risco a integridade física, econômica ou psicossocial das pessoas, pelo fato de
ocuparem e modificarem os locais onde eles ocorrem.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
4
Figura 1.3 – Ocupação desordenada - Recife / PE
A alteração antrópica contribui para intensificação dos processos erosivos,
quando o homem desmata, destruindo grandes áreas, sem conhecimento prévio
dos mecanismos de equilíbrio dinâmico que envolve os diversos ecossistemas,
para construção de moradias. A resposta da natureza é na maioria das vezes
irreversível (PEREIRA et. al, 2001).
A ocupação espontânea apresenta um modelo próprio e predispõe as
encostas a uma série de fatores causadores dos problemas de instabilidade,
decorrentes de ações antrópicas (Figura 1.4), como retirada da proteção vegetal e
escavações sub verticais e escalonadas sem qualquer tipo de proteção contra
erosão, construção a meia-encosta de vias de acesso, desprovidas de qualquer
tipo de revestimento e de dispositivos de drenagem de águas pluviais, execução
de fundações inadequadas, lançamento de esgotos domésticos e de lixo nas
encostas e nos canais naturais de drenagem, etc.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
5
Figura 1.4 – Ocupação desordenada - Recife / PE
A maneira desordenada com que é feita a ocupação dos morros tem gerado
vários tipos de acidentes, desde a erosão dos terrenos com a deterioração do solo
até a destruição de moradias e da infra-estrutura urbana com perdas de vidas
humanas e prejuízos materiais incalculáveis. Quando parte de um morro é cortado
para criar um terreno plano, gera necessariamente uma superfície quase vertical
junto ao terreno, ou seja, um talude de corte, que passa a ameaçar a casa ali
construída. Esse corte rompe o equilíbrio natural da encosta já estabilizada pela
cobertura vegetal. As águas que antes escoavam suavemente sobre a encosta
original, passam a agredir o patamar e o talude de corte que ficaram desprovidos
da proteção oferecida pelo solo e pela vegetação. Essas águas ao se infiltrarem
no subsolo saturam a encosta e facilitam a ocorrência de erosões. A falta de um
destino adequado dos resíduos e o descontrole das águas servidas geradas pela
população dos morros (Figuras 1.5 e 1.6), também são fatores que aceleram o
processo erosivo.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
6
Figura 1.5 – Águas servidas lançadas nas encostas - Camaragibe / PE
Figura 1.6 – Resíduos e águas servidas lançados diretamente no solo (Bairro Três Carneiros)
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
7
O problema das encostas ocupadas decorre, principalmente, da sua
ocupação espontânea por famílias carentes, através de edificações de moradias
rústicas, sem adoção dos critérios técnicos normalmente requeridos. Nos últimos
anos, com a diminuição dos terrenos planos à serem ocupados, tem-se assistido à
verticalização nas áreas de encostas, ou seja, a construção de habitações com
mais andares, elevando o perigo nessas áreas (Figura 1.7(a) e (b))
(a) (b) Figura 1.7 – verticalização em áreas de morro (Camaragibe- córrego da andorinha)
A construção civil cria estruturas de grande impacto e é diretamente
influenciada pelas leis da natureza, algo visível quando são feitas modificações na
morfologia de um terreno. Sabe-se que qualquer corte ou escavação exige
métodos de re-estabilização. "Ao modificarmos a encosta, em geral, pioramos a
estabilidade do solo" (WOLLE, 1972). Em muitos casos, estes métodos são caros e
até ambientalmente inaceitáveis. Pensando nisso outros pesquisadores têm
utilizado técnicas alternativas para produzir sistemas de combate à erosão em
terrenos inclinados através do uso de revegetação (COUTINHO et al. 1999) ou a
utilização de Geossintéticos (denominação genérica de um produto polimérico,
sintético ou natural, industrializado) que atualmente tem sido bastante utilizado
através das geomantas e biomantas no caso de ser biodegradável (Figura 1.8),
bem como as geocélulas.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
8
Figura 1.8 – Utilização de biomanta
A análise do processo e controle da erosão, bem como, a proteção
superficial adequada apresenta inúmeras vantagens para os empresários, órgãos
públicos e principalmente, para o meio ambiente, uma vez que soluciona o
problema do processo erosivo reduzindo também o volume de perda de solo que
se observa nas passagens de águas servidas dos morros, minimizando assim o
impacto ambiental provocado por esses resíduos. Os efeitos da erosão variam
amplamente no tempo e no espaço, dependendo do tipo de solo, do clima e
muitos outros fatores. Infelizmente, mesmo após reconhecendo os efeitos que a
erosão antrópica pode provocar, o homem tem se mostrado indolente quanto à
sua avaliação. Além de produzir sedimentos que por si só, via de regra são
prejudiciais, a erosão pode causar sérios danos locais, sejam problemas relativos
ao desgaste do solo (redução da estabilidade), seja pelo aparecimento de valas
profundas sulcadas no solo que nos estágios mais avançados, modifica os
terrenos de tal forma a causar sérios danos. O conhecimento dos solos não
saturados destes taludes vai ajudar na orientação das intervenções do poder
público, reduzindo os riscos dos desastres e soluções para reduzir o custo das
obras, evitando surgimento de novos focos de erosão. Por outro lado este estudo
amplia o conhecimento referente a solos não saturados da Formação Barreiras,
considerando não apenas comportamento dos morros naturais, mas problemas de
erodibilidade em situações modificadas por ocupações.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
9
1.2 – Justificativa
O estudo dos solos regionais é um tema permanente de pesquisa na área
de Geotecnia – DEC / UFPE. Os solos que compõem a Formação Barreiras são
extremamente importantes, não apenas para Recife / Pernambuco, mas também
para toda a região Nordeste. Caracterizar o comportamento desses solos diante
da erosão e avaliar a sua erodibilidade é uma contribuição, que a engenharia civil
pode colaborar eficientemente, com conhecimento relativo à natureza dos
processos de erosão-transporte-deposição, de modo a tornar capaz de
prognosticar os efeitos provenientes das mudanças que possam ocorrer. É preciso
conhecer os processos de forma qualitativa e quantitativa, determinando
parâmetros, objetivando a prevenção e o controle da erosão para conservação
dos solos.
Estudos sistemáticos e permanentes do impacto ambiental provocado pela
erosão, devido às fortes precipitações mal distribuídas, aos solos rasos, às
temperaturas elevadas, à cobertura vegetal rala e à ação degradadora do homem,
são importantes para identificar as áreas de maior suscetibilidade. É importante
que se façam estudos sobre esse processo erosivo na tentativa da limitação desse
fenômeno, com abordagem da análise da erodibilidade de taludes utilizando os
conceitos da mecânica dos solos não saturados. A falta de conhecimentos e
dados específicos é objeto de constante preocupação e envolvimento dos órgãos
públicos (setores de obras, manutenção e Defesa Civil, entre outros) com o
problema. Portanto, este estudo tem sua importância como fonte de informação
junto ao meio técnico, sugerindo diretrizes para intervenções pertinentes.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
10
1.3 – OBJETIVOS 1.3.1 - Geral
O desenvolvimento deste trabalho tem por objetivo geral analisar as
características geotécnicas e o comportamento de erodibilidade do solo em uma
encosta ocupada da Formação Barreiras na Região Metropolitana do Recife,
precisamente no Bairro do Ibura localidade de Três Carneiros.
1.3.2 - Específicos
– Construir um campo experimental na encosta ocupada e acompanhar o
processo de erosão do solo;
– Interpretar os mecanismos envolvidos na fenomenologia da erodibilidade de
encostas ocupadas;
– Compreender mecanismos dos processos erosivos, a partir da análise das
informações obtidas considerando as técnicas existentes na literatura;
– Caracterizar geotecnicamente os solos através de ensaios físicos, químicos e
mineralógicos, como também seu comportamento mecânico;
– Quantificar as perdas de solo da encosta ocupada provocada pelo
escoamento superficial;
– Estudar a influência da cobertura vegetal do solo e da declividade no processo
de erosão através de chuvas simuladas;
– Utilizar os dados dos estudos dos solos dos morros do bairro de Três
Carneiros, para ampliar o conhecimento sobre a erosão na Formação
Barreiras.
Vale salientar que a presente pesquisa está inserida no Projeto PRONEX
MCT/CNPq – FACEPE, sob o título “Núcleo de Engenharia Geotécnica e
Tecnologias Ambientais Aplicadas as Encostas Urbanas”, sob a coordenação do
prof. Roberto Quental Coutinho, tendo como instituições envolvidas a
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
11
Universidade Federal de Pernambuco, através dos departamentos de Engenharia
Civil (Grupo GEGEP) e de Geologia e a Universidade de Pernambuco
(Departamento de Engenharia Civil).
1.4 – Estrutura da Tese
A tese é composta de sete capítulos distribuídos da seguinte forma:
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
Nesse presente Capítulo aborda as justificativas e os objetivos da pesquisa, bem
como a estrutura do trabalho.
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA – EROSÃO URBANA
Apresenta uma revisão bibliográfica abordando os estudos na erosão urbana,
comportamento dos solos tropicais, mecanismos da erosão, fases e classificação
dos processos erosivos, fatores erosivos, a Formação Barreiras e a erosão nas
áreas de encostas ocupadas e uma revisão sucinta dos ensaios de erodibilidade
utilizados.
CAPÍTULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA AREA DE ESTUDO
Apresenta as características gerais da área de estudo, enfatizando os aspectos
fisiográficos, geológicos, climáticos, geomorfológicos, bem como os aspectos
naturais em que se encontrava o campo experimental antes dos experimentos.
CAPÍTULO 4 – CAMPANHA E METODOLOGIA DE INVESTIGAÇÃO DE CAMPO E LABORATÓRIO
Este capítulo consta de todos os procedimentos, bem como metodologias dos
ensaios de toda investigação geotécnica e de erodibilidade realizada em campo e
em laboratório.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
12
CAPÍTULO 5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA
Apresenta a análise das caracterizações físicas, químicas e mineralógicas, sucção
pelos métodos do Papel de Filtro, Haines e Câmara de pressão de Richards,
compressibilidade e resistência ao cisalhamento (convencional e com sucção
controlada).
CAPÍTULO 6 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – AVALIAÇÃO DA ERODIBILIDADE DOS SOLOS
Apresenta uma avaliação da erosão, obtendo-se valores de perdas de solos em
um monitoramento de campo e análise da declividade e da vegetação através de
chuvas simuladas. Em laboratório, foi utilizado alguns ensaios de erodibilidade,
tais como, inderbitzen, Inderbitzen modificado, desagregação, crumb test, furo de
agulha, estabilidade dos agregados entre outros.
CAPÍTULO 7 – CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Apresenta as principais conclusões obtidas com este trabalho, bem como
sugestões para futuras pesquisas.
Por fim são apresentadas as Referências Bibliográficas e anexos
ANEXO A
Apresenta as tabelas das análises granulométricas e as curvas granulométricas
com e sem o uso de defloculante, de amostras dos solos provenientes dos quatro
furos de sondagens executados.
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
13
ANEXO B
Apresenta descrições detalhadas de cada parcela utilizada no ensaio de chuva
simulada.
ANEXO C
Apresenta os gráficos das precipitações pluviométricas durante o ano de 2006 e
2007, obtidas com os pluviômetros instalados no local de pesquisa; a planta
topográfica e a unidade de estudos do local da pesquisa.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
14
CAPITULO 2
EROSÃO URBANA
2.1 – Generalidades
A presente fundamentação teórica pretende abordar alguns temas gerais
que possam contextualizar esta pesquisa num aspecto mais amplo, sem a
pretensão de esgotá-los detalhadamente. Grande parte desta temática “erosão”
tem sido contemplada com muita propriedade por inúmeros autores tais como
FENDRICH (1997), GUERRA (1998;1999;2002;2005), COELHO NETO (1998),
BASTOS (1999), COUTINHO et. al. (1999), CANTALICE (2001), GOMES (2001),
SILVA (2004), CAMAPUM DE CARVALHO et al. (1997; 2001), CAMAPUM DE
CARVALHO et al., (2006), SANTANA (2006), LAFAYETTE (2006), GIRÃO (2007),
entre outros, não menos importantes, pautando seus estudos em áreas ocupadas
ou não. Aqui, buscar-se-á o estudo para as áreas urbanas de encostas, em
conseqüência dessa contínua e desordenada intervenção antrópica, que vem
sofrendo constante evolução. Assim, procurou-se avaliar os fenômenos da
natureza e a interferência humana nos ambiente em escala regional e local.
Inicialmente se faz necessário abordar, alguns aspectos sobre as condições
ambientais aos quais que o solo está exposto e a sucção.
2.2 – O conceito de erosão
As zonas de encostas da cidade de Recife têm se constituído em
evidencias marcantes dos processos erosivos. Os estudos desses processos
erosivos têm se acelerado nos últimos anos, conjuntamente com a intensa
ocupação desordenada dessas áreas pelas classes menos favorecidas da
população. As conseqüências dessas ocupações têm desencadeado uma alta
intensidade de focos erosivos provocados pelos desmatamentos, cortes nos
morros (para construção das suas moradias), falta de drenagem adequada,
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
15
deposição de entulhos e lixos nas proximidades. A erosão é um problema que
vem afetando cada vez mais essas áreas, principalmente pelo seu poder de
destruição, favorecendo situações de riscos à população.
A erosão compreende o processo de desagregação, transporte e posterior
depósito de matérias de solo ou rocha por ação dos fatores condicionantes
(LOPES, 1980). Ou como bem coloca FENDRICH et al (1997, p. 23),
é a desagregação, transporte, e deposição dos materiais dos
horizontes superficiais e profundos do solo, provocando o seu
rebaixamento, iniciando-se seu trabalho superficialmente,
aprofundando-se para camadas mais consolidadas de solo.
A erosão natural constitui um processo normal no desenvolvimento dos
processos de modificação da crosta terrestre, sendo reconhecido por longos
períodos de atividades. Esses processos de modificação são considerados
benéficos, pois com eles são formadas colinas, planícies e vales. Segundo
BERTONI e LOMBARDI NETO (1999) quando o equilíbrio natural não é
modificado, esse processo se desenvolve num ritmo que a remoção de partículas
se equilibra, com a formação do novo solo. Então, pelo processo de erosão a
camada superficial do solo é continuamente removida e transportada pelo deflúvio
superficial até depositar-se nos lagos, açudes, estuários e oceanos. Quando tal
processo ocorre sob condições naturais ou não perturbadas, um estado
permanente de equilíbrio é estabelecido de modo que não se verifica maiores
danos. No entanto, quando esta condição de equilíbrio é perturbada, a erosão
pode criar sérios problemas, particularmente nas áreas urbanas. Então, com a
intervenção antrópica, esse processo natural pode aumentar sua intensidade.
Segundo ALMEIDA FILHO (1998) este processo que sofre a interferência do
homem é denominado erosão antrópica (ou acelerada).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
16
O agravamento dos problemas erosivos está diretamente relacionado ao
crescimento da população urbana, num processo de rápida urbanização, sem
planejamento adequado (IWASA e FENDRICH, 1998).
2.2.1 – Mecanismos da Erosão do Solo
Segundo CAMAPUM DE CARVALHO et al., (2001) antes da precipitação e
do fluxo superficial, o solo encontra-se normalmente no estado não saturado e,
portanto submetido a forças capilares e/ou de sucção. Neste caso o modo como
se dá a saturação poderá propiciar o desprendimento e a desagregação das
partículas de solo. Se um agregado ou uma dada massa de solo (Figura 2.1a) vê-
se repentinamente imersa em água (Figura 2.1b), a capilaridade e/ou sucção faz
com que a água penetre no seu interior gerando uma pressão positiva na fase ar,
que ao atingir a coesão do solo o rompe, desagregando-o (Figura 2.1c).
(a) (b) (c)
Figura 2.1 - Efeito da capilaridade e/ou sucção na desagregação do solo (CAMAPUM
DE CARVALHO et al., 2001).
A erosão pode ser desencadeada pela ação de escoamentos superficiais e
subsuperficiais ou ainda pela ação gravitacional diante do decréscimo de
resistências dos materiais sob saturação de água (COELHO NETO, 1998).
2.2.2 – Desagregação e transporte do Solo
Durante as precipitações pluviométricas em uma área qualquer, a
desagregação e transporte das partículas podem ser efetuadas por alguns sub-
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
17
processos: (1) desprendimento pelo impacto das gotas de chuvas; (2) transporte
pelas gotas de chuva; (3) desprendimento pelo escoamento superficial; e (4)
transporte pelo escoamento superficial (LOPES, 1980).
Nota-se então que a erosão possui dois processos distintos: a
desagregação do solo e o transporte das partículas desagregadas. As
energias observadas nos processos são de duas formas: a energia potencial e a
cinética. A energia potencial está atrelada diretamente à desagregação do solo,
enquanto que a energia cinética ao transporte das partículas (MORGAN, 1996).
Segundo LOPES (1980) esses processos dependem de três fatores: (a) a
energia dos agentes erosivos (chuva e escoamento superficial); (b) a erodibilidade
do solo ou sua suscetibilidade à erosão; e (c) a cobertura vegetal de proteção do
solo. O primeiro reflete a potencialidade erosiva do processo, enquanto os dois
últimos à resistência imposta pelo solo através das suas condições físico-
químicas, à energia potencial dos agentes erosivos.
De acordo com BERTONI e LOMBARDI NETO (1999) os processo de
desagregação e remoção de partículas de solo inicia quando as gotas de chuva
atingem a superfície do solo e destroem as ligações dos agregados e culmina com
as seguintes etapas: (1) as partículas de solo se soltam; (2) o material
desprendido é transportado; (3) esse material é depositado. Nas duas primeiras o
resultado não pode ser expresso em unidades de área, entretanto na terceira,
pode ser expresso em peso ou volume por unidade de área (tal como toneladas
por hectare).
2.2.3 – Efeito das Gotas de Chuva
A principal forma de erosão hídrica pluvial se dá pela ação das chuvas. Daí
se dá o termo erosividade: erosão causada pelas chuvas. Com a precipitação da
água pluvial, quando o solo está protegido pela cobertura vegetal, geralmente a
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
18
água infiltra gradativamente no solo (Figura 2.2). Entretanto, quando ocorre a
retirada ou mesmo não existe esta cobertura vegetal (Figura 2.3), o impacto
causado pelas gotas de chuva, desagrega as partículas do solo, liberando-as e
transformando-as em partículas menores e mais soltas.
Figura 2.2 – Superfície protegida Figura 2.3 – Superfície desprotegida COUTINHO et al (1999)
Portanto, a erosão por ação da chuva (splash erosion) ocorre por impacto
(golpe) das gotas de água sobre uma superfície desprotegida na qual produz um
desprendimento e remoção de camadas finas de solo (espalhamento). Uma gota
isolada de chuva (Figura 2.4a) ao golpear o solo (com ausência de obstáculos)
age como uma pequena bomba (Figura 2.4b) que faz com que as partículas sejam
projetadas no ar em diversas direções (Figura 2.4c).
Segundo LOPES (1980) em solos planos as partículas são de certa forma
distribuídas uniformemente em todas as direções, entretanto, em solos com
declividade, existe uma taxa liquida de transporte declividade abaixo.
A desintegração parcial dos agregados naturais do solo liberta partículas
finas, deslocando-as e projetando-as a uma certa distância. O golpe das gotas
afeta primeiramente a estrutura da capa superficial, predispondo a um
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
19
desprendimento das partículas, que em seguida serão mobilizadas pelo
escoamento.
Figura 2.4 – Impacto de uma gota de chuva sobre o solo (In: LEINS e AMARAL
(1987). Foto de ROBEY, do Naval Research Lab. (EUA)).
Tanto para as condições de chuva natural quanto para chuva simulada,
gotas de água de diferentes tamanhos podem alcançar diferentes velocidades de
(b) impacto da gota no solo e despredimento das partículas.
(a) gota de água prestes a atingir a superfície do solo.
(c) partículas projetadas no ar em diversas direções.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
20
queda, fazendo com que a superfície do solo fique sujeita ao impacto dessas
gotas com energia de diferentes magnitudes CAMAPUM DE CARVALHO et al.
(2002).
Quando uma gota isolada de chuva golpeia a superfície do solo a energia
cinética é igual ao semi-produto da sua massa pelo quadrado de sua velocidade
(LOPES, 1980).
O tamanho das partículas de chuva varia de 0,5 a 5 mm de diâmetro de
acordo com a intensidade ou com a chuva (Figura 2.5). Durante uma chuva, as
gotas são de diferentes tamanhos. Conhecidos o tamanho e a velocidade das
gotas pode-se calcular a energia cinética de forma direta, a qual é geralmente
superior à de um escoamento normal. A chuva é em si, então, a fonte mais
importante de erosão, medida em volume de solo desprendido. A velocidade das
gotas varia de 3 a 10 metros por segundo.
Figura 2.5 – Distribuição das gotas em uma chuva (LOWS & PARSONS, 1943).
A velocidade de uma gota em queda, inicialmente aumenta, até que uma
condição de equilíbrio entre o peso da gota e a resistência, imposta pelo ar, é
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
21
estabelecida, então, a gota adquire uma velocidade constante ou “velocidade
terminal”. Desde que a massa da gota é proporcional ao cubo do seu diâmetro
(Tabela 2.1), a energia de uma gota isolada aumenta rapidamente à proporção
que suas dimensões aumentam (LOPES, 1980).
TABELA 2.1 – Velocidade Terminal das Gotas de Chuva
Diâmetro da Gota (mm)
Velocidade Terminal (m/s) Lenard Laws
0,50 3,51 ----- 1,00 4,39 ----- 1,50 5,70 5,52 2,00 5,92 6,59 3,00 6,89 8,05 4,00 7,72 8,88 5,00 7,99 9,24 5,50 7,99 9,30 6,00 7,90 9,30 6,50 7,81 -----
Fonte: LINSLEY et al. (1949 apud LOPES, 1980)
Através de dados de distribuição dos tamanhos e velocidades das gotas
WISCHMEIR e SMITH (1958) realizaram o cálculo da energia cinética para
diferentes intensidades de chuva, obtendo com isso, uma regressão que nos dá a
energia em função da intensidade da chuva. Nas figuras 2.6 e 2.7 é apresentado
respectivamente a distribuição de gotas de uma chuva natural e as velocidades
terminais dessas gotas.
Ao cair, uma gota de chuva levanta partículas de solo e as reparte em uma
área de aproximadamente um metro quadrado. Num solo sem proteção vegetal se
calculam até cinqüenta metros cúbicos de solo removido por hectare, em uma
chuva forte de uma hora de duração.
Chuvas com altas intensidades produzem, em geral, enxurradas suficientes
para gerar erosão, após superarem a capacidade de infiltração do solo (AREND e
HORTON, 1942).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
22
Figura 2.6 – Distribuição das gotas em uma chuva Natural - WISCHMEIR e SMITH (1958)
Figura 2.7 – Velocidades terminais de gotas de chuva de diferentes diâmetros no ar WISCHMEIR e SMITH (1958)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
23
ROSE (1960) ao trabalhar com chuvas de intensidade de: 50,8; 101,6; e
152,4 mm/h, concluiu que a desagregação do solo depende mais da duração da
chuva que da sua intensidade. Entretanto, WISCHMEIR e SMITH (1958);
MAZURAK e MOSHER apud LOPES (1980) mostraram que há uma relação direta
entre a perda de solo e a intensidade da chuva.
AMORIM et al. (2001) através de estudos com chuvas simuladas
verificaram que a perda total de solo aumenta com o incremento da energia
cinética da precipitação e da declividade da superfície do solo, sendo que a
declividade apresenta efeito menos expressivos na perda total de solo ao
comparar com a energia cinética.
2.2.4 – Efeito do Escoamento Superficial
Segundo LOPES (1980) partículas de solo desprendidas pelos impactos
das gotas de chuva têm no escoamento superficial o seu principal veículo de
transporte. O fluxo superficial pode conter energia suficiente para a quebra dos
agregados naturais do solo e produzir erosão.
A ação do escoamento superficial no processo erosivo se manifesta em
duplo aspecto: desagrega as partículas do solo e as transporta para outros
lugares. Esses aspectos dependem de uma série de fatores relacionados ao
escoamento superficial, ou seja, tamanho e forma das partículas de solo,
declividade dos terrenos, condições e tipo da cobertura vegetal, entre outros.
A umidade do solo antes da chuva é importante porque ao chover, a água
trata de penetrar no solo, umedecendo-o e criando uma camada fina de saturação;
e até que esta camada não chegue a um ponto de equilíbrio, não se formam um
escoamento e uma corrente de infiltração. A água da chuva que se inicia, ao cair
trata de infiltrar-se, deslocando a água existente abaixo, por macro-poros
formando uma espécie de onda de pressão dentro do solo, a qual produz uma
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
24
frente úmida de infiltração. Obtém-se o equilíbrio quando todo o perfil está
transmitindo água à máxima taxa permitida pela parte menos permeável dos
horizontes. Isto pode ocorrer entre 10 minutos ou várias horas depois de iniciada a
chuva.
A água em excesso que não pode se infiltrar fica na superfície. A infiltração
é influenciada pela declividade do terreno e pela textura do solo. Os pedregulhos e
areias são muito mais permeáveis que as argilas e menos erodiveis conforme
Tabela 2.2, entretanto, existem outros fatores que determinam a infiltração como:
as práticas agrícolas que criam zonas de acumulação de água e aumentam a
porosidade do solo superficial. A passada de trator em uma área semi-plana pode
aumentar a taxa de infiltração em 80%.
O fluxo superficial ocorre quando a intensidade da chuva excede a
capacidade de infiltração. Nestas condições, a água desce a encosta em regime
de fluxo turbulento. Este fenômeno é mais importante no caso de erosão laminar,
porém, também pode contribuir para o início da erosão do tipo ravina ou voçoroca
pelo efeito de fluxo concentrado.
Segundo LOPES (1980) esse fluxo dependendo de determinadas
condições do solo, tais como clima e intensidade da chuva, pode tornar-se
turbulento. Ou seja, as rugosidades e asperezas da superfície da superfície do
solo causam pequenas ondulações no fluxo, que ao atingir velocidade
considerável, dão lugar à formação de turbulências que tendem a aumentar com a
concentração do fluxo ao longo da declividade.
Igual situação ocorre com as áreas de encostas, a capacidade de infiltração
varia muito e depende da cobertura vegetal, declividade, textura do solo, umidade
natural e o fator antrópico. Os solos mais permeáveis (Tabela 2.3) como os
pedregulhos e areias, possuem uma capacidade maior de infiltração.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
25
Tabela 2.2 – Suscetibilidade à erosão de acordo com o tipo de solo, LLOPIS TRILLO (1999).
SÍMBOLO DESCRIÇÃO DO SOLO ERODIBILIDADE
GWPedregulho e mistura de pedregulho e areia, bem graduados, com poucos ou sem finos.
Menos erodível
Mais erodível
GP Pedregulhos e mistura de pedregulho e areia, mal graduados, com poucos ou sem finos.
SW Areias e areias pedregulhosas, bem graduadas, com poucos ou sem finos.
GM Cascalho siltoso, misturas de cascalho, areia e silte.
CH Argilas inorgânicas de plasticidade elevada, argilas gordas.
CL Argilas inorgânicas de plasticidade baixa ou média, argilas pedregulhosas, argilas arenosas, argilas siltosas, argilas magras.
OL Siltes orgânicos, siltes e argilas orgânicas de plasticidade baixa.
MH Siltes inorgânicos, solos arenosos finos ou siltosos micáceos e diatomáceos, solos elásticos.
SC Areias argilosas.
SM Areias siltosas.
ML Siltes inorgânicos e areias muito finas, pó-de-pedra, areias finas siltosas ou argilosas, e siltes argilosos pouco plástico.
Tabela 2.3 – Coeficiente de permeabilidade para solos
TIPO DE SOLO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE (m/s)
Argila < 10-11
Silte 10-11 < k < 10-9
Areia Fina
Areia Grossa
10-9 < k< 10-7
10-7 < k< 10-4
Pedregulho > 10-4
De acordo com a intensidade de chuva, a infiltração e as características
físicas do terreno, se produz uma corrente superficial (escoamento), uma série de
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
26
correntes subterrâneas semiparalelas à declividade do terreno e uma corrente
semivertical até o nível freático (Figura 2.8).
Quando a linha do nível de água está muito perto à superfície, pode
interceptar-se com as correntes superficiais, formando-se uma zona de fluxo
combinado.
A água que percola no interior de um talude exerce, em virtude de sua
viscosidade, uma pressão sobre as partículas de solo, conhecida como pressão
de percolação. Esta pressão atua na direção do fluxo e sua intensidade cresce
proporcionalmente à velocidade de percolação.
Figura 2.8 – Infiltração e escoamento
De acordo com LLOPIS TRLLO (1999) a velocidade de infiltração, depende,
sobretudo, da textura do solo. Os solos mais arenosos têm uma velocidade de
infiltração maior que os argilosos, enquanto os siltosos são considerados de
valores intermediários (Tabela 2.4).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
27
Tabela 2.4 – Velocidade de infiltração dos diferentes tipos de solos
TEXTURA VELOCIDADE DE INFILTRAÇÃO (1)
Arenosa Mais de 30
Silto arenosa 20 – 30
Silte 10 – 20
Silto argilosa 5 – 10
Argila Menos de 5 (1) Unidade: milímetros de altura de água por hora.
No pé de um talude, a velocidade de percolação e a pressão de percolação
correspondente são muito maiores que na parte superior do talude e a pressão de
percolação tenderá a provocar a movimentação de partículas de solo com maior
intensidade ao longo das linhas de fluxo que se dirigem para o pé do talude.
Com as formações de turbulências nos escoamentos, desenvolvem-se
forças ascensoriais no fluxo, pondo em suspensão as partículas do solo. As
partículas mais leves e mais finas são transportadas pelo fluxo, as menos leves
permanecem em suspensão e, se depositam quando as forças ascensoriais
diminuem, permanecendo na superfície do solo, sendo transportadas por arraste
até que novos movimentos de turbulência do fluxo as ponha em suspensão. Já as
partículas mais grossas e mais pesadas permanecem na superfície, sendo regida
pelo efeito da força trativa do fluxo, o que pode fazer com que as partículas
deslizem ou rolem sobre o solo (LOPES, 1980).
A tendência ao arraste de partículas é obviamente maior em solos
desprovidos de coesão, ou de baixa coesão. Entre esses, as areias finas são mais
sensíveis que areias grossas ou pedregulhos. Nestes últimos materiais, o arranjo
entre grãos, com presença de grandes vazios, favorece o fluxo de água e
impedem que se estabeleçam gradientes elevados, resultando daí menor
tendência ao arraste de partículas.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
28
Como conseqüência deste processo, no pé do talude se atinge mais
facilmente uma situação de equilíbrio, por arraste de partículas, do que nas partes
superiores, mas, uma vez que na base do talude tenha entrado em colapso, a
parte superior cederá por perda de apoio.
A presença de água intersticial em solos, mesmo em materiais
perfeitamente não-coesivos (areias finas e limpas), pode conferir, por efeito de
pressão capilar, características de materiais coesivos (coesão aparente é aquela
que desaparece após imersão, ou após secagem).
Nessas condições, uma areia siltosa, fina e um pouco úmida pode formar
taludes verticais, estáveis, em alturas superiores a 10 m. A estabilidade desses
taludes requer a existência, no material que o constitui, de uma grande área de
contato entre ar e partículas de água constituintes do meniscos que fornecem a
coesão aparente ao solo. A experiência mostra que a água que percola ao longo
das encostas íngremes, durante chuvas pesadas, não desloca suficiente
quantidade de ar de modo a destruir a coesão aparente de areias e siltes. Se,
entretanto, a água passar a percolar em grande quantidade e sem interrupção na
massa de solo, o ar será quase completamente expulso, a coesão aparente
eliminada e o talude entrará em colapso. Um caso de ruptura semelhante ocorre
quando taludes íngremes de areia fina ou silte são submersos, pela primeira vez,
por ocasião do enchimento de reservatórios artificiais.
O teor de umidade atua principalmente sobre a sucção, podendo aumentá-
la ou reduzi-la. Este é um fato que requer, na análise da estabilidade de um
talude, a adoção de valores de coesão obtidos a partir de ensaios em superfícies
que tenham sido mantidas saturadas. Esses ensaios requerem assim certo
cuidado, pois os incrementos de carregamento deverão ser suficientemente lentos
de forma a permitir uma dissipação das pressões neutras que ocorram ao longo
da superfície de deslizamento.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
29
Macroestruturas são feições internas a estruturas de solos que rompem a
suposta homogeneidade dos mesmos e revelam sua anisotropia, mais ou menos
acentuada, em relação às mais diversas propriedades. Interferem nas
características de permeabilidade, fazendo com que solos apresentem
coeficientes variáveis nas diversas direções. Afetam da mesma forma, as
características de resistência mecânica e erodibilidade.
2.2.6 – Classificação dos Processos Erosivos
De acordo com FENDRICH (1997) a erosão é classificada
geomorfologicamente segundo os processos e as formas a ela correlacionada em:
a) processos erosivos:
erosão geoquímica;
erosão hídrica.
b) formas erosivas:
erosão por embate;
erosão laminar;
erosão em córregos (canais);
erosão linear (sulcos, ravinas e voçorocas).
Os processos erosivos são de certa forma os mais importantes processos
geomórficos que modelam a superfície terrestre, constituindo-se no deslocamento
de material vertente abaixo sob a influência da gravidade, sendo desencadeados
pela interferência direta de outros agentes.
Como bem coloca BIGARELLA (2003) um talude é estável quando a ação
da gravidade é equilibrada pela resistência do solo ao cisalhamento. Quando o
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
30
equilíbrio é rompido ocorre o movimento, o qual pode ser provocado por uma
causa externa (escavações ou cortes no sopé da encosta), ou sem causa externa
tanto pelo aumento temporário da pressão intersticial, como pela redução ou
perda progressiva da resistência do solo. Parece igualmente, que os movimentos
de massa são precedidos por extensa erosão subterrânea iniciada pela formação
de olhos de água no sopé do talude tubular (piping), a qual provoca o movimento e
liquefação do material.
Inúmeros são os movimentos de massa que podem ser verificados no
interior das erosões lineares e principalmente nas voçorocas. Praticamente toda
gama de transporte em massa auxilia o desenvolvimento dessas incisões, desde
os mais lentos aos mais rápidos e desde os mais sólidos aos mais fluidos
(OLIVEIRA, 1999).
Já os colapsos diferem-se das subsidências no que se refere à velocidade
do movimento, ou seja, o colapso corresponde a um movimento brusco do solo e
a subsidência, um movimento mais lento de afundamento da superfície.
O processo de instabilização do solo provocado pela erosão hídrica pode se
processar em duas formas: erosão interna e externa, devido respectivamente, a
fluxos internos e externos (Tabela 2.5).
Tabela 2.5 – Tipos e subtipos de erosão hídrica (GOMES, 2001).
TIPO SUBTIPO
Erosão Interna Erosão interna por escoamento difuso interno (piping) e
erosão por escoamento concentrado (voçorocas)
Erosão Externa
Este tipo de erosão pode se processar em forma de erosão
pluvial, erosão laminar, erosão por escoamento difuso (em
sulcos).
As formas de erosão hídrica são mostradas na Figura 2.9.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
31
Figura 2.9 – Esquematização do processo de erosão hídrica (KARMANN, 2000).
2.2.7 – Fatores condicionantes que influenciam o processo de Erosão
A ocupação humana do solo representa o fator decisivo da aceleração dos
processos erosivos. Porém, existem fatores condicionantes que influenciam na
velocidade deste processo. Esses condicionantes (fatores) podem ser divididos
em ativos (climáticos, ação de microorganismos, ação antrópica) e passivos
(topografia, tipo de solo, cobertura vegetal). A erosão resulta da combinação
desses fatores que são dependentes e estão interligados entre si. Destacam-se
aqui apenas alguns fatores principais, pois alguns autores têm discorrido sobre
estes fatores com grande ênfase, como, por exemplo, BERTONI e LOMBARDI
NETO (1990), ALHEIROS (1998), SALOMÃO (1999), GOMES (2001), BANDEIRA
(2003), SILVA (2004) entre outros.
Nível de água
Sulcos ou Ravinas Zona temporariamente saturada
Voçoroca
Fonte: Decifrando a Terra – Oficina de texto - 2000
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
32
2.2.7.1 Condicionantes Ativos
2.2.7.1.1 Fatores Climáticos
2.2.7.1.1.1 Balanço Hídrico
As relações entre as várias formas de ocorrência da água se processam
dentro de um sistema fechado denominado ciclo hidrológico (Figura 2.10).
P r e c i p i t a ç ã o
P e r c o l a ç ã o
S o l o
I n f i l t r a ç ã o
E v a p o r a ç ã o
do
Oc
ea
no
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ão F o r m a ç ã o d e n u v e n s
N u v e m d e C h u v a
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L a g o
Percolação profunda
E s c o a m e n t o
S u p e r f i c i a l
(R u n o f f)
L e n ç o l F r e á t i c o
O c e a n o
Figura 2.10 – ciclo hidrológico, ARAÚJO et al. (2005)
Um balanço hídrico, efetuado num sistema definido, em geral uma bacia
hidrográfica, unidade básica dos estudos hidrológicos, corresponde a uma análise
comparativa entre as quantidades de águas que entram e que saem do sistema,
levando-se em conta as variações das reservas hídricas, superficiais e
subterrâneas, durante um certo período de tempo adotado, freqüentemente anual.
Esse balanço envolve de um lado, como entrada, o clima, através de seus
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
33
componentes, precipitação, temperatura, vento e do outro lado, o escoamento
superficial, a infiltração e a evapotranspiração.
2.2.7.1.1.2 – Chuva
O principal fator climático é a chuva. A forma como ocorre a precipitação
pode acelerar mais ainda erosão: a distribuição mais ou menos regular, no tempo
e no espaço, e sua intensidade são as variáveis importantes.
De acordo com BERTONI e LOMBARDI NETO (1990, p. 39),
A chuva é um dos fatores climáticos mais importantes na
erosão dos solos. O volume e a velocidade da enxurrada
dependem da intensidade, da duração e da freqüência da
chuva. E a intensidade é o fator mais importante na erosão.
As chuvas torrenciais ou pancadas de chuvas constituem a forma mais
agressiva de impacto da água no solo. Durante estes eventos a aceleração da
erosão é máxima. É nestas ocasiões que voçorocas ativas avançam de maneira
extremamente rápida, criando, muitas vezes, situações emergenciais, atingindo as
áreas de encostas ocupadas, por exemplo.
De acordo com FENDRICH (1997) a chuva contribui com vários efeitos
dinâmicos sobre a formação das voçorocas:
Destacabilidade do solo já desnudo pelo impacto das gotas de chuva;
Desagregabilidade do solo superficial pelo escoamento superficial direto,
devido à chuva efetiva;
Desegregabilidade do subsolo e do desmonte de maciços pelo
escoamento subterrâneo, devido ao lençol freático superior;
Capacidade transportadora da chuva sobre o solo destacado;
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
34
Capacidade transportadora do escoamento superficial sobre o solo
desagregado;
Capacidade de provocar o deslizamento e quedas de maciços arenosos
no pé dos taludes, devido às águas subterrâneas;
A parcela do escoamento superficial excedente, após a chuva haver
satisfeito a capacidade de infiltração do solo, atua intensamente no
terreno durante alguns minutos e também ao longo dos períodos de
chuva;
A parcela do escoamento subterrâneo é menos intensiva sobre o solo,
porém, atua persistente e continuamente ao longo dos meses de seca.
Para quantificação das perdas de solo por ação das chuvas têm sido
utilizado atualmente inúmeras metodologias, destacando dentre elas a Equação
Universal de Perda de Solo (USLE) de WISCHEIER (1965) que além do fator
chuva, relaciona outros fatores, tais como o índice de erosividade, o comprimento
e declividade da encosta, o fator uso e manejo do solo e ainda o fator relativo a
prática conservacionista do solo.
2.2.7.1.2 – Ação antrópica
As atividades desenvolvidas pelo homem têm contribuído para aceleração
dos processos erosivos. A erosão está relacionada de forma direta com a
ocupação humana, iniciando-se pelo desmatamento, seguida pela implantação de
moradias em encostas, principalmente de forma inadequada.
Nas áreas de encostas urbanas o traçado sem planejamento das moradias,
bem como o sistema precário de drenagem contribuem cada vez mais para as
perdas de solo. Alguns bairros de Recife situam-se em terrenos elevados ou
mesmo nos divisores de águas, as ruas e moradias mal planejadas nessas áreas
contribuem para o aumento de ravinas e voçorocas de grandes proporções e na
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
35
maioria das vezes difíceis de serem controladas já que o fluxo de água pluviais e
servidas concentrado que percola pela encosta é bastante intenso.
Segundo FRANCHI (1997), atividades agressivas causadas pelo homem
que contribuem para intensidade do processo de erosão do solo decorrem da:
Retirada da cobertura vegetal, de terrenos de encostas, de locais de
solos erodíveis, entre outros;
Práticas agrícolas: monoculturas; culturas não perenes; plantio em
encostas; cultivo intensivo; uso de máquinas e implementos agrícolas;
Queimadas e capinas;
Agropecuária: criação excessiva de animais em áreas de pastagem
(sobre pastoreio);
Movimentos de terra: escavações e aterros.
Alterações no escoamento natural das águas: barragens; aterros;
alterações nos trajetos de cursos d'água; drenagem artificial.
Impermeabilização do solo: construções, pavimentações, compactação.
Atividades de mineração.
Execução de obras: desmatamentos; movimentos de terra; áreas de
empréstimos; impermeabilização; alterações no escoamento das águas.
SALOMÃO (1999) descreve que a maior parte das cidades brasileiras
localizadas em solos de textura arenosa e relativamente pouco profundas tem
sofrido processos de erosão acelerada, por ravinas e voçorocas, causadas
especialmente pela concentração das águas pluviais e servidas, ou seja, devido a
falta de uma infra-estrutura urbana.
Normalmente é na prática não recomendada de retirada de solo em áreas
de encostas urbanizadas, com a intenção de formar patamares para construções
de moradias, bem como aberturas de valetas nas proximidades dessas,
concentrando as águas ali existentes, que inicia o processo erosivo processando
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
36
alterações na superfície (rugosidade superficial) e no interior do solo (densidade
aparente, macroporosidade, camadas compactadas, entre outros) que podem
contribuir para maior ou menor agressividade erosiva.
2.2.7.2 Condicionantes Passivos
2.2.7.2.1 Topografia
A topografia do terreno, levando em consideração o aumento da declividade
e o comprimento da rampa determina as velocidades dos processos erosivos.
Maiores velocidades de erosão podem ser mais esperadas em relevos
acidentados, como morros, do que em relevos suaves, como colinas amplas, pois
declividades mais acentuadas favorecem a concentração e maiores velocidades
de escoamento das águas, aumentando sua capacidade erosiva.
Dentre os fatores topográficos a declividade do terreno é possivelmente o
mais importante no condicionamento da gênese e evolução do processo erosivo
(RODRIGUES, 1982)
A declividade tem tanto maior importância quanto maior for o trecho
percorrido pela água que escoa, ou seja, quanto maior for o comprimento da
encosta. De acordo com BERTONI e LOMBARDI NETO (1990, p. 519),
o tamanho e a quantidade do material em suspensão
arrastado pela água dependem da velocidade com que ela
escorre e essa velocidade é uma resultante do
comprimento da vertente e do grau do terreno.
A declividade da encosta não deve ser levada em conta separadamente, e
sim em conjunto com as características da superfície do solo que igualmente
afetam a remoção do solo e a quantidade de runnoff (GUERRA, 1995).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
37
Como bem afirma SILVA et al. (2003) o comprimento de rampa é tão
importante quanto o declive, pois à medida que o comprimento aumenta a
velocidade da água aumenta progressivamente, tornando as águas mais
volumosas, resultando maior erosão.
BERTONI e LOMBARDI NETO (1990) através de estimativas verificaram
que um terreno com 20 metros de comprimento e apresentando 20% de
declividade possui a mesma taxa de perda de solo quando comparado com um
terreno de 180 metros com 1% de declividade (apresentando as mesmas
condições: chuva, tipo de solo, cobertura e manejo).
2.2.7.2.2 Tipo de Solo
Segundo BERTONI e LOMBARDI NETO (1990) o processo erosivo não é
igual em todos os solos, pois depende das suas propriedades físicas, químicas e
biológicas.
O tipo de solo determina a suscetibilidade dos terrenos à erosão, a
erodibilidade, ou seja, à menor ou à maior facilidade dos solos serem erodidos,
fixados os demais fatores. O tamanho das partículas, influi na capacidade de
infiltração e de absorção de água, o que de certa forma interfere na maior ou
menor coesão entre as partículas e, conseqüentemente na maior ou menor
quantidade de solo arrastado pela erosão.
Desse modo como bem coloca SALOMÃO (1999) solos mais arenosos,
apresentam-se geralmente mais porosos permitindo maior infiltração de água,
dificultando o escoamento superficial, e por possuir baixa proporção de partículas
argilosas, que atua como elemento de ligação, apresentam mais facilidades de
remoção das mesmas. Entretanto em solos argilosos, por apresentar espaços
porosos menores, a penetração da água é reduzida, mas a força de coesão é bem
maior, aumentando sua resistência à erosão.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
38
As principais propriedades que podem caracterizar o solo em questão são:
curva granulométrica, massa específica natural, permeabilidade, índices de
vazios, compactação, adensamento e resistência.
Solos erodíveis, como os metaestáveis e dispersivos são formados em
climas áridos, ao passo que em climas tropicais a ação do intemperismo forma
perfis de solo espessos explicando a ocorrência de voçorocas nestas regiões. A
quantidade de água superficial e sub-superficial é regulada pela intensidade e
concentração das chuvas, nestas condições o clima influencia diretamente a
evolução da erosão. Os solos formados em climas tropicais apresentam
particularidades importantes. A composição mineralógica da fração silte é
composta por mica e caulinita, sendo mais ativas e erodíveis que os siltes de
composição quartzosas.
2.2.7.2.3 Cobertura vegetal
A partir da década de 50 é que o desmatamento passou a ser considerado
uma das possíveis causas de deslizamento de terras ocorridos na primeira metade
do século XX nos Estados Unidos, e a considerar que a perda do suporte
mecânico representado pelas raízes induzia ao crescimento da freqüência de
deslizamentos (TERZAGHI, 1950).
GREENWAY (1987) relata que mesmo tendo sua reconhecida importância
na atualidade como agente controlador da estabilidade em áreas de encostas, a
incorporação dos efeitos da vegetação nas análises de estabilidade de encosta é
relativamente recente, tendo sido realizados os primeiros esforços nesse campo a
partir da década de 60. Apesar disso, grama, arbustos e árvores têm sido usados
para controlar a erosão em encostas e para estabilizar cicatrizes de deslizamento
há muitos anos.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
39
A retirada da cobertura vegetal pode propiciar não somente o aparecimento
de erosão, mas também de movimentos coletivos de solos. Segundo LOPES
(1980) a cobertura vegetal influencia as taxas de escoamento superficial e erosão
mais que qualquer outro fator físico considerado individualmente.
O tipo da cobertura, natural ou determinada pelo tipo de cultura agrícola,
propicia uma certa proteção aos terrenos em relação à erosão. Essa proteção se
dá pela redução do impacto direto das gotas de chuva no solo, interceptadas pelas
folhagens e pela redução do escoamento superficial, diminuindo a capacidade das
águas removerem e transportarem partículas do solo. A cobertura vegetal tanto
pode ser natural, como a vegetação da Serra do Mar, quanto artificial ou de cultura
como as plantações. Entretanto, a vegetação natural pode ser primitiva, virgem,
quando não tocada pelo homem, ou secundária, quando alterada pela ação
antrópica.
Em todos os casos, o solo dispõe de uma certa cobertura que exerce uma
ação, maior ou menor, de proteção contra as intempéries. Entretanto, pode se
considerar que as relações de equilíbrio existentes entre, a vegetação primitiva e o
solo, adquiridas ao longo de centenas ou mesmo milhares de anos, apontam este
tipo de cobertura vegetal como a de maior ação de proteção (CHISTOFOLETTI,
1988).
A Figura 2.11 apresenta a influência da cobertura vegetal na distribuição da
água de chuva pelos fenômenos de interceptação, escoamento pelos troncos e
retenção na serrapilheira, a cobertura de restos orgânicos que cobre o solo.
Observa-se que ao ocorrer uma precipitação, parte dessa água é interceptada
pelas folhagens da vegetação, outra parte é evaporada e outra parte escoa pelos
ramos e troncos lentamente sai se infiltrando no solo. Entretanto, quando não
existe a proteção da cobertura vegetal o solo fica diretamente exposto à erosão e
pode também contribuir para o aumento da velocidade de escoamento superficial,
fazendo surgir até erosões por escoamento concentrado.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
40
Figura 2.11 – o papel da cobertura vegetal (PRANDINI et al., 1976).
De acordo com FENN et al. (1975), a evapotranspiração depende do tipo de
solo e da vegetação, isto está intimamente relacionado aos fatores climáticos que
afetam a capacidade de armazenamento de água no solo (precipitação,
temperatura e umidade).
A vegetação que cresce na cobertura final do aterro precisa de água para
construir o tecido da planta e para perder água pela transpiração. Além disto, a
água é evaporada do solo, dependendo de sua textura e das condições climáticas
(LECHNER, 1994). A cobertura vegetal atua da seguinte maneira:
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
41
interceptando e defendendo o maciço da ação dos raios solares, dos ventos e
da chuva, evitando, deste modo, bruscas variações na umidade e temperatura
do solo da encosta;
retendo substancial volume d’água da chuva;
eliminando, na forma de vapor, grande volume d’água excedente do
metabolismo vegetal, por meio da evapotranspiração;
freando o escoamento superficial, em condições de máxima pluviosidade,
permitindo assim a adução desta parcela de água para o regime de
escoamento hipodérmico, e evitando os efeitos erosivos que poderiam
comprometer a estabilidade;
conferindo ao solo um acréscimo substancial de resistência ao cisalhamento.
A Figura 2.12 apresenta o detalhe da influência que tem a declividade de
um talude de encosta, sobre a vegetação e conseqüentemente, sobre a erosão.
Figura 2.12 – A influência da declividade na cobertura vegetal e na erosão Depto. de Minas e Energia / Austrália, 1996).
Portanto, a cobertura vegetal se constitui na defesa natural do solo e
segundo BRYAN (2000) as atividades antrópicas que de certa forma envolvam
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
42
transformações na cobertura vegetal e desestruturação física dos solos, que
levem a transformações no microclima do solo e nos índices de decomposição
orgânica, tendem a ampliar a velocidade das mudanças nos teores de matéria
orgânica, geralmente reduzindo-os, bem como afetando a estabilidade estrutural
dos agregados e a capacidade de trabalho dos agentes bióticos do solo.
Segundo JIOGXIN (2005) na segunda metade do século XX, resultados de
estudos quantitativos em erosão do solo levaram a cobertura vegetal à vanguarda
como fator chave na defesa dos solos contra processos erosivos. Estudos
constataram a ocorrência de pouca erosão e movimentação de terras em áreas
com uma ampla e densa cobertura vegetal natural, mesmo sendo tal cobertura de
espécies de baixo porte, tais como grama e arbustos, havendo uma natural
resistência à degradação dos solos, ou mesmo uma menor intensidade desta.
De acordo com GROSH & JARRET (1994) o aumento observado na perda
de solo, quando a declividade da superfície do solo é aumentada e a taxa de
escoamento permanece constante através de ensaios de chuva simulada, pode
ser devido a três fatores: ao aumento no desprendimento de partículas de solo
provocado pelo maior ângulo de impacto das gotas da chuva sobre a superfície do
solo; à maior facilidade com que as partículas se movimentam no sentido da
declividade pelo efeito da gravidade, para maiores declividades da superfície do
solo; e ao aumento da velocidade de escoamento superficial, o qual aumenta a
capacidade de transporte do escoamento.
De acordo com AMORIM et al. (2001) observa-se, de modo geral, uma
tendência de aumento linear da perda acumulada de solo com o tempo de
precipitação.
Baseado em experiências de 15 anos de ensaios de erodibilidade
BRIAUD (2008) propõe uma classificação dos solos e rochas quanto à
erodibilidade de acordo com categorias, sendo tal sistema de classificação
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
43
representado pela taxa de erosão em função da velocidade ou da tensão de
cisalhamento (Figura 2.13 e 2.14)
Figuras 2.13 – Proposta de categorias para erosão para solos e rochas baseada na velocidade (BRIAUD, 2008)
Figuras 2.14 – Proposta de categorias para erosão para solos e rochas baseada na tensão de cisalhamento (BRIAUD, 2008)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
44
2.3 – A Formação Barreiras e a Erosão nas Áreas de Encostas Ocupadas de Recife
2.3.1 – A Formação Barreiras
A Formação Barreiras, considerada por alguns autores como a unidade
geológica de ocorrência mais expressiva da costa Brasileira, segundo SUGUIO et
al. (1999) estende-se em faixa praticamente continua e de largura variável, desde
o Estado do Amapá, por toda região costeira Norte e Nordeste até o Rio de
Janeiro.
Diversos pesquisadores vêm estudando essa Formação (ou grupo para
alguns, pois ainda existem divergências importantes em termos de sua
nomenclatura) visando uma melhor interpretação da sua estratigrafia, bem como
sua idade geológica.
Alguns estudos antigos faziam referências a esta unidade denominando-a
de Série das Barreiras e a partir de KEGEL (1957) passou a se chamar de
Formação Barreiras em alusão a sua morfologia formadas pela erosão dos
tabuleiros ao longo da costa brasileira oriental.
Através de estudos da faixa costeira do Estado de Pernambuco,
BIGARELLA e ANDRADE (1964) redefiniram a formação para uma categoria
superior de “Grupo Barreiras”, propondo novas formações (Guararapes na parte
inferior e Riacho Morno na parte superior).
Baseando-se em dados de afloramentos e de superfície, MABESOONE et
al. (1972), redefinem o Grupo Barreiras na Região entre o Rio Grande do Norte e
Pernambuco, dividindo-o nas formações Serra do Martins, Guararapes (sendo a
formação Riacho Morno considerada apenas como um manto de intemperismo
dessa formação Guararapes) e Macaíba. Em seguida BIGARELLA (1975)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
45
realizando estudos a cerca dos aspectos morfológicos e estatrigráficos do Grupo
Barreiras, exclui a Formação Macaíba, tratando-a como uma formação
independente.
MABESOONE et al. (1991) corroborando com a concepção estabelecida
anteriormente por KEGEL (1975) redefinem para a categoria de formação e as
unidades antes individualizadas seriam apenas variações faciológicas dos
diferentes sistemas deposicionais.
Segundo SUGUIO e NOGUEIRA (1999) considerando-o o estado de
conhecimento estratigráfico acerca da Formação Barreiras, caracterizado por
poucas correlações e consistência com outras áreas, por precaução prefere
designa-la de Formação ao invés de Grupo.
Percebe-se que mesmo atualmente as discussões acerca da hierarquia
litoestratigráfica ainda continuam em pauta, segundo FERRAZ e VALADÃO
(2005), ARAI (2006), é preferível a adoção de Grupo Barreiras, tendo respaldo
também da comissão Internacional de Estratigrafia (ICS, 2005), recomendando
que as discordâncias de expressões regionais, sejam levadas em considerações,
para separar unidades litoestratigráficas.
Apesar de objeto de estudo de vários autores, com a maioria dos trabalhos
realizada na Região Nordeste, ainda não se conseguiu dar uma caracterização
detalhada e amplamente aceita a estes depósitos, do ponto de vista geológico.
Existem divergências importantes em termos da nomenclatura estratigráfica
(Grupo ou Formação Barreiras) e sua idade tem sido admitida desde o fim do
Mesozóico até o início do Quaternário, sendo normalmente aceita entre o Mioceno
- Plioceno a Pleistoceno (BRITO et al. 1996).
SUGUIO e NOGUEIRA (1999) enfatizam que a caracterização faciológica
dos sedimentos dessa Formação associada à aplicação da estratigrafia de
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
46
seqüências poderá a vir a fornecer informações fundamentais à cerca da
reconstituição paleoambiental e paleográfica desta unidade.
Através de mapeamento geológicos entre as regiões de Pernambuco e Rio
Grande do Norte, ALHEIROS et al. (1988) e ALHEIROS e LIMA FILHO (1991)
concluíram que as rochas sedimentares da Formação Barreiras teriam sido
depositadas em um ambiente fluvial entrelaçados, associado a leques aluviais e a
depósitos litorâneos.
É muito freqüente nas regiões costeiras nordestinas o aparecimento da
Formação Barreiras, que segundo alguns autores BIGARELLA e ANDRADE
(1964); ALHEIROS e LIMA FILHO (1991) são sedimentos não consolidados
depositados ao fim do Terciário e inicio do Quaternário, caracterizado por
camadas sub-horizontais de granulometria diferenciada associadas a processos
fluviais.
Como foi dito antes extensas áreas da Formação Barreiras cobrem grande
parte dos estados nordestinos, no Estado de Pernambuco particularmente a
cidade do Recife é a unidade de maior extensão. Segundo ALVES et al. (1999)
ocupa praticamente toda a parte norte a partir dos bairros de Casa Amarela e Dois
irmãos indo até o limite com a cidade de Camaragibe e na parte sudoeste, nos
bairros do Ibura e Jordão.
Segundo ALHEIROS e FERREIRA (1991) a Formação Barreiras possui
tonalidades com coloração viva variando desde vermelhas, amarelas até brancas,
aflorando nas falésias erodidas ao longo das praias e nas vertentes íngremes dos
vales.
Litologicamente, ALHEIROS e FERREIRA (1991) descrevem os sedimentos
da Formação Barreiras tais como:
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
47
areias quartzosas a subarcosianas de coloração creme, com aspecto
maciço, onde às vezes, desenvolvem-se solos do tipo "podzol" com até
2,0 m de espessura, referidos como "coberturas de areias brancas". Na
base dessas areias, desenvolvem níveis endurecidos de ferro,
impermeabilizando as areias cremes. Essa litologia é dominante entre J.
Pessoa - PB e Parnamirim – RN, representando a maior extensão
mapeada;
areias quartzosas a subarcosianas, com cores vivas, alaranjado,
vermelho e roxo, em função dos diferentes estágios de oxidação do ferro
que as colorem. Apresentam grande porcentagem de pseudo matriz
argilosa, decorrente da argilização dos grãos de feldspato e estão
geralmente associadas a litologia pelíticas como as seguintes:
argilas maciças e siltes, de cores variadas, sob a forma de camadas
com espessura decimétrica, tendo a caulinita como argilomineral
preponderante;
diamictitos, com baixa densidade de cascalho/seixos, constituída por
material argilo arenoso avermelhado, suporta fragmentos subangulosos
de quartzo na dimensão cascalho e mais raramente seixos.
COUTINHO et al. (1999) ao estudarem um processo erosivo em uma
encosta na área do Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti situado
no Cabo de Santo Agostinho – PE, identificaram a Formação como constituída por
arenito conglomerático com seixos de quartzo, intercalações de blocos de argila e
estratificação cruzada tabular (Sistema Fluvial Anastomosado), e em direção ao
topo, separados por uma camada de argila, tem-se uma seqüência arenítica
média a grossa, creme, com estratificação plano-paralela e pequenas
intercalações de argila e silte (Sistema fluvial meandrante).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
48
ALHEIROS et al. (1988); ALHEIROS e FERREIRA, (1991), através de estudo
das fácies ambientais desses sedimentos da Formação Barreiras, verificaram que
estes constituem um sistema deposicional fluvial do tipo entrelaçado, interagindo
com fácies de leques aluviais a oeste. E em razão dos sucessivos avanços e
recuos do mar durante o Quaternário apresenta fácies de marcada influência
litorânea a leste, denominado de flúvio-lagunar (Figura 2.15).
Figuras 2.15 – Fáceis da Formação Barreiras - (A) fácies de leques aluviais; (B) fácies fluvial entrelaçada; (C) fácies flúvio-lagunar (ALHEIROS e FERREIRA, 1991).
2.3.1.1 – FÁCIES DA FORMAÇÃO BARREIRAS
A) Leque aluvial proximal
Os sedimentos das fácies de leque proximal mostram granulação grossa e
má seleção granulométrica, com conteúdo de argila disseminado pelo sedimento
em decorrência principalmente da argilização dos feldspatos que constituem na
grande parte dos grãos de areia;
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
49
B) Canal fluvial
Semelhante aos sedimentos dos leques aluviais proximais, seu conteúdo de
argila é disseminado pelo sedimento em decorrência principalmente da argilização
dos feldspatos que constituem na grande parte dos grãos de areia; E de acordo
com tais características a área de estudos dessa pesquisa faz parte dessa fácie.
C) Leque distal/planície aluvial
Seus sedimentos mostram uma estratificação horizontal com intercalação
de camadas arenosas e argilosas. Nesse caso o conteúdo de argila é bem mais
significativo, é de origem deposicional e constitui as camadas decantadas durante
os períodos de menor energia do fluxo fluvial, nas partes mais baixas do relevo da
época. Essa alternância argila / areia cria situações peculiares quanto à
estabilidade das encostas: se o talude cortado tiver como camada de topo a argila,
esta segurará o relevo, reduzindo a erosão da camada subjacente; quando a
camada de topo é a areia, a alta infiltração em superfície favorecerá a saturação, a
erosão na crista e possíveis escorregamentos associados no talude.
Segundo MELO e MENEZES (1987) do ponto de vista da geologia de
engenharia, a intercalação de camadas nos sedimentos dos morros da zona sul
resulta em uma suscetibilidade à erosão maior (onde o solo é mais friável) do que
os morros da zona norte. Esse fato se correlaciona com as ocorrências de
voçorocas nos morros da zona sul (de horizontes mais arenosos), e com
deslizamentos mais freqüentes nos morros da zona norte (de sedimentos mais
argilosos).
Essas formações superficiais cenozóicas, particularmente as fácies de
canal fluvial são consideravelmente suscetíveis à erosão, com formação de
voçorocas de grandes dimensões geométricas (Figura 2.16). As áreas dessa
Formação têm relevo movimentado, de altura variável, entre 30 e 100 metros e se
constituem em zonas de assentamentos precários, como é o caso de Recife.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
50
Figuras 2.16 – Voçoroca na UR 2 – Rua Dulce Chacon – Ibura.
2.3.2 – Ocupações das áreas de encostas
Como conseqüência da crescente migração campo-cidade o início do
século XX na cidade do Recife é marcado pela aceleração do processo de
urbanização e favelização.
Segundo BRANDÃO (1995) as décadas de 40 e 50 constituem-se em
marcos da expansão de urbanização para Zona Sul da cidade de Recife. O
processo de apropriação de novos espaços para o sul da planície recifense se deu
quando terrenos outrora sem valor para venda passam a serem dotados de infra-
estrutura urbana e adquirem valor imobiliário.
A expansão urbana rumo à periferia da planície, com apropriação dos
espaços secos e aterramento das áreas alagadas, levaram gradativamente ao
alcance das colinas, denominadas localmente de “morros”, e córregos interiores,
que passam a constituir um cinturão de habitações, constituído de populações de
baixa renda. Com isso, originaram-se bairros deficientes em infra-estrutura
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
51
habitados por famílias transferidas (expulsas) compulsoriamente de mocambos
que, outrora, ocupavam a planície em função da Política de Erradicação dos
Mocambos, implantada pelo então interventor de Pernambuco, Agamenon
Magalhães durante as décadas de 30 e 40 (BRANDÃO, 1995).
Segundo ALHEIROS (1998) em decorrência desse padrão de adensamento
populacional, se dá a concentração de problemas ambientais associados a riscos
geológicos espacialmente distribuídos em função dos contextos ambientais que os
favorecem.
Com a tendência de valorização imobiliária da zona costeira, a urbanização
irradia-se pelo litoral, deslocando as maiores taxas de crescimento populacional.
No estudo da evolução urbana da RMR a Figura 2.17 Ilustra essa tendência, tendo
por base o ano de 1700, BRYON (1994) apud ALHEIROS (1998).
O êxodo rural referente às décadas de 40 e 70 associados à falta de
planejamento urbano, bem como, à diferença entre as classes sociais favoreceu
também a ocupação de terrenos e lotes de menor valor econômico (morros e
alagados) pela população de baixo poder aquisitivo, existindo um progressivo
crescimento de ocupação desordenada aumentando a densidade populacional
nas encostas (ALHEIROS, 1998).
A ocupação das áreas de encostas recifenses, bem como o adensamento
populacional em áreas periféricas pertencentes à Formação Barreiras foram
incentivadas pelas enchentes ocorridas nas décadas de 60 e 70 e pelos governos
estadual e municipal com as construções de Unidades Residenciais (URs) como o
Ibura (local de nossa pesquisa), situado ao sul do município.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
52
BR-1
01
BR-408
BR-232
PE-6
0
PE-6
0
PE-6
0
BR-101BR-101
BR-101
BR-1
01
BR-408
BR-232
BR-1
01
BR-408
BR-232
BR-1
01
BR-408
BR-232
BR-1
01
BR-408
BR-232
BR-101
PE-60
1700 1900 1951
1970 1995
fonte: adaptado de Bryon (1994)
BR-101
PE-60
Itamaracá
Olinda
Recife
Cabo de Sto. Agostinho
Porto de Galinhas
Figura 2.17 – Evolução urbana da RMR BRYON (1994) apud ALHEIROS (1998).
Desde o início da ocupação das áreas de encostas dos “morros” da
periferia recifense se constata que a ocupação da área de expansão sobre as
encostas dos “morros” ocorreu sem o devido controle por parte do poder público
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
53
(que visavam suas ações as áreas de planícies expandindo os espaços a serem
apropriados e valorizados nas proximidades do centro comercial da cidade), e
ficando praticamente omisso, sem ao menos apresentar políticas habitacionais
para as famílias removidas das planícies ou que emigravam da zona rural
(GIRÃO, 2007).
Na cidade de Recife com esse crescimento da densidade populacional as
populações de baixa renda se expandiram em direção às colinas e morros, como
se pode observar na Figura 2.18.
Figura 2.18 – Ocupação desordenada por invasões localizado no bairro do Ibura - Rua Sonho Real – localidade 27 de Novembro
Nas áreas urbanas, a freqüente ocupação dos morros pela população de
baixa renda, é feita com sério prejuízo para a estabilidade destes morros e
comprometimento da segurança coletiva. Nestes casos, a estabilidade dos morros
urbanos, especialmente nas capitais nordestinas, tem como fatores
condicionantes as taxas de umidade do solo, a variação desta umidade com a
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
54
precipitação e conseqüente infiltração no terreno, o valor da sucção que o solo
mantém, entre outros fatores relevantes.
A expansão urbana tem alcançado progressivamente terrenos
topograficamente mais acidentados e geologicamente extremamente suscetíveis à
erosão, implicando em intensas e extensas operações de terraplenagem na
trágica cultura de se adaptar a natureza aos projetos, ao invés de se adequar os
projetos à natureza.
Os morros da Cidade do Recife têm na cobertura vegetal um elemento
estabilizador, por serem constituídos de sedimentos não consolidados e
precipitação pluviométrica da ordem de 2000 mm anuais. O desmatamento
deflagra processos de erosão acelerada, resultando em voçorocamentos de
grandes intensidades (GUSMÃO FILHO et al., 1993).
À medida que o homem ocupa o espaço e o modifica, buscando a
proximidade dos recursos naturais disponíveis e situações convenientes à sua
subsistência e bem estar, insere também o componente antrópico na geração do
risco e passa a arcar com o peso das respostas do ambiente às intervenções
realizadas. Os processos naturais põem em risco a integridade física, econômica
ou psicossocial das pessoas, pelo fato de ocuparem e modificarem os locais onde
eles ocorrem (ALHEIROS, 2003a).
A alteração antrópica contribui na intensificação dos processos erosivos,
quando o homem desmata, destruindo grandes áreas, sem conhecimento prévio
dos mecanismos de equilíbrio dinâmico que envolve os diversos ecossistemas. A
resposta da natureza é na maioria das vezes irreversível (PEREIRA et al., 2001).
A maneira desordenada com que é feita a ocupação dos morros tem gerado
vários tipos de acidentes, desde a erosão dos terrenos com a destruição de
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
55
moradias e da infra-estrutura urbana até perdas de vidas humanas e prejuízos
materiais incalculáveis (ALHEIROS, 2003b).
As ocupações espontâneas nas encostas dos morros se formam a partir de
invasões e de ocupações consentidas da terra, de forma desordenadas com lotes
obtidos através de cortes para criações de terrenos planos, com lançamentos do
material de corte na borda da encosta, sem a devida compactação (ALHEIROS et
al., 2003).
As ocupações nas encostas dos morros são implantadas em patamares
cortados nessas encostas, sendo o material removido durante o corte depositado
nas proximidades, em geral nas bordas da encosta, não tendo cuidados com a
remoção de lixo e da vegetação do local, sem condições mínimas de segurança
(ALHEIROS, 1998).
A Tabela 2.6 apresenta as características de predominâncias nas
ocupações espontâneas (ALHEROS et al., 2003).
Tabela 2.6 – Características predominantes nas ocupações espontâneas (ALHEIROS et al., 2003).
Características de predominâncias nas ocupações espontâneas 1. ocupações desordenadas
2. inexistências de reservas de áreas de servidão
3. rede viária descontinua e sem hierarquização
4. corte da barreira para criar terreno
5. aumento do talude de corte para ampliação do terreno
6. lançamento de aterro não compactado na borda da encosta
7. remoção da vegetação natural
8. árvores de grande porte no talude de corte e na crista da encosta
9. baixos padrões construtivos das habitações
10. inexistências de calhas, biqueiras e impermeabilização no entorno da casa
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
56
11. inexistências de canaletas para drenagem das águas servidas e pluviais
12. inexistências de redes de coleta e estações de tratamento de esgoto
13. fossa localizada na borda da encosta
14. deficiência do sistema de coleta do lixo domiciliar
15. obstrução da drenagem pelo lixo jogado sobre os taludes e canaletas
Quando parte de um morro é cortado para criar um terreno plano para
construção de uma casa, gera necessariamente uma superfície quase vertical
anexa ao terreno, ou seja, um talude de corte, que passa a ameaçar a casa ali
construída (Figura 2.19). Esse corte rompe o equilíbrio natural da encosta já
estabilizada pela cobertura vegetal. As águas que antes escoavam suavemente
sobre a encosta original, passam a agredir o patamar e o talude de corte que
ficaram desprovidos da proteção oferecida pelo solo e pela vegetação. Essas
águas ao se infiltrarem no subsolo saturam a encosta e facilitam o
desencadeamento de erosões e rupturas de taludes.
Figura 2.19 – Corte vertical na encosta (ocupação desordenada) - Rua Epitácio Holanda – Localidade Três Carneiros
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
57
A ação antrópica tem provocado uma diversidade de impactos ambientais
negativos no próprio local e fora dele, ou seja, a erosão antrópica apresenta
conseqüências danosas não apenas no local onde ocorre, mas seus efeitos
podem ser notados a vários quilômetros de distância (GUERRA, et al., 2004).
Se o processo erosivo em si só, já se torna um problema grave, as suas
conseqüências podem ser tanto quanto desastrosas. Os fenômenos de erosão e
transporte de sedimentos, provocados pela ação antrópica pode criar
conseqüências indesejáveis tais como:
Intensificação dos processos erosivos in loco ou em pontos distantes;
Assoreamento dos canais e rios (figuras 2.20 e 2.21); e
Deterioração das qualidades das águas;
É notório que uma das conseqüências de bastante intensidade é o
processo de assoreamento, principalmente em regiões de solos com grande
percentagem de areia, derivadas de formações sedimentares.
Segundo INFANTI Jr. e FORNASI (1988, p. 140),
O assoreamento consiste na acumulação de partículas sólidas
(sedimentos) em meio aquoso ou aéreo, ocorrendo quando a força
do agente transportador natural é sobrepujada pela força da
gravidade ou quando a supersaturação das águas ou ar permite a
deposição de partículas.
O comprometimento da finalidade do canal situado na Lagoa Encantada é
bastante intenso principalmente nos períodos chuvosos, o volume de água e areia
proveniente das encostas é enorme e trazem conseqüências desastrosas com a
grande quantidade de areia que fica depositada na base do canal, bem como a
ruptura das paredes. Além desses impactos o assoreamento afeta de forma direta
a qualidade das águas, através de poluentes de diversos tipos, seja trazido pela
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
58
água ou mesmo pelos sedimentos, podem produzir conseqüências ao uso de
água para o consumo, à vida aquática, etc.
Figura 2.20 – Assoreamento do canal da Lagoa Encantada – Ibura
Figura 2.21 – Ruptura das paredes do canal da Lagoa Encantada – Ibura
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
59
A Tabela 2.7 a seguir apresenta um resumo da influência da ação antrópica
em uma área urbana:
Tabela 2.7 – Ação antrópica
AÇÃO ANTRÓPICA
USO E OCUPAÇÃO INTERVENÇÃO IMPACTOS CONSEQÜÊNCIAS
URBANA
LOTEAMENTO
Remoção da cobertura vegetal; Terraplanagem: Cortes / Aterros
- Erosão - Modificação da paisagem
- Assoreamento - Inundações / Enchentes
ÁREA INDUSTRIAL
Remoção da cobertura vegetal; Terraplanagem: Cortes / Aterros
- Erosão localizada- Poluição do ar, solo e água
- Assoreamento - Contaminação do ar, solo e água.
SISTEMA VIÁRIO
Desmatamentos; Terraplanagem: Corte / Aterro; Sistemas de drenagem
- Erosão - Escorregamento - Assoreamento
INFRA-ESTRUTURA URBANA
Escavações; Sistemas de drenagem; Corte / Aterro
- Erosão - escorregamento
- Assoreamento - Inundações / Enchentes
Além destes problemas, pode-se ressaltar o alto custo de recuperação de
uma determinada área que sofre os efeitos da erosão antrópica, podendo tornar a
recuperação inviável. A compreensão dos processos físicos envolvidos seria de
fundamental importância para solucionar os problemas, bem como planejar e
construir obras adequadas.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
60
2.4 – Avaliação da Erodibilidade
Muitos pesquisadores dependendo dos objetivos dos estudos têm-se
utilizado de monitoramentos e de experimentos para o estudo da erodibilidade.
GUERRA (2005) diferencia bem monitoramento de experimentos, referindo-se o
primeiro às medidas sistemáticas de um processo erosivo necessitando-se de
coleta de dados, em intervalos de tempo fixo ou não, já os experimentos referindo-
se a ensaios que podem ser de laboratório ou in situ, não havendo a obrigação de
coletas em tempos definidos.
Os monitoramentos de campo são mais difíceis de serem obtidos, devido às
mudanças que ocorrem em campo, entretanto são os mais realísticos e
apropriados (MORGAN, 2005).
Existem muitas técnicas de monitoramento de erosões, as mais utilizadas
são feitas através de estações experimentais, colocação de estacas ao redor de
voçorocas e os chamados pinos de erosão, para o monitoramento da perda de
solo por erosão em lençol (GUERRA, 2005).
Assim como no monitoramento, existem várias técnicas de experimentos
normalmente utilizados para determinação da erodibilidade. Os ensaios de
erodibilidade buscam o estabelecimento da suscetibilidade à erosão dos diversos
perfis.
Segundo BASTOS et al. (1998) no meio geotécnico os mais difundidos para
avaliar a dispesibilidade de solos são: os ensaios de Pinhole e o ensaio de
dispersão. LEPSCH et al (1991) apud MAFRA (1999) afirma que a erodibilidade
do solo pode ser avaliada e estimada por métodos práticos baseados em
parâmetros obtidos mediante determinações de laboratório e descrições de
características morfológicas dos perfis.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
61
Nos últimos anos no Brasil as pesquisas nos laboratórios de Mecânica dos
Solos para avaliação da erodibilidade têm sido cada vez mais difundidas tais como
as de BASTOS (1999), COUTINHO et al (1999), LIMA, (2003), CAMAPUM DE
CARVALHO et al. (1997; 2001; 2006), LAFAYETTE (2006), entre outras. Em
algumas cidades os processos de ampliação desordenada do espaço urbano
trouxeram profundas mudanças ambientais e como resultado dessa expansão,
processos geomorfológicos foram alterados gerando uma desarmonia paisagística
tendo como conseqüência o desenvolvimento de erosão hídrica como ravinas e
voçorocas. Com isso os estudos têm aumentado e outros ensaios utilizados,
como o ensaio de Inderbitzen e de desagregação, que se destacam pelo seu
potencial de previsão da erodibilidade.
BASTOS (1999) detalha os vários métodos disponíveis, com enfoque na
interdisciplinaridade de cada área do conhecimento: da Engenharia Geotécnica,
Geotecnia Ambiental, Engenharia Agrícola, Agronomia (Física dos solos e Manejo
e Conservação dos Solos), Geologia de Engenharia, Hidráulica de Canais.
Nesta revisão descrita nos sub-capítulos subseqüentes, foram selecionados
alguns monitoramentos e experimentos mais utilizados por parte dos
geomorfólogos e geotécnicos que serão a base dessa pesquisa.
2.4.1 – Monitoramento e quantificação de erosões
2.4.1.1 Estações experimentais
De acordo com GUERRA (2005) o monitoramento de erosões através de
estações experimentais tem-se demonstrado eficiente em várias partes do mundo,
e destaca algumas características e princípios básicos:
1. as parcelas da estação devem ter largura e comprimento iguais, para
possibilitar a comparação entre elas;
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
62
2. existência de um pluviômetro (pelo menos) ou um pluviógrafo;
3. diferentes tratamentos em cada parcela;
4. as parcelas devem ser separadas, podendo ser por: madeira, ferro,
galvanizado ou pequenas muretas;
5. devem ser colocados galões coletores de água e de sedimentos, na cota
mais baixa de cada parcela;
6. as coletas de água e de sedimentos devem ser diárias, se possível, ou pelo
menos semanais.
O uso de parcelas experimentais de perdas de solo (Figura 2.22) tem sido
bastante utilizado para demonstrar indicadores dos efeitos dos escoamentos
superficiais, nas taxas de perdas de solo e a evolução dos processos erosivos ao
longo de encostas em comparação com uma ou outra cobertura vegetal.
Figura 2.22 – Esquema de coleta de sedimentos na parcela de monitoramento (SANTOS et al., 2002)
As parcelas de erosão possibilitam quantificar o escoamento superficial e a
perda de sedimentos em relação às chuvas. Na Figura 2.23 é mostrado um
esquema de utilização de parcelas para o estudo de perda de solo com a
utilização de vários cultivos.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
63
Figura 2.23 – Esquema das parcelas para estudo de perdas de solo sob diferentes formas de cultivo MENDES (2006)
MENDES (2006) fez um estudo detalhado de perdas de solo através de
parcelas (Figura 2.24) com presença de diferentes formas de cobertura vegetal
(milho (a), feijão-vagem (b), feijão (c), inhame (d), banana (e), pousio (f)) e sem a
presença de cultivo (g) (sem a cobertura vegetal).
(b)
(a) (c)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
64
Figura 2.24 – Perda de solo sob o cultivo de milho (a), feijão-vagem (b), feijão (c), inhame (d), banana (e), pousio (f) e sem cultivo (g) (MENDES, 2006)
Os resultados permitem juntamente com outros parâmetros considerados,
identificar quais as potencialidades do solo em favorecer o escoamento superficial
e a perda de solo. GUERRA (2005) fez um estudo mais aprofundado com o
objetivo de conhecer a influência biótica no processo de infiltração (Figura 2.25),
associando os escoamentos, superficial e subsuperficial.
(a) (b)
Figura 2.25 – Estudo da erodibilidade superficial e subsuperficial (GUERRA, 2005)
(d) (e)
(f) (g)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
65
ROCHA e BACCARO (2004) fizeram o monitoramento de duas estações
experimentais para avaliar a perda de solo na micro-bacia do córrego Pantaninho
Romaria – MG. Na Figura 2.26 estão apresentadas as parcelas feitas por chapas
galvanizadas utilizadas na pesquisa, com ocupação distinta quanto ao uso do solo
na estação experimental na cabeceira do córrego, a área estudada é destinada a
pastagem extensiva e no baixo córrego solo com monocultura do milho, essas
monoculturas são comparadas também com solo desprovido de vegetação.
(a) (b)
Figura 2.26 – Estações experimentais na micro-bacia do córrego Pantaninho Romaria – GO (ROCHA e BACCARO, 2004)
As precipitações são medidas através de pluviômetros e de pluviógrafos. O
pluviômetro, bem mais utilizado que o pluviógrafo é um aparelho usado para
recolher a quantidade de chuva durante um determinado tempo e local,
possibilitando depois sua medida. Existem vários tipos de pluviômetros utilizados.
No, Brasil tem-se utilizado muito o Ville de Paris (Figura 2.27), entretanto,
dependendo do local, os pluviômetros feitos de garrafa pet tem se destacado
bastante (Figura 2.28)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
66
Figura 2.27 – Ville de Paris, SILVA (2007) Figura 2.28 – Disposição de pluviômetros garrafa pet, MENDES (2006)
Os eventos pluviométricos incididos nas parcelas são armazenados
juntamente com os sedimentos carreados em tanques coletores como
apresentados nas figuras 2.29 e 2.30, que são posteriormente homogeneizados
para coleta da amostragem de solo e água para análise em laboratório.
Figura 2.29 – Tanques para coleta de solo Figura 2.30 – Coleta de solo e água e água (SANTOS et al, 2007) (MENDES, 2006)
2.4.1.2 Estacas para monitoramento de evolução de voçorocas
Para o acompanhamento da evolução de voçorocas alguns pesquisadores
têm-se utilizado de estacas de madeira, com o objetivo de analisar o avanço do
processo erosivo. Entretanto, não basta apenas sua colocação é necessário que
todas as estacas estejam amarradas, ou seja, como bem coloca GUERRA (2005)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
67
é preciso as medições de cada estaca até a borda da voçoroca, obtendo um
esquema de distribuição espacial conforme (Figura 2.31).
ROCHA at al. (2005) acompanhou a evolução de uma voçoroca localizada
em Ipameri – GO com a utilização de estacas de madeira colocadas ao redor da
voçoroca como apresentado na Figura 2.32.
Figura 2.31 – Monitoramento de voçoroca Figura 2.32 – Monitoramento de voçoroca (GUERRA, 2002) (ROCHA et al., 2005)
Através deste processo é possível, com medições periódicas, avaliar a
intensidade em que as borda da voçoroca estão evoluindo no tempo e no espaço.
2.4.1.3 Pinos para monitoramento de evolução de erosões em lençol
Outra forma de monitoramento simples e barata de estudo do processo
erosivo são os chamados pinos de erosão, Figura 2.33, bastante utilizados para o
estudo da erosão em lençol, provocado pelo escoamento superficial difuso.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
68
Figura 2.33 – Esquema da disposição de um pino de erosão (GUERRA, 2005)
Esses pinos podem ser feitos de vergalhões na forma de um prego que são
cravados na encosta, sendo depois plotados em diagrama para saber sua
distribuição espacial. O monitoramento dos pinos consiste em medir o quanto
estes estão ficando expostos a cada evento chuvoso, após um tempo determinado
é possível verificar a taxa de rebaixamento do solo e estimar com razoável
precisão a perda de solo com a obtenção da densidade aparente do solo.
2.4.2 – Experimentos para avaliação das erosões
2.4.2.1 – Experimentos de campo
2.4.2.1.1 Erodibilidade em sulcos
Esse ensaio tem como objetivo avaliar as condições hidráulicas do
escoamento em sulcos e caracterizar o regime de escoamento sob condições de
sulcos pré-formados; permitindo determinar as taxas de desagregação, a
erodibilidade em sulcos e a tensão crítica de cisalhamento.
Esse ensaio consiste em se instalar parcelas experimentais delimitadas por
chapas metálicas de zinco, em sulcos, sobre o solo consolidado tendo na
extremidade superior dissipadores de energia na forma de calha, de tal forma que
fiquem enterrados no nível da superfície do solo. Nesses recipientes são
introduzidas as mangueiras condutoras de água, que alimentam os sulcos pelo
transbordamento desses recipientes. As extremidades inferiores dos sulcos são
providas de calhas condutoras de sedimentos, acopladas a canos de PVC com
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
69
100mm de diâmetro, que conduzem a descarga líquida e todo o solo desagregado
(Figura 2.34 (a) e (b)).
(a) (b)
Figura 2.34 – Parcela com sulco em solo consolidado, antes do experimento (a); durante o experimento (b) (LAFAYETTE, 2006)
2.4.2.1.2 Bandejas de salpicamento
As bandejas de salpicamento (splash cups) são instrumentos utilizados
para medir a erosão por salpicameto. Existe uma variedade de tipos de bandejas,
GUERRA (2005) apresenta na Figura 2.35 um tipo proposto por MORGAN (1986;
2005) que consiste de um cilindro de PVC, medindo 30 cm de diâmetro e 10 cm
de altura, dividido ao meio por duas placas de PVC, no centro do cilindro é
inserido outro cilindro, com 10 cm de diâmetro e 2,5 cm de altura que é enterrado
no solo (Figura 2.35 (b)),sendo vazado para que o solo preencha esse espaço. O
instrumento é inserido na encosta de forma que um compartimento fique voltado
para o topo da encosta e o outro para base e após cada evento o solo é coletado
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
70
nos compartimentos, ao somar-se o solo desprendido pelo salpicamento tem-se o
total de solo salpicado, entretanto, ao se subtrair-se os solos obtidos de cada
compartimento teremos a erosão por splash. Esses instrumentos têm sido
bastante utilizados em quantidades nas encostas quando se pretende medir uma
área considerável (em torno de 1 ha), possibilitando extrapolar os valores obtidos.
(a) (b)
Figura 2.35 – Bandeja de salpicamento (GUERRA, 2005)
2.4.2.1.2 – Ensaio de chuva simulada
Os processo de desprendimento e transporte das partículas do solo
constitui-se na principal causa da degradação dos solos e traz, como
conseqüência, prejuízos nas áreas de encostas urbanas, com reflexos tanto
econômicos quanto sociais. O entendimento dos fatores que integram os
processos de erosão do solo, bem como a quantificação das perdas de solo
causada por esses fatores é de grande importância, pois serve como base na
elaboração de medidas preventivas visando evitar os efeitos negativos
decorrentes da produção, transporte e deposição de sedimentos.
A erosão laminar é um processo complexo e a intensidade com que ela
ocorre depende, basicamente, de três fatores: das características da chuva, das
características do solo e das características da superfície do solo (WATSON &
LAFLEN, 1986).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
71
Segundo AMORIM et al.(2001) o processo de erosão laminar é bastante
afetado pelas condições da superfície do solo, como existência de vegetação ou
cobertura morta, microtopografia e/ou rugosidade da superfície do solo e
declividade da superfície do solo.
Diversos pesquisadores tais como SILVA (1986), AMORIM (1999),
AMORIM et al. (2001), RIGHETTO e AKABASSI (2000), CANTALICE
(2001;2002;2005), GUERRA, 2005, PEDROSO DE LIMA (2006), RIBEIRO et al
(2007), entre outros, conduziram trabalhos em laboratório e tem evidenciado a
importância da aplicação dos simuladores de chuvas, utilizados nos estudos do
processo de erosão, visto que a taxa de erosão pode ser correlacionada com
condições de chuva natural, quando comparadas com as chuvas artificiais, caso a
precipitação simulada possua características de tamanho de gotas, velocidade
terminal de gotas e energia cinética iguais às das chuvas naturais.
Os simuladores de chuva são aparelhos que como o próprio nome sugere,
simulam chuvas em intensidades e quantidades desejadas (GUERRA, 2005).
Existem diversos tipos de simulador de chuvas, sendo o método bastante utilizado
para o estudo de erosões de solos, podendo ser utilizado em condições de campo
e em laboratório. Consiste em aplicar água a uma intensidade conhecida e
constante, medindo o volume escoado através de mini parcelas de perdas de solo,
em chapas de aço galvanizado que pode ser de várias formas em laboratório
(Figura 2.36) dependendo do objetivo que se queira obter. Em campo são muito
utilizadas as chapas galvanizadas cravadas no solo, possibilitando a qualquer
tempo avaliar as perdas de solo transportados pelo escoamento superficial em
diferentes situações de solo ou cobertura vegetal.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
72
Figura 2.36 – Canais de terra utilizados nas experiências (retangular grande, circular, convergente/divergente e retangular pequeno) (PEDROSO DE LIMA, 2006).
De acordo com RIGHETTO e AKABASSI (2000) experimentos de campo
através de simulação de chuvas possibilitam o estudo do processo de erosão pela
ação associada da precipitação e do deflúvio superficial.
RIBEIRO et al (2007) apresenta na Figura 2.37 a descrição da construção e
princípio de funcionamento de um simulador de chuvas. Segundo GUERRA (2005)
os simuladores têm as vantagens de produzir chuvas independentes das chuvas
naturais para realização dos estudos, e com intensidade desejada, possibilitando a
repetição dos experimentos quantas vezes forem necessárias (figuras 2.38 e
2.39).
Com controle adequado das características das precipitações simuladas é
possível, rapidez e eficiência nas coletas de dados ao compararmos com
pesquisas que dependem de chuvas naturais.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
73
Figura 2.37 – Descrição da construção e principio de funcionamento do simulador de chuva (RIBEIRO et al., 2007)
Figura 2.38 – Simulador de chuvas Figura 2.39 – Experimento (GUERRA, 2002) (PEDROSO DE LIMA, 2006).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
74
2.4.3 – Experimentos de laboratório
2.4.3.1– Critério de Erodibilidade pela Metodologia MCT
Neste item são reunidos critérios de erodibilidade baseados na metodologia
MCT propostos por NOGAMI e VILLIBOR (1979), esses são fundamentados em
dois parâmetros obtidos de dois ensaios simples da metodologia MCT, absorção
de água (ensaio de infiltrabilidade) e perda de massa por imersão modificada
(ensaio de erodibilidade específica).
2.4.3.1.1 – Ensaio de Infiltrabilidade
O ensaio de infiltrabilidade proposto na metodologia MCT tem por objetivo
quantificar a velocidade de ascensão capilar, em amostras de solo em função do
tempo. A infiltrabilidade, propriedade hidráulica de solos não saturados,
representa a facilidade com que a água infiltra no solo através de sua superfície,
sendo controlada, sobretudo pelas tensões de sucção.
De acordo com BASTOS (1999) nos climas tropicais e subtropicais úmidos,
apesar da elevada pluviosidade, devido à forte evapotranspiração e à boa
drenagem na maioria dos solos residuais, a infiltrabilidade é mais representativa
que a permeabilidade saturada como a propriedade que regula a quantidade de
escoamento superficial.
O coeficiente de sorção (s) obtido pela Equação 2.1 representa a
velocidade de ascensão capilar, associa a capacidade do solo em infiltrar a água,
e diminui a formação do fluxo superficial, enquanto a perda de massa por imersão
(pi) obtida a partir do ensaio de erodibilidade específica, representa a
desagregação do solo pela água. Na Figura 2.40 é representada uma curva típica
Lxt1/2, no ensaio de infiltrabilidade da Metodologia MCT.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
75
AtatbSLaLbs
10 Equação 2.1
onde:
s = coeficiente de sorção em cm / (minutos) 1/2;S = seção do tubo horizontal (cm2); A = área da seção da amostra (cm2).
Figura 2.40 – Curva típica Lxt1/2 e elementos para estimativa do coeficiente de
sorção (s), no ensaio de infiltrabilidade da Metodologia MCT
2.4.3.1.2 – Ensaio de Erodibilidade Específica
A erodibilidade específica é avaliada por um ensaio de perda de massa por
imersão modificado, de forma similar àquele estabelecido pela metodologia MCT
como ensaio classificatório.
Na Figura 2.41 é apresentado o ensaio, realizado por LAFAYETTE (2006)
onde o conjunto é submerso horizontalmente em água por um período de 24 h.
Devendo ser feita a coleta de material, que por ventura se desprenda da amostra,
determinando a perda de massa em porcentagem do peso inicial seco da amostra.
Tempo (min1/2)
Leitura (mm)
ta tb
La
Lb
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
76
(a) (b)
Figura 2.41 – Amostra preparada para o ensaio de erodibilidade específica (a); execução do ensaio (b) – Metodologia MCT (LAFAYETTE, 2006)
NOGAMI e VILLIBOR (1979) a partir dos dados de coeficiente de sorção e
perda de massa por imersão modificado estabelecem a relação pi/s = 52 como
limite ao critério de erodibilidade. Solos com pi/s > 52 são considerados erodíveis,
alertando para medidas de proteção à erosão adequadas em taludes e cortes. Já
PEJON (1992) propõe o valor limite igual a 40 (Figura 2.42).
pi = 52 s ERODÍVEL
NÃO ERODÍVEL pi = 40 s
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 20 40 60 80 100
pi (%)
s (c
m/m
in1/
2 )
PEJON (1992)NOGAMI e VILLIBOR (1979)
Figura 2.42 – Critério de erodibilidade baseado na metodologia MCT
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
77
A partir da Metodologia MCT, VERTAMATTI e ARAÚJO (1998) propõem
um critério qualitativo para a previsão do potencial erosivo dos solos tropicais,
estabelecendo faixas em função do grau de erosão, verificado em taludes de solos
tropicais. A partir do desenvolvimento dos trabalhos apresentaram um ábaco de
erodibilidade (Figura 2.43), a partir da atribuição aos solos de um grau de erosão
associado (GEA). O GEA variando de 0 a 3, para solos não erodidos e solos muito
erodíveis respectivamente. No entanto, enquanto NOGAMI e VILLIBOR (1979)
realizam ensaios com amostras indeformadas, VERTAMATTI e ARAÚJO (1998)
se basearam em ensaios com amostras compactadas.
0,5
1
1,5
2
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
coeficiente c'
índi
ce e
'
erosão grau 3
erosão grau 2
erosão grau 1
erosão grau 0
Figura 2.43 – Classificação de acordo com a metodologia MCT (VERTAMATTI e ARAÚJO, 1998).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
78
2.4.3.2 – Ensaios de suscetibilidade à erosão (LNEC e SCS)
Desde a década de 60 que o LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia
Civil de Portugal) vem apresentando critérios de classificação dos solos frente à
erosão. MEIRELLES (1967) apresentou propostas de classificação baseadas em
propriedades de granulometria e limites de solos de Lisboa e Angola. Embora
estas propostas tenham sido elaboradas para regiões com características
diferentes, é interessante sua aplicação para uma avaliação regional, quanto à
susceptibilidade à erosão dos solos.
MEIRELLES (1967) estudando os solos de Angola estabeleceu critérios
baseados na granulometria e plasticidade dos solos, classificando-os da seguinte
maneira:
- Solos fortemente erodivéis: wl 21%, IP 8% e % passando na # 200 20%
- Solos passíveis de forte erosão: 20% < % passando na # 200 < 40%
- Solos pouco erodíveis: % passando na peneira # 200 40%
De acordo com HEAD (1994), a idéia original do ensaio foi desenvolvida por
VOLK (1937) e foi largamente utilizado pelo SCS/USDA (Soil Conservation
Service/ United State Department Agriculture). Por isso esse ensaio é também
conhecido como ensaio de dispersão SCS, sendo normatizado pela ABNT
13602/96 e tem como objetivo a avaliação da dispersibilidade de solos argilosos.
O Ensaio visa conhecer a facilidade com que solos naturais se dispersam
sem agitação mecânica e sem a utilização de defloculantes químicos. O princípio
do ensaio consiste basicamente na realização de dois ensaios de sedimentação,
onde um é realizado sem a adição de defloculante, enquanto que o outro segue os
padrões normais (NBR 7181). No Brasil o ensaio foi normatizado pela NBR-
13602/96 (Solo - Avaliação da Dispersibilidade de Solos Argilosos pelo Ensaio
Sedimentométrico Comparativo).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
79
A comparação entre os resultados dos ensaios por estes dois
procedimentos fornece uma medida da dispersidade de solos argilosos. Sua
principal aplicação ocorre em estudos de erosão hídrica de argilas ou de outros
solos que contenha mais de 12% da fração argila, segundo a classificação obtida
ao ser analisado o ensaio NBR 7181. A porcentagem de dispersão é calculada da
seguinte maneira:
100ECD.mm005,0%ESD.mm005,0%PD ( %100PD0 ) Equação 2.2
Onde,
PD porcentagem de dispersão;
ESD ensaio sem defloculante;
ECD ensaio com defloculante.
20% Porcentagem de dispersão 25% - Solo não dispersivo
25% Porcentagem de dispersão 50% - Solo moderadamente dispersivo
50% Porcentagem de dispersão - Solos altamente dispersivos
Outra proposta para a avaliação da erodibilidade em função da
porcentagem da dispersão foi apresentada por ARAÚJO (2000):
20% Porcentagem de dispersão 25% - Erodibilidade média
25% Porcentagem de dispersão 50% - Erodibilidade alta
50% Porcentagem de dispersão - Erodibilidade muito alta.
É importante destacar que a norma da ABNT só considera válidos os
resultados obtidos para solos com teor de argila 0,005 mm > 12% (ensaio com
defloculante). HEAD (1994) indica que a determinação dos valores de A e B no
diâmetro de partícula representativo da fração argila, deve ser o correspondente a
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
80
0,002 mm, entretanto SHERARD (1976a) e a NBR 13602/96 consideram o
diâmetro de 0,005 mm. Trata-se somente de uma diferença no critério de
classificação das partículas de solo quanto a sua granulometria. Porém no caso da
norma brasileira esse critério indica uma incoerência. A incoerência citada advém
do fato que a NBR 13602/96 é posterior a revisão da terminologia de solos e
rochas ABNT (1995). A norma que apresenta uma classificação de solos é a NBR
6502. Em uma versão anterior o diâmetro de partícula 0,005 mm era adotado
como limite superior para a fração argila, coincidindo com o critério de SHERARD
(1976a) e da NBR 13602/96. Em sua revisão mais recente ABNT (1995) o limite
passou a ser considerado como 0,002 mm, que é o valor adotado por HEAD
(1994).
Com base na razão de dispersão de MIDDLETON (1930), BASTOS (1999)
apresenta um critério de erodibilidade e não de dispersão. Este critério é calculado
de forma semelhante à porcentagem de dispersão, porém com os valores se
referem às partículas com diâmetros menores que 0,05 mm (frações de siltes e
argilas). De acordo com este critério, solos com razão de dispersão maiores que
15% são erodíveis.
10005,0%
05,0% xtedefloculancommmSCStedefloculansemmmRD
Equação 2.3
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
81
2.4.3.3 Ensaio de Inderbitzen
O ensaio Inderbitzen também chamado por erosômetro ou ainda ensaio de
erosão foi proposto por INDERBITZEN (1961) apresentando na sua concepção
original de um canal hidráulico e de um método de ensaio empregados na
avaliação da erodibilidade.
Os ensaios de Inderbitzen têm como objetivo determinar em laboratório a
erosão em um talude de aterro, para uma certa condição de chuva e o
conseqüente escoamento de água superficial, permitindo considerar fatores como
a compactação relativa do solo, inclinação do talude experimental, vazão e
duração do escoamento.
Segundo BASTOS (1999) o ensaio de Inderbtzen foi introduzido no Brasil e
proposto como ensaio para avaliação da erodibilidade dos solos no período de
1975 a 1978 através da pesquisa “Estabilidade de Taludes” do
IPR/COPPE/TRAFECON. Detalhes dos métodos, bem como resultados são
apresentados posteriormente por BRASIL (1979) e FONSECA e FERREIRA
(1981).
Diversos autores (IPR, 1979; FONSECA e FERREIRA, 1981; FÁCIO, 1991;
SANTOS e CAMAPUM DE CARVALHO, 1998; BASTOS et al., 1998 e mais
recente LAFAYETTE, 2006) têm utilizado o inderbtzen e apresentado bons
resultados, este consiste de uma rampa de inclinação variável através da qual
uma amostra, indeformada ou compactada, de 15,2 cm de diâmetro disposta rente
ao fundo é submetida a um fluxo uniforme, dada uma vazão mantida constante
durante o ensaio conforme Figura 2.44. O material carreado da amostra pelo
escoamento é coletado em um conjunto de peneiras e posto na estufa a 110o C
por no mínimo 24 horas. É medida então a perda em peso de solo seco erodido
com relação à área da amostra e ao tempo de fluxo.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
82
Figura 2.44 - Perspectiva do Aparelho de Inderbitzen (FERREIRA, 1981)
FÁCIO (1991) construiu uma versão modificada do aparelho proposto por
INDERBITZEN (1961) e realizou uma série de ensaios com variações nos valores
de vazão, declividade de rampa e no tempo de ensaio e saturação da amostra. A
partir dos resultados, o autor determinou as condições ideais do ensaio e propôs a
sua normatização, sendo tal necessidade apontada por outros autores SANTOS
(1997) e LEMOS (2002).
Segundo SANTOS e CAMAPUM DE CARVALHO (1998) tais condições
permitem que a erosão sobre as amostras ocorra de maneira gradual e
significativa para os diferentes tipos de solo, facilitando a observação do processo
erosivo, e, que o embebimento das amostras é realizado para anular eventuais
forças de sucção presentes na amostra em seu estado natural. E propõem a
utilização do tempo de ensaio igual a 30 minutos para uma melhor caracterização
da curva perda de solo x tempo (Figura 2.45).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
83
Figura 2.45 – Resultado dos Ensaios de Inderbitzen (SANTOS e CAMAPUM DE CARVALHO, 1998)
Segundo BASTOS et al (1998) o ensaio de Inderbitzen constitui um ensaio
simples e promissor na avaliação geotécnica da erodibilidade. A perda do solo e o
fator erodibilidade K obtidos retratam o potencial de erosão dos solos.
FÁCIO (1991) e SANTOS (1997) recomendam a embebição prévia de todos
os corpos de prova, com objetivo de aproximar da condição de saturação, com o
intuído de uniformização da umidade inicial da amostra e eliminar a sucção, fator
de que pode influir de forma determinante no resultado do ensaio.
BASTOS (1999) relata comparações de resultados de análises com solos
em três diferentes condições de umidade: natural, previamente ressecada a 50oC
durante 12 horas e saturada por embebição durante 24 h.
LAFAYETTE (2006) realizou ensaios adotando inclinações da rampa de
10º, 18º e 30º, vazões de 70, 100, e 177ml/s nas condições naturais, secas ao ar e
pré-umedecidas.
Baseado no ensaio proposto por INDERBITZEN (1961), FALCÃO NEVES
et al. (2006) avaliaram a influência da cobertura vegetal na resistência ao
escorregamento de taludes Figura 2.46 . De acordo com os autores a inclinação
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
84
dos taludes tem influencia preponderante na erosão dos solos que os constituem
principalmente se estes são desprovidos de qualquer cobertura vegetal.
(a) (b)
Figura 2.46 – Ensaio de erodibilidade, sem e com cobertura vegetal (FALCÃO NEVES et al., 2006)
Atualmente, não se tem notícia de normas para o ensaio proposto por
Inderbitzen, seria de indubitável importância tal procedimento.
2.4.3.4 Ensaio de Inderbitzen modificado
Com o objetivo de reproduzir, em amostras inderformadas de solo as
condições de campo durante as precipitações pluviométricas, a seqüência natural
de desagregação e escoamento superficial, FREIRE (2001) inicialmente propõe
uma adaptação do ensaio inderbitzen, denominando ensaio de inderbitzen
modificado.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
85
Como o ensaio inderbitzen convencional não contempla o efeito do impacto
das gotas chuvas, INDERBITZEN (1961) indicava a possibilidade de
adicionamento de simulação do efeito dessas gotas, com o acoplamento de
chuveiro ou “sprinkler”. Alguns pesquisadores tais como, CHAMECKI (2002) e
HEDERMANN et al. (2007) utilizaram para o chuveiramento, estruturas de PVC
rígido conforme, Figura 2.47 (a) e (b).
(a) (b)
Figura 2.47 – Ensaio de Inderbitzen modificado por CHAMECKI (2002) e HEDERMANN et al (2007) respectivamente.
FREIRE (2001) buscou conciliar as vantagens do ensaio convencional, com
as dos simuladores de chuvas, considerando a contribuição do impacto das gotas
de chuvas em amostras indeformadas. Sendo posteriormente aplicados por
FREIRE e GALVÃO (2002) em amostras compactadas.
De acordo com NOGAMI (1981 apud BASTOS, 1999) o ensaio de
inderbitzen convencional apresenta um impedimento da infiltração que, em solos
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
86
de elevada infiltrabilidade, pode, de certa forma, apresentar erosões mais
acentuadas em laboratórios do que “in situ” e aponta outra limitação do ensaio que
diz respeito à perturbação do fluxo, que provem da descontinuidade entre amostra
e rampa, não ocorrendo com o inderbitzen modificado. Por não agregar tais
limitações o ensaio de inderbitzen modificado de acordo com alguns autores tem
apresentado aspectos positivos.
2.4.3.5 – Ensaio de Pinhole (ou de Furo de Agulha)
O ensaio de pinhole definido pela NBR14114/1998 como “ensaio de furo de
agulha” foi apresentado primeiramente por SHERARD et al. (1976a e 1976b),
consistindo na avaliação de forma direta e qualitativa da dispersibilidade de uma
amostra de solo argiloso, quando esta é submetida a um fluxo de água
concentrado em um orifício pequeno feito axialmente no corpo de prova,
executados por uma agulha de um milímetro de diâmetro que atravessa um corpo
de prova cilíndrico (Figura 2.48).
O fenômeno de dispersão ocorre quando as forças de repulsão entre as
partículas individuais de argila sobrepujam as forças de atração, de modo que, em
contato com a água, essas partículas são progressivamente destacadas da massa
de argila e formam uma suspensão. Caso haja fluxo de água, as partículas
dispersas são carreadas, ensejando a ocorrência do fenômeno conhecido como
erosão interna (piping) por dispersão SANTOS (2001).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
87
Figura 2.48 – Modelo esquemático de ensaio de Pinhole, SHERARD et al. (1976a)
O ensaio de pinhole tem se constituído no melhor ensaio para identificação
de argilas dispersivas quando comparados a outro de mesmo propósito (SANTOS
e CAMAPUM DE CARVALHO, 1998).
A avaliação quanto à dispersão é estimada pelo diâmetro final do furo do
corpo de prova, pela coloração da água que flui deste e pela vazão que o percola.
A norma NBR 14114/98 classifica os solos finos quanto a dispersibilidade em seis
categorias:
a) ND1 e ND2 - não dispersivos a incipientemente dispersivos;
b) ND3 A ND4 - leve a moderadamente dispersivos;
c) D2 e D1 - dispersivos a altamente dispersivos.
Em SANTOS et al. (1998) é proposta a possibilidade de emprego do ensaio
de Pinhole na previsão de erosão mecânica e não apenas por erosão por
dispersão, conforme é proposto originalmente por SHERARD et al. (1976b). Outra
proposta importante na adaptação da metodologia foi realizada por SANTOS e
CAMAPUM DE CARVALHO (1998) e consiste no prosseguimento do ensaio no
sentido inverso, diminuindo-se progressivamente o gradiente hidráulico até às
condições iniciais. Desta forma, um eventual alargamento do furo se faria sentir
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
88
através de um aumento de vazão na fase de retorno, ou seja, para um mesmo
gradiente hidráulico a vazão no processo de retorno seria maior.
Estes autores recomendam que a plotagem dos dados vazão x gradiente
hidráulico, seja feita em gráficos de escala aritmética, pois uma boa visualização
da ocorrência ou não do processo erosivo pode ser obtida, sendo não erodíveis
solos que apresentam uma curva de comportamento quase linear, com ligeira
inflexão para baixo. Já nos solos erodíveis ocorre uma inflexão bem marcante
para cima, a partir do momento que a erosão começa a acontecer, como fica
evidente na Figura 2.49.
vazã
o (m
l/s)
500
1
2
3
4
5
6
amostra não erodível
amostra erodível
gradiente hidráulico25201510
Figura 2.49 – Comportamento das amostras no ensaio de Pinhole, SANTOS et al.
(1998).
A percolação da água tem início durante 8 minutos com carga hidráulica de
2", e em seguida aumentada para 7", 15" e 40" respectivamente. Sempre é
observado se há turbidez e desprendimento de partículas durante o ensaio. É
realizado o procedimento no sentido inverso, verificando um possível alargamento
do furo e evidenciando processo erosivo, Nas argilas altamente dispersivas o
efluente será turvo e o furo feito no corpo de prova se alargará rapidamente,
resultando em um aumento de vazão mesmo com carga hidráulica constante. Nas
argilas não dispersivas o efluente será límpido e o furo permanecerá inalterado.
Nas argilas moderadas a levemente dispersivas o furo e a vazão não se alterarão,
porém o efluente será levemente turvo.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
89
2.4.3.6 Ensaio de Desagregação “slaking test”
O ensaio de desagregação “slaking test” constitui-se em um indicador
qualitativo da susceptibilidade do solo à erosão e segundo ARAÚJO (1994) este
ensaio foi idealizado em 1958 pela Engenheira Anna Margarida Fonseca ao
estudar solos para fins de fundações, em Brasília.
Segundo FONSECA e FERREIRA (1981) o ensaio de desagregação
evoluiu do ensaio “crumb test” tendo como objetivo maior a verificação da
estabilidade à desagregação de uma amostra de solo cúbica ou cilíndrica,
independente da dispersão do material.
Segundo SANTOS e CAMAPUM DE CARVALHO (1998) o ensaio pode ser
realizado simultaneamente em 2 bandejas e conseqüentemente de duas formas
diferentes. Na primeira delas, as amostras são submetidas à imersão total desde o
início do ensaio prosseguindo sob esta condição até o final do ensaio, 24 horas
depois. Já na segunda bandeja, as amostras são submetidas ao processo de
submersão de acordo com as etapas a seguir.
a) água destilada na base por 30 minutos;
b) água destilada a 1/3 da altura da amostra durante 15 minutos;
c) água destilada a 2/3 da altura da amostra, durante 15 minutos;
d) submersão total da amostra por 24 horas.
As amostras são moldadas com arestas de aproximadamente 6 cm em
duas situações distintas de umidade: secas ao ar por um período de 72 h e na
umidade natural. Essas amostras são dispostas sobre uma pedra porosa e
submetidas às formas de imersão. Com isso observa-se e registra-se o
comportamento do solo a cada etapa.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
90
De acordo com HOLMGREN e FLANAGRAM (1977) apud SANTOS e
CAMAPUM DE CARVALHO (1998), após a realização de uma série de ensaios de
desagregação em amostras remoldadas, classificaram os tipos de reação à
inundação em:
Sem resposta quando a amostra mantém sua forma e tamanho, originais;
Abatimento (slumping) quando a amostra se desintegra formando uma
pilha de material desestruturado.
Fraturamento quando a amostra se quebra em fragmentos mantendo a
forma original das faces externas.
Dispersão quando as paredes da amostra se tornam difusas com o
surgimento de uma nuvem coloidal que cresce a medida que a amostra se
dissolve.
Segundo BASTOS (1998) o ensaio de desagregação foi indicado como
critério qualitativo na investigação da erodibilidade de solos em taludes de
estradas de acordo com a pesquisa do IPR/COPPE/TRAFECON (1975-1978),
sendo anotados o tempo de aparente saturação das amostras, o tempo de inicio
de seu fissuramento e o tempo de desagregação total ou parcial.
FONSECA e FERREIRA (1981) propõe o uso da velocidade de
desagregação, como índice classificatório para a erodibilidade dos solos
superficiais em taludes.
LEMOS (2002) relata que o ensaio tem sido mais utilizado para avaliação
qualitativa e investigação preliminar, isto é, para indicar riscos e a necessidade de
outros métodos de ensaios.
2.4.3.7 Ensaio de Dispersão Rápida (Crumb Test)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
91
O ensaio de dispersão rápida, normatizado no Brasil pela NBR 13601/96,
foi desenvolvido segundo BASTOS (1998) por cientistas australianos, para avaliar
qualitativamente o comportamento de um agregado na umidade natural submerso
em água destilada.
Este ensaio fornece um método rápido e muito simples para a determinação
de solos argilosos dispersivos sem a necessidade de utilização de um
equipamento especial. O ensaio consiste em se colocar dois ou três torrões com
aproximadamente 3g de solo, na umidade natural, em um recipiente de vidro
(Becker) contendo uma solução de hidróxido de sódio, e observar a reação por 5 a
10 minutos.
SILVEIRA et al. (1974), utilizaram água destilada ao invés de solução de
hidróxido de sódio. A realização do ensaio com água destilada fornece uma idéia
da floculação e estado de agregação da amostra do solo argiloso, uma vez que o
mesmo em se tratando de água pura, haverá uma adsorção de íons H3O+ ou HO-
na superfície das partículas de argila, tendo o efeito de defloculante.
Para muitos solos, o uso de água destilada é um melhor indicador do que a
solução de hidróxido de sódio. Entretanto, muitos solos argilosos dispersivos não
reagem na água destilada, mas reagem com a solução de hidróxido de sódio
(HEAD, 1994). Após o tempo de observação, o solo é classificado de acordo com
um dos graus de dispersividade a seguir:
Grau 1 – Não dispersiva (Sem Reação) os torrões podem até dissolver um
pouco no fundo do Becker formando uma camada bastante rasa, mas nenhum
sinal de turbidez (névoa) pode ser vista;
Grau 2 – Levemente dispersiva (Reação Leve) pode ser visto um pouco
de turbidez na água próximo à superfície dos torrões;
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
92
Grau 3 – Moderadamente dispersiva (Reação Moderada) turbidez
facilmente reconhecida dos colóides em suspensão, geralmente se espalhando
em uma fina camada no fundo do Becker;
Grau 4 – Altamente dispersiva (Reação Forte) turbidez cobre
aproximadamente todo o fundo do Becker, geralmente formando uma camada.
Em casos extremos, toda a água se torna turva.
A Figura 2.50 mostra um esquema de classificação quanto ao grau de
dispersibilidade para cada comportamento do solo a ser avaliado, visualmente
com relação à erosão.
Figura 2.50 – Graus de Dispersividade do Ensaio de Dispersão Rápida (NBR 13601/96)
2.4.3.8 Análise Química da Água Intersticial do Solo
A suscetibilidade de ocorrer erosão interna por dispersão está associada
principalmente com relação à quantidade de cátions de sódio e a quantidade total
de sais dissolvidos (soma dos cátions) na água intersticial (LIMA, 2003). O sódio
aumenta a dupla camada difusa reduzindo as forças de atração das partículas,
sendo destacada com mais facilidade (NBR 14114/98).
BASTOS (1999) relata que não existem diferenças significativas nos teores
de argila dos solos dipersivos e não dispersivos, porém evidências sugerem que
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
93
solos com menos de 10% de argila não apresentem colóides suficientes para
dispersão.
2.5 – Recuperação de Áreas Urbanas Degradadas
Ao longo do tempo, a Região Metropolitana de Recife (RMR) vem
apresentando uma contínua expansão e diversificação nas formas de ocupação
do seu espaço físico pela ação do homem, principalmente nas áreas de morro.
Essa crescente expansão urbana nessas áreas tem se dado de forma
desordenada, o que vem trazendo sérios prejuízos a eles próprios. A interferência
antrópica nessas áreas vem trazendo sérias modificações no ambiente em que
vivem causando alterações nas formas dos taludes e na cobertura vegetal, e de
certa forma, redirecionando a drenagem natural das águas.
De acordo com PRIMAVESI (1984) o solo não é imutável e nem estático,
logo pela modificação desse fator todos os demais fatores são modificados tais
como, vegetação, clima, relevo, etc.
A freqüência das escolhas de áreas naturalmente adversas, como os
morros da RMR pela população de baixa renda, resulta nas precárias condições
de infra-estrutura e nos aumentos dos focos erosivos pela remoção de camadas
do solo.
Em outro cenário, os loteamentos habitacionais, sejam públicos ou
privados, sejam legais ou irregulares, também têm se constituído no principal fator
responsável pela extensão e intensidade dos processos erosivos nas frentes de
expansão urbana, justamente por ter incorporado há muito tempo a perniciosa
cultura da terraplenagem extensiva (SANTOS, 2006).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
94
A implantação de loteamentos e conjuntos habitacionais em locais não
apropriados, como por exemplo, os topos de encostas (Figura 2.51), sob ponto de
vista geotécnico é agravado pela deficiência de infra-estrutura, fazendo com que
as águas pluviais sejam lançadas próxima das zonas urbanizadas ou cabeceira de
drenagem.
Figura 2.51 – Erosão em área desmatada para loteamento
De acordo com PONTES (1980), os principais fatores que influem na
erosão das áreas urbanas e relacionados com o escoamento superficial são:
Vazão do escoamento das águas pluviais;
Declividade do terreno e
Natureza do terreno.
As principais causas das instabilizações que ocorrem nos morros são os
desmatamentos e cortes, com a remoção das camadas superficiais dos solos, os
terrenos ficam expostos à erosão e à infiltração da água. A proteção superficial
dos taludes tem um papel fundamental na sua estabilização, impedindo a
ocorrência de processos erosivos e reduzindo a infiltração de água nas superfícies
desprotegidas (ALHEIROS et al., 2003).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
95
A erosão urbana se expressa mais freqüentemente nas formas de erosão
laminar e de sulcos e ravinas nas vias públicas e áreas periféricas, e mais
intensamente na forma de voçorocas. A recuperação dessas áreas degradadas
tem sido atividade relativamente recente na Região Metropolitana do Recife
(RMR) e tem sido tema de amplos estudos.
De acordo com ALHEIROS et al. (2003) as soluções estruturadoras para os
morros são aquelas que possibilitem condições de estabilidade, que só se
viabilizam quando a encosta é tratada como um todo, com soluções combinadas
de retaludamento, de proteção superficial com materiais naturais e artificiais e de
drenagem adequada a microbacia em questão, além de obras de estrutura de
contenção, tais como muros de arrimo, quando necessárias.
A população das áreas de morros beneficiada quando questionada confia
mais nos muros de arrimo que nos muros de sacos de solo-cimento, além do
aspecto visual destas obras, que dá um ar de mais segurança.
Embora seja uma solução indispensável para a contenção de encostas,
quando se aplicam ao caso, os muros de arrimo não precisam ser a primeira
opção nas situações de redução e prevenção do risco. Em sua grande maioria,
taludes naturais ou de corte têm nas soluções de revestimento e drenagem as
respostas mais eficientes, de mais rápida execução e com mais baixo custo para a
sua estabilização (ALHEIROS et al., 2003).
E dependendo da manutenção que é dada nos revestimentos para essa
proteção superficial das encostas têm-se utilizado materiais naturais ou materiais
artificiais, ambos com resultados positivos e duradouros, em função das
características do solo e da topografia local. Entretanto, quando não há
manutenção todo trabalho executado, vai se desfazendo com o início dos
processos erosivos desencadeados pelas chuvas (Figura 2.52).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
96
Figura 2.52 – Falta de manutenção BR-101
O revestimento superficial tem a função de reduzir o volume da água de
infiltração, fazendo, portanto, com que aumente o volume das águas de
escoamento superficial. Daí a importância de um projeto que considere a encosta
no contexto da sua micro-bacia, buscando resolver o escoamento superficial
através de um sistema de microdrenagem, com canaletas e dissipadores de
energia compatíveis com as vazões e os caminhos naturais da água (ALHEIROS
et al., 2003). Para recuperação de uma área erodida deve-se seguir as seguintes
diretrizes:
Investigação;
Disciplinamento das águas;
Obras de estabilização;
Conservação.
Na origem, a erosão esta associada à falta de planejamento adequado, que
considere as particularidades do meio físico, as condições socioeconômicas e as
tendências de desenvolvimento da área urbana. O diagnóstico perfeito do
fenômeno permite a concepção de soluções simples, de forma eficiente e
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
97
econômica, e podendo obter tal solução protegendo as camadas que se
apresentam problemáticas das variações climáticas (de secagem e
umedecimento).
2.5.1 – Investigação
Para elaboração de um projeto de recuperação de uma área degradada a
primeira etapa consiste na investigação. Nessa etapa é possível identificar as
causas dos processos e obtenção dos seguintes parâmetros:
Dados hidrológicos da área para o dimensionamento das obras
hidráulicas;
Dados topográficos em detalhe das erosões e seus arredores;
Medidas de vazão do volume de águas provenientes de surgência, para
o dimensionamento de drenos profundos;
Dados de identificação das espécies que melhor se adaptam ao clima e
geometria final da encosta;
Parâmetros do solo para as obras de estabilização.
2.5.2 – Direcionamento das águas servidas e pluviais (drenagem superficial).
O direcionamento das águas superficiais servidas e pluviais (Figura 2.53) e
uma adequada captação (Figura 2.54) evitam a erosão do solo, provocada pela
infiltração e pelo escoamento superficial exagerados, dando lugar a movimentos
que desencadeiam a perda de sedimentos das encostas.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
98
Figura 2.53 – Direcionamento das águas
Figura 2.54 – Captação das águas
Então para o disciplinamento das águas devemos ter em mente duas
preocupações básicas:
Capitação e condução das águas superficiais para um local adequado
através de estruturas de captação e condução (figuras 2.54 e 2.55);
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
99
Diminuição gradual das águas captadas utilizando-se estruturas de
combate e dissipação de energia hidráulica.
De acordo com a GEO-RIO (2000) o sistema de drenagem superficial é
composto, basicamente, dos seguintes dispositivos: canais, canaletas longitudinal
e transversal de descida, caixas coletoras e de passagem e dissipadores de
energia (Figuras 2.56). ALHEIROS et. al. (2003) descreve que os sistemas viários
e de drenagem devem ser executados de maneira integrada (Figura 2.57), quanto
à sua disposição em relação às curvas de nível e quanto ao dimensionamento dos
seus elementos, de maneira que as águas possam escoar livremente, reduzindo a
taxa de infiltração na encosta.
Figura 2.56 – Disciplinamento das águas
Figura 2.57 – Escadaria com drenagem Figura 2.55 – Captação de água lateral
2.5.3 – Retaludamento
Uma encosta quando sujeita aos agentes naturais de intemperismo, define
seu perfil de equilíbrio, que se consolida com a fixação da vegetação. A partir do
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
100
momento em que o homem rompe esse equilíbrio, acentuam-se os processos de
erosão. Esses focos de erosão podem ser compensados por retaludamentos e
proteção com revestimentos e drenagem.
Esse processo de retaludamento consiste na adequação do perfil de uma
encosta ou talude de forma a se obter um perfil menos favorável a instabilização
do solo. A forma mais efetiva de se conseguir isto é diminuir a inclinação do
talude. Existem dois tipos de retaludamento: por cortes e por aterros.
a) Retaludamento por cortes
Quando não é possível uma declividade única e estável do talude, é
possível estabilizá-lo com um recorte em patamares (Figura 2.58). Neste caso, é
recomendado comprimento máximo da rampa de 5,0 metros. E associando com
sistema de microdrenagem, por meio de canaletas longitudinais, no pé e na borda
de cada talude, além das canaletas transversais e proteção superficial pode ser
uma solução de estabilização permanente, além de ser de menor custo, desde
que garantidos os cuidados com a manutenção e a fiscalização para evitar novos
cortes com focos de erosão.
De acordo com ALHEIROS et al. (2003) os retaludamentos podem se
destinar a um talude específico ou à alteração de todo o perfil de uma encosta.
São intervenções para a estabilização de taludes, através de mudanças na sua
geometria, particularmente através de cortes nas partes mais elevadas (Figura
2.59), visando regularizar a superfície e, sempre que possível, recompor
artificialmente condições topográficas de maior estabilidade para o material que as
constitui. Muitas vezes são combinados a aterros compactados (Figura 2.60) para
funcionar como carga estabilizadora na base da encosta.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
101
Figura 2.58 – Retaludamento por cortes – Horto de Doi Irmãos – COUTINHO et al. (1999)
Figura 2.59 – Retaludamento, COUTINHO et al. (1999)
Cotas em Metros escala 1:400
TALUDE PROJETADO
TALUDE EXISTENTE
Valeta de concreto
Descida de água
Rua
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
102
Figura 2.60 – Compactação mecânica, COUTINHO et al. (1999)
b) Retaludamento por aterros
A execução dos retaludamentos por aterros (Figura 2.61) deverá seguir as seguintes recomendações:
Utilizar o material que seja preferencialmente do local, não devendo
conter matéria orgânica (turfa ou argila orgânica) ou material micáceo ou
diatomáceo;
Compactar o material manualmente ou com equipamentos (sapinhos,
chapas vibratórias);
A superfície de assentamento do aterro deve ser escarificada
previamente e escavada em forma de degraus;
Evitar aterros na crista do talude;
Prever um sistema de drenagem e proteção superficial do talude.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
103
(a) (b)
(c) (d)Figura 2.61 – Exemplos de retaludamento por aterros
Nas áreas de ocupações precárias da Região Metropolitana do Recife o
retaludamento por aterro quase não é executado. A ocupação muito densa, a falta
de espaço para aterros no pé do talude e a falta de compactação do aterro que
garante a estabilidade do talude, são fatores que contribuem para isto.
2.5.4 – Obras de Proteção Superficial de Taludes e de Contenção
Entende-se por obras de contenção todas aquelas estruturas que, uma vez
implantadas numa encosta ou talude, oferecem resistência à movimentação deste
ou à sua ruptura, ou ainda reforçando parte do maciço (WOLLE, 1972).
A proteção superficial de taludes pode ser uma solução simples e eficiente
para manter a estabilidade do maciço, evitando-se a erosão e deslizamento do
mesmo, por ação das águas incidentes.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
104
As obras de proteção superficial, executadas com drenagem adequada
podem vir a estabilizar uma encosta sem a necessidade de contenção, evitando-
se que a erosão modifique a geometria da encosta e com manutenção adequada
(SANTANA, 2006).
A aplicação da proteção superficial pode ser de duas formas com a
presença de materiais naturais (vegetação) ou com a presença de materiais
artificiais (mistura de concreto com tela, etc.). Entretanto os moradores das áreas
de morros ainda relutam pela utilização das gramíneas nativas, justificando pelo
acúmulo de lixo e aparecimento de insetos e roedores.
SANTANA (2006) em seu estudo de análise reuniu informações
abrangentes de todos os tipos de obras de contenção encontrados em 11
municípios da RMR (Abreu e Lima, Araçoiaba, Cabo de Santo Agostinho,
Camaragibe, Itamaracá, Igarassu, Ipojuca, Itapissuma, Moreno e São Lourenço da
Mata), e para facilitar seus estudos dividiu os muros de contenção por gravidade
(ou de arrimo) em três tipos:
Tipo 1 Estruturas que se opõem aos empuxos horizontais somente pelo peso
próprio. São geralmente empregadas para conter desníveis pequenos
e médios, com valores máximos em torno dos 5 metros;
Tipo 2 São estruturas reforçadas, mais esbeltas, que se opõem aos empuxos
horizontais pelo peso próprio junto com o peso das terras que é
compactado sobre a laje. São também conhecidos como muros de
flexão, geralmente utilizados para conter desníveis de até 7 metros;
Tipo 3 Misto entre os tipos 1 e 2, são idealizados para combater os empuxos
horizontais com seu peso próprio, contendo pequena parcela de
reforço (concreto armado). Ou seja, funcionam parcialmente à flexão e
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
105
parcialmente pelo peso próprio, utilizando parte do terrapleno como
peso para atingir uma condição global de equilíbrio.
2.5.5 – Obras de Proteção com materiais naturais (Gramíneas)
De acordo com SANTANA (2006) em sua análise foram observados poucos
casos de utilização de gramíneas em toda RMR, como o apresentado na Figura
2.62.
Figura 2.62 – Utilização de gramíneas como proteção superficial no município de Camaragibe, SANTANA (2006)
De acordo com ALHEIROS et al (2003) um importante efeito mecânico da
vegetação é a estruturação do solo através do sistema radicular. O sistema
formado pelo entrelaçamento das raízes retém o solo, inserindo-se em espaços
vazios, agregando grânulos, seixos e até blocos maiores aos materiais mais finos,
com um efeito importante sobre a resistência ao cisalhamento dos solos.
De acordo com ENDO & TSURUTA (1969) apud PRANDINI et al. (1973) os
ensaios de cisalhamento “in situ”, realizados em blocos moldados em solos
contendo raízes vivas mostraram um incremento de resistência diretamente
proporcional à densidade das raízes existentes. Com a morte da camada vegetal,
esse efeito cessa gradualmente (4 a 5 anos), pela decomposição das raízes.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
106
Para evitar a erosão, a montagem das placas de grama armada deve ser de
baixo para cima (figuras 2.63 e 2.64), podendo ser fixadas com tela geossintética
presa e grampos dando maior segurança. A confecção dos grampos metálicos
deve ser feita em aço comum. Após a fixação da tela, pode-se adicionar terra
vegetal para propiciar melhor desenvolvimento da grama.
Figura 2.63 – Montagem das placas de grama, COUTINHO et al. (1999)
Figura 2.64 – Revegetação, COUTINHO et al. (1999)
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
107
Quando os moradores de uma encosta removem a cobertura vegetal
natural, aumentam a probabilidade de erosões, oferecendo riscos para as áreas
circunvizinhas. A restauração da vegetação melhora as condições de estabilidade
pela presença de raízes (Figura 2.65), protegendo o solo de infiltrações
excessivas e das erosões.
Figura 2.65 – Espécies de gramíneas e leguminosas, mostrando a arquitetura das raízes e parte aérea das plantas (DEFLOR, 2008).
2.5.6 – Obras de Proteção com materiais artificiais
A proteção superficial deve ser executada em toda a superfície a ser
protegida e tem mostrado mais resultados quando executada levando em
consideração o talude em geral, com seu retaludamento e o sistema de drenagem
implantado.
De acordo com ALHEIROS et al. (2003) a impermeabilização superficial
pode ser dos seguintes tipos:
Impermeabilização com cimentado (Figura 2.66): constitui de uma
argamassa de cimento Portland e areia, no traço 1:3, aplicada sobre o
talude a partir do pé até a crista. A superfície deve ser preparada, limpa
e aplainada. No final, executa-se uma compactação da mistura. Esse
tipo de revestimento deve ser acompanhado por barbacãs.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
108
Impermeabilização com tela argamassada (Figura 2.67): consiste no
preenchimento e revestimento de uma tela galvanizada com argamassa
de cimento Portland e areia no traço 1:3. A tela galvanizada é fixa no
solo com ganchos de ferro instalados a cada 1,0 m, nas duas direções,
sendo necessário colocar drenos de PVC com filtro de geotêxtil na parte
interna.
Figura 2.66 - Impermeabilização com ci - Figura 2.67 – Impermeabilização com tela mentado ALHEIROS et al. argamassada, Recife (2003)
Impermeabilização com pedra ou lajotas (Figura 2.68): Neste
revestimento, os blocos de pedra rachão são arrumados sobre o talude,
com maior travamento na interface pedra / solo natural, e rejuntados
com argamassa de cimento e areia (1:3). Pode-se também utilizar
lajotas pré-moldadas (40 cm x 40 cm) aplicadas com argamassa. Neste
caso deve-se realizar o retaludamento para reduzir a declividade do
talude, já que este material apresenta menor condição de travamento no
solo. Qualquer que seja o material deve-se executar os barbacãs e o
sistema de microdrenagem superficial.
Impermeabilização asfáltica ou com polietileno (Figura 2.69): Este tipo
de revestimento tem caráter emergencial. Consiste na aplicação de uma
camada delgada de asfalto diluído a quente. Exige manutenção
constante pois a película sofre deterioração por calor solar e por não
resistir a impactos ou cargas. O polietileno é aplicado por jatos e mostra
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
109
boa aderência com os solos areno-argiloso, suportando cargas de até
1,8 kg/m2.
Figura 2.68 – Proteção com pedra ra - Figura 2.69 – Impermeabilização asfáltica chão, SANTANA (2006)
Impermeabilização com lonas plásticas (Figura 2.70): utilizadas no
inverno, em caráter emergencial, nos morros da Região Metropolitana
do Recife. Elas devem ser aplicadas antes da saturação total da encosta
e corretamente colocadas, devendo ser retiradas quando as condições
de segurança forem adequadas. A encosta deve ser preparada com
roçagem, remoção de arbustos e destocamento, deixando apenas
gramíneas e vegetação rasteira. Na crista da encosta deve-se escavar
uma valeta, servindo de canaleta e de fixação superior da lona. A lona
deve ser fixa com estacas de madeira a cada 2,0 m, no máximo, na
parte superior e em suas laterais.
Impermeabilização com cal e aglutinantes “Cal-Jet” (Figura 2.71):
utilizadas para proteger superficialmente o solo contra erosão. A técnica
é baseada na pulverização de calda fluida de cal com aglutinantes
fixadores sobre as superfícies de solo a serem protegidas, tendo como
denominação a expressão “Cal-Jet”. A pulverização é possibilitada
através da utilização, com pequenas adaptações, de pulverizadores de
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
110
uso agrícola, tanto os pulverizadores costais manuais, como
pulverizadores motorizados.
Figura 2.70 - Impermeabilização com lo - Figura 2.71 – Impermeabilização com “Cal- nas plásticas, Ibura Jet”
2.5.7 – O uso dos Geossintéticos
A NBR 12553 (1999) define genericamente Geossintético como um produto
polimérico (sintético ou natural), industrializado, cujas propriedades contribuem
para melhoria de obras geotécnicas, desempenhando uma ou mais das seguintes
funções: reforço, filtração, drenagem, proteção, separação, impermeabilização e
controle de erosão superficial.
Em alguns Estados da Região Sul tem se utilizado de forma constante os
geossintéticos no controle de erosões o que não era observado com freqüência na
Região Nordeste.
Atualmente tem se desenvolvidos inúmeros métodos geotécnicos para
controle e prevenção de erosões. E se executados de forma adequada,
apresentam desempenho satisfatório.
De acordo com FARIAS et al. (2006) as primeiras utilizações de tais
materiais datam do final da década de 60 e inicio dos anos 70. Pesquisas em
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
111
universidades mostraram que alguns materiais têxteis sintéticos poderiam ser
usados em substituição a filtros constituídos por materiais granulares.
As Principais funções dos Geossintéticos conforme definido pela NBR
12553/1999, são:
Função controle de erosão superficial - prevenção da erosão
superficial de partículas de solo devido ao escoamento superficial de um
fluído;
Função drenagem - coleta e condução de um fluido pelo corpo de um
geossintético;
Função filtração - retenção do solo ou de outras partículas, permitindo
a passagem livre do fluido em movimento;
Função barreira impermeabilizante - controle ou desvio de fluidos;
Função proteção - limitação ou prevenção de danos a elementos de
obras geotécnicas;
Função reforço - utilização das propriedades mecânicas de um
geossintético para a melhoria do comportamento mecânico de uma
estrutura geotécnica;
Função separação - ação de impedir a mistura ou interação de
materiais adjacentes.
Nos Geossintéticos as Geomantas, Biomantas e as Geocélulas (Figura
2.72), têm sido as soluções mais utilizadas e que mais se adaptam à proteção de
taludes da erosão superficial.
A Geomanta (a) é um produto com estrutura tridimensional permeável,
constituída de materiais sintéticos que não degradam, tem aparência de uma
manta extremamente porosa que oferece ancoragem adequada para as raízes
após o crescimento da vegetação, sendo usada para controle de erosão
superficial do solo, no caso de ser biodegradável é conhecido como Biomanta (b).
A Geocélula (c) é um produto com estrutura tridimensional aberta, constituída de
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
112
células interligadas, que confinam mecanicamente os materiais nela inseridos,
com função predominante de reforço e controle de erosão.
(a) Geomanta (b) Biomanta (c) Geocélula Figura 2.72 – Tipos de Geomantas (a) e (b) e Geocélula (c) (DEFLOR, 2008)
A geomanta atua como proteção contra erosões superficiais provocadas
pelo impacto das chuvas e fluxos superficiais durante o período de
desenvolvimento e fixação dos vegetais (figuras 2.73 e 2.74).
As geocélulas de construção simples e rápida promovem a formação de
uma cobertura que protege o solo natural, favorecendo a retenção de material de
“terra vegetal” que permite a fixação do revestimento vegetal. Em alguns casos, os
espaços da geocélula podem ser preenchidos com concreto para revestimentos,
coberturas e proteções de superfícies. Esses tipos de soluções apresentam
vantagens de utilização quando não se dispõe de tempo suficiente para
implantação da coberta vegetal, e/ou quando a inclinação do talude dificulta
solução com o plantio de gramíneas.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
113
Figura 2.73 – Tratamento com biomanta Figura 2.74 – Tratamento com biomanta (BR-101 - Norte) DEFLOR (2008)
É importante destacar que as técnicas de controle e recuperação de
erosões aliadas a um adequado sistema de drenagem, bem como, o
acompanhamento e manutenção dos serviços de engenharia, otimiza as soluções
e melhora seu desempenho.
2.5.8 – O uso da Bioengenharia
As Técnicas (biotécnicas) em que plantas, ou partes destas, são utilizadas
como material vivo de construção. Sozinhas, ou combinadas com materiais
inertes, tais plantas devem proporcionar estabilidade às áreas em tratamento.
Conceito dado por Hugo Meinhard Schiechtl – considerado o pai da bioengenharia
de solos moderna (1922 a 2002 / Áustria). Outro conceito foi dado por Florin
Florineth – Professor catedrático do Instituto de Bioengenharia de Solos de Viena /
Áustria.
As Estruturas de combate e dissipação são obras com função de diminuir a
energia do escoamento das águas nos pontos de descarga e ao longo das obras
de condução (Figura 2.75).
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
114
(a) início da intervenção (b) após a intervenção Figura 2.75 – Controle de Erosão com Técnicas de Engenharia Naturalística
(VERTICAL GREEN, 1999).
2.5.9 – Obras de contenção na RMR
A Tabela 2.8 apresentada por SANTANA 2006 adaptada de ALHEIROS et
al. (2003) ilustra medidas estruturais aplicada a uma encosta com ocupação
desordenada, com a utilização de obras de estabilização.
De acordo com SANTANA (2006) no caso da necessidade de se intervir
num determinado local, seja ele uma encosta ocupada desordenadamente ou uma
obra civil qualquer, devem sempre ser utilizadas técnicas construtivas adequadas
às condições geotécnicas das encostas ou dos solos envolvidos, e também ter o
cuidado em tratar a encosta como um todo.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
115
Tabela 2.8 – Tipos de obras de estabilização de encostas (SANTANA, 2006 modificada de ALHEIROS et al., 2003).
Grupos Subgrupos Tipos de Obras
Obras sem estrutura de contenção
RetaludamentoCortes Talude Contínuo e escalonado Aterro
Compactado Carga de fase de talude (muro
de terra)
Proteção Superficial
Materiais naturais
Gramíneas Grama armada com
geossintético Vegetação Arbórea (mata)
Selagem de Fendas com solo argiloso
Materiais artificiais
Cimentado Geomantas e gramíneas
Geocélula e solo compactado Tela argamassada
Pano de pedra ou lajota Alvenaria armada
Asfalto ou polietileno Lonas sintéticas
Drenagem Interna Drenos sub-horizontais,
trincheiras, etc.
Externa Canais, canaleta de borda, de pé e de descida.
Estabilização de Blocos
Retenção Tela metálica e tirante Remoção Desmonte
Obras com estrutura de contenção
Muro de arrimo
Solo-Cimento Solo-cimento ensacado
Pedra-Rachão Pedra seca Alvenaria de pedra
Concreto Concreto armado Concreto ciclópico
Gabião Gabião-caixa Bloco de concreto articulado
Bloco de concreto articulado (pré-fabricado, encaixado sem
rejunte) Solo-Pneu Solo-pneu
Outras soluções de contenção
Terra armada Placa pré-fabricada de concreto,
ancoragem metálica ou geossintéticos.
Micro-ancoragem
Placa e montante de concreto, ancoragem metálica ou
geossintéticos. Solo
Compactado e reforçado
Geossintético
Paramento com pré-fabricados
Cortina Atirantada
SoloGrampeado
Obras de proteção para massas
movimentadas
Contenção de massas
movimentadas
Materiais naturais Barreira Vegetal
Materiais artificiais Muro de espera
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
116
As obras de contenção comumente encontradas na RMR de acordo com
SANTANA (2006) são os muros de gravidade. E em todos os municípios
vistoriados os muros de arrimo, mais comumente encontrados em encostas
ocupadas foram os muros de concreto ciclópico (Figura 2.76) e em seguida os de
solo-cimento ensacado nos municípios de Araçoiaba (Figura 2.77), Cabo de Santo
Agostinho e Recife (apenas nos dois últimos locais são utilizados em encostas
ocupadas).
Os Muros de concreto ciclópico é o tipo construtivo mais conhecido e
utilizado pelo meio técnico na contenção de encostas ocupadas em nossa região e
exige mão-de-obra especializada. Em taludes altos, é aconselhável o uso de
contrafortes na estrutura do muro, aumentando sua resistência, sem demandar
maiores volumes de concreto. A utilização de muros de concreto ciclópico é
recomendável para contenção de taludes com altura máxima na faixa de 4 a 5 m.
O concreto ciclópico utilizado na estrutura deve ser constituído por 70% de
concreto estrutural e 30% de rochas graníticas de grande dimensão. Devem ser
previstos dispositivos de drenagem constituídos por drenos de areia ou barbacãs,
de acordo com o projeto específico, para alívio das pressões da água na estrutura
de contenção. Devem ser previstas juntas com espaçamento máximo de 6 m.
Estas devem ser protegidas com tiras de geotêxtil de forma a evitar a fuga do solo.
A microdrenagem superficial também é imprescindível para garantir a durabilidade
e efetividade da obra. Entre outros detalhes que se pode encontrar em ALHEIROS
et al. (2003).
Os Muros de Solo-cimento ensacado também conhecido erroneamente
como “Rip-Rap” (que é um tipo de enrocamento utilizado em barragens). Essa
técnica utiliza-se de sacos de solo estabilizado com cimento, apresentam
vantagens de não requerer mão de obra ou equipamento especializados,
barateando seu custo. A sua utilização e recomendável para alturas máximas na
faixa de 4 a 5m e tem sido alternativa para contenção de encostas e muito
utilizado para recompor taludes arenosos com erosão acentuada, voçorocas, etc.
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
117
Figura 2.76 - Muro de arrimo em concreto ciclópico. São Lourenço da Mata. SANTANA (2006)
Figura 2.77 – Muro em solo-cimento ensacado Araçoiaba –PE
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
118
Um cuidado importante é a adequação da obra ao tipo de solo como pode
ser observado nas figuras 2.78 e 2.79
(a) antes da intervenção (b) após a intervenção Figura 2.78 – Controle de erosão com uso de solo-cimento ensacado
(a) inicio da intervenção (b) após a intervenção Figura 2.79 – Controle de erosão com técnicas de revegetação com gramíneas
CAPITULO 2 – EROSÃO URBANA
119
Figura 2.80 – Muro de arrimo em gabião
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
120
CAPÍTULO 3
CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
3.1 – Generalidades
No presente capítulo são apresentadas as informações referentes aos
aspectos do meio físico, ou seja, as características gerais da área de estudo,
aspectos geológicos, geomorfológicos, pedológicos, fitogeográficos e climáticos da
área.
3.1.1 – Localização
A cidade do Recife capital do Estado de Pernambuco possui 217,494 Km2
localizando-se à 7o55’43’’ e 8o09’17’’S e 34o52’05’’ e 35o00’59’’W com uma
população de 1.501.008,000 habitantes. Recife atualmente enfrenta inúmeros
problemas relativos a ocupações desordenadas em áreas de encostas pela
população de baixa renda. As áreas de encostas recobrem cerca de 30% da área
urbana da cidade de Recife e estão sujeitas a acidentes durante as chuvas,
principalmente pela instabilidade resultante da contínua e desordenada
intervenção antrópica. A área de estudo está localizada em uma encosta dentro da
Região Metropolitana do Recife no bairro do Ibura – Três Carneiros. O bairro do
Ibura localiza-se na Região Político-Administrativa municipal de número 6 (RPA 6)
sendo constituída por 8 bairros, conforme Figura 3.1, tendo como limites ao sul o
município de Jaboatão dos Guararapes e a leste o oceano Atlântico sendo eles:
Pina, Boa Viagem, Brasília Teimosa, Imbiribeira, Ipsep, Ibura, Jordão e Cohab,
sendo os três últimos bairros localizados em áreas de encostas.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
121
PINA
IMBIRIBEIRA
IPSEP
BOA VIAGEMIBURA
JORDÃO
COHAB
9109000
9096000
294000
283000
BRASÍLIA TEIMOSA
JABOATÃO DOS GUARARAPES
OCEA
NOAT
L ÂNT
ICO
Figura 3.1 – Mapa da Região Político-Administrativa 6 - Sul (Vasconcelos e Bezerra, 2000)
O bairro do Ibura apresenta um misto de ocupações planejadas, a partir das
construções dos conjuntos habitacionais, denominados de Unidades Residenciais
(URs) e não planejadas, com as ocupações desordenadas nas encostas. Pode-se
dizer que os estudos em erosão urbana nessa região de encosta tem se
intensificado face a essa problemática e tem recebido a merecida atenção do meio
geotécnico. Cabendo destacar alguns trabalhos relevantes, do Grupo GEGEP
(Grupo de Engenharia Geotécnica de Encostas e Planícies) da Área de
Geotecnia- DEC/UFPE, tais como, MEIRA et al. (2006;2007), COUTINHO et. al.
(2005;2006), SANTANA (2006).
A encosta a ser estudada apresenta declividade média em torno de 27%,
sendo localizada nas coordenadas UTM 9.101.649 e 284.686 mE. A encosta
apresenta ocupações desordenadas. As figuras 3.2 e 3.3 apresentam
respectivamente o mapa e a foto satélite da localização da área de estudos.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
122
Figura 3.2 – Mapa de Localização da área de estudo
Brasil
Bairro do Ibura localidade Três Carneiros
Pernambuco
CA
PIT
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3 –
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123
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CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
124
3.2.2 – Aspectos Geológicos
Na Cidade do Recife foram reconhecidos quatro conjuntos de unidades
geológicas, denominados de Embasamento Cristalino, Bacias Sedimentares Cretáceas, Sedimentos Terciários e Sedimentos Quaternários (ALHEIROS et
al., 1995).
Segundo LIMA FILHO et al. (1991) o território da Cidade de Recife localiza-
se, numa área de transição entre as Bacias Sedimentares Costeiras da Paraíba e
de Pernambuco, localizadas ao norte e sul, respectivamente, do Lineamento
Pernambuco.
A partir do trabalho de caráter geológico de MABESOONE e ALHEIROS
(1993), é possível observar uma separação entre as bacias sedimentares
costeiras Paraíba e Pernambuco, outrora denominadas Bacia Paraíba-
Pernambuco. No entanto, com os trabalhos de LIMA FILHO (1998) e LIMA FILHO
et al. (1998), é que as diferenças entre as faixas costeiras ao norte e sul do
Lineamento Pernambuco é tratada de forma enfática e que a divisão da antiga
estrutura denominada Bacia Paraíba-Pernambuco é ratificada.
Segundo ALHEIROS e LIMA FILHO (1991) na área de planície do Recife, a
separação das duas sub-bacias, ocorre a partir do Lineamento Pernambuco, onde
o mesmo cruza a planície no sentido leste-oeste como uma falha policíclica
estendendo-se até a cidade de Paulistana, no estado do Piauí.
Acima de grande parte do preenchimento cretáceo da Bacia costeira
sedimentar Pernambuco-Paraíba, se encontra a Formação Barreiras, de provável
idade pliocênica, embora se considere a possibilidade de idades mais antigas ou
mais jovens (SUGUIO e NOGUEIRA, 1999) e segundo ALHEIROS e LIMA FILHO
(1991) é originária da acumulação de sedimentos terciário-quaternários que,
litologicamente, são representados por areias quartzosas a subarcosianas de
coloração, creme, alaranjado, vermelho e roxo, argilas maciças, siltes e
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
125
diamictitos, que repousam em discordância sobre as rochas cristalinas do escudo
pré-cambriano, bem como sobre material deposicional cretáceo, encobrindo áreas
a noroeste-norte e sudoeste da Cidade de Recife, conforme se observa na Figura
3.4.
Figura 3.4 – Mapa geológico da RMR (ALHEIROS, 1998)
O estudo faciológico realizado por ALHEIROS et al. (1988) em sedimentos
da Formação Barreiras em trecho entre as cidades de Recife e João Pessoa,
constatou que os sedimentos eram resultantes de um sistema deposicional fluvial
do tipo entrelaçado, intercalado com fácies de leques aluviais a oeste e com fácies
de marcada influência litorânea a leste, denominadas de flúvio-marinha, devido
aos sucessivos avanços e recuos do mar durante o período quaternário.
A ação antrópica sobre os tabuleiros morfologicamente instáveis e os
morros com encostas de declividade elevada induzem diferentes processos de
desestabilização, com erosão pronunciada nas camadas mais arenosas, e com
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
126
deslizamentos naquelas mais argilosas. É na Formação Barreiras em que se
observa a maior incidência de casos de deslizamentos e erosões na RMR,
particularmente em Recife, Camaragibe, Olinda e Jaboatão dos Guararapes, pelo
fato dessas áreas terem sido adensadas através de ocupações espontâneas ou
informais.
A área de estudo corresponde a uma encosta constituída desses
sedimentos não consolidados da Formação Barreiras. Esta unidade teve sua
deposição associada a eventos cenozóicos de natureza climática e/ou tectônica,
que permitiram durante o final do Terciário (Plioceno), há cerca de 1,7 milhões de
anos, o extenso recobrimento das superfícies expostas do embasamento,
colmatando um relevo bastante movimentado.
3.2.3 – Aspectos Geomorfológicos
A Cidade de Recife apresenta três unidades geomorfológicas básicas, no
caso: planície costeira, constituída pelas subunidades de baixios de maré,
terraço flúvio-lagunar, terraço marinho holocênico, terraço marinho pleistocênico e
terraço indiferenciado; planície aluvial, composta por terraços fluviais; e áreas
denominadas de “morros”, constituída por tabuleiros costeiros/encostas,
tabuleiros costeiros/topo plano arredondado, domínio colinoso e modelado
cristalino (GIRÃO, 2007).
Segundo SANTOS (2001) ao longo do litoral pernambucano, a faixa
sedimentar costeira que constitui geralmente um relevo de tabuleiros é às vezes
interrompida por pequenas planícies que penetram até 10 – 15km terra adentro,
aquela na qual foi erguida a cidade do Recife é uma das maiores, sendo chamada
de planície de Recife, indo de Olinda ao Morro dos Guararapes.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
127
Os tabuleiros da Formação Barreiras emolduram os terrenos cristalinos do
Planalto da Borborema que se erguem para o interior do maciço nordestino, sendo
tais tabuleiros mais evidentes junto à costa, onde se comportam como um vasto
glacis, de altitudes geralmente inferiores a 100 metros, mais ou menos sulcados
pela drenagem, com interflúvios de topos aplainados; inclinados do interior para o
oceano, podem esses sedimentos ser talhados em falésias vivas ou mortas ou
serem cobertos pelos cordões arenosos ou depósitos dunares (SUDENE, 1970).
De constituição areno-argilosa, a Formação Barreiras caracteriza-se como
uma das mais extensas ocorrências sedimentares da costa brasileira.
Depositados durante os períodos Plioceno-Pleistoceno, os sedimentos desta
formação são representados topograficamente por vertentes de discreta inclinação
e bastante diversificadas quanto à forma e localização, as encostas são convexas
com ligeira concavidade basal, podendo ser, localmente, retilíneas ou regulares e
ainda apresentarem uma convexidade somital. Os estratos horizontais são
expressos como mesas ou tabuleiros elevados de diferentes níveis altimétricos (50
a 60 metros), sendo que a sua altitude aumenta gradativamente do litoral para o
interior (há uma maior espessura em direção à costa, diminuindo no sentido oeste,
à medida que o pacote sedimentar estabelece sobre as rochas cristalinas do
Planalto da Borborema). Possui pouca profundidade, variando de 25 a 150 metros
(sentido oeste-leste) e uma extensão continental que varia aproximadamente de
10 a 60 km ao longo do litoral oriental nordestino (TAVARES DE MELO, 1990).
Os sedimentos encontrados na Formação Barreiras são clásticos
afossilíferos de cores vivas, pouco consolidados e originários do continente, em
geral friáveis, correspondendo a arenitos friáveis avermelhados, intercalados por
folhelhos mais ou menos decompostos, caulim, siltitos, variada composição
argilosa, possuindo na base níveis conglomeráticos, freqüentemente lenticulares
(BRASIL, 1983). Quanto as eventuais ocorrências de sedimentos ricos em
caulinita nos sedimentos da Formação Barreiras (SUGUIO e NOGUEIRA, 1999)
credencia a geração de tal material a condições intempéricas derivadas de um
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
128
paleoclima úmido e quente, sendo a deposição do mesmo processada em
condições de paleoclima semi-árido.
Segundo LIMA FILHO et al. (1991) atualmente a planície do Recife se
constitui na principal estrutura geomorfológica em extensão da cidade, abarcando
praticamente 80% da área urbanizada e tendo aproximadamente 15 km de
extensão ao longo da linha de costa e 14 km no sentido leste-oeste (do porto até
as colinas do bairro da Várzea), possuindo altitudes variando entre zero a 10
metros, com inclinação suave para leste. Composta por sedimentos de origem
quaternária, a planície de Recife apresenta, predominantemente, material arenoso
de granulometria média-grosseira nas partes superiores, e grosseira nas partes
inferiores, com ocorrência de material síltico-argiloso na parte central.
A encosta em estudo é composta por sedimento arenoso de canal fluvial
sobreposto a um paleosolo (com laterita) de depósito anterior (descontinuidade).
Estes sedimentos apresentam estrutura maciça e seu conteúdo de argila é
resultante da argilização dos feldspatos que constituem parte dos grãos
depositados no tamanho areia.
3.2.4 – Aspectos Pedológicos
Segundo BRASIL (1999) o material sedimentar disponível, aliado ao clima
quente e úmido da zona litorânea oriental nordestina, favorece aos processos de
lixiviação e hidrólise ácida, o que promovem a existência de duas classes de solos
de grande extensão espacial:
Argissolos: originários de processos de podzolização e lixiviação e
formados a partir de camadas de material arenoso;
Latossolos: fracamente ferralíticos e formados a partir das camadas
mais argilosas.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
129
Os Argissolos constituem-se nos solos mais comuns e bem distribuídos do
país, tendo como características principais: o horizonte B textural (Bt), com argila
de atividade baixa, imediatamete abaixo do horizonte A (BRASIL, 1999). Existe
grande diferenciação no teor de argila entre os horizontes A e B (gradiente
textural), o que dá margem à formação de um horizonte A mais arenoso que um
subsuperficial mais argiloso. Como conseqüência, tem-se uma infiltração
deficitária ao longo do perfil, o que favorece um maior índice de escoamento
superficial e subsuperficial nestes solos (GUERRA, 1999; SALOMÃO, 1999).
Os Latossolos possuem as seguintes características: horizonte B latossólico
(Bw) bastante intemperizado; formação de argila de baixa atividade; capacidade
de troca catiônica baixa; cores vivas; boa agregação; estrutura comumente
granular; pouca ou nenhuma acumulação de argila iluvial; profundidade, acidez
moderada a forte nos solos distróficos; porosidade e permeabilidade; textura
média a muito argilosa, predomínio de argilominerais do grupo 1:1 (caulinítico-
gibsíticos) e muitos minerais altamente resistentes a intemperização, como o
quartzo, feldspato, entre outros (GUERRA e BOTELHO, 1998).
Segundo NETTO (1988) no Estado de Pernambuco, o teor médio de argila
nos Latossolos, na sua grande maioria Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos
localizados na zona litorânea e da zona-da-mata, é de 29% (apresentando maior
proporcionalidade nos horizontes A e B), caracterizando-se, texturalmente, como
solos franco-argilosos “com elevados índices de partículas coloidais e,
consequentemente, maior força de adesão e coesão dos agregados”.
Os solos provenientes do processo de pedogênese dos sedimentos dos
tabuleiros e colinas refletem as formações detríticas, pouco consolidadas e/ou
inconsolidadas, originárias de sucessivas fases de alterações do embasamento
cristalino que sofreram transporte hídrico antes de serem depositadas, eliminando,
ao longo do transporte, grande parte dos minerais alteráveis que poderiam nutrir
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
130
vegetais, acarretando pobreza mineral dos solos e granulometria variada
(TAVARES DE MELO, 1990).
O solo predominante na área de estudos é o Argissolo Vermelho-Amarelo
distrófico, que é extensivo nas periferias e mais susceptível à erosão, devido ao
uso florestal e agrícola, bem como, nas últimas décadas, pela expansão dos
espaços apropriados para fins residenciais sobre os morros periféricos da cidade.
3.2.5 – Aspectos Fitogeográficos
De acordo com GIRÃO (2007) nas últimas décadas, o adensamento
populacional das cidades próximas às capitais estaduais e ao litoral nordestino
ampliou a ação devastadora sobre a cobertura vegetal natural, a princípio para
consumo doméstico (lenha para fornos residenciais) e, posteriormente, para suprir
as necessidades madeireiras das panificadoras que começaram a proliferar nas
cidades de grande e médio porte.
A partir do inicio do século XX, com a progressão da devastação da
cobertura vegetação na área da atual Região Metropolitana de Recife (RMR),
como conseqüência pode se observar uma migração de espécies xerófilas do
Agreste para as encostas do Planalto da Borborema e mesmo sobre a Formação
Barreiras, que passam a ocupar as áreas florestais devastadas, propiciando
assim, juntamente às espécies locais existentes, uma associação de vegetação
mista (LIMA, 1990).
Na Região Metropolitana de Recife (RMR), a cobertura vegetal original foi
praticamente devastada, dando lugar inicialmente ao avanço da monocultura da
cana-de-açúcar e a extração madeireira, e por fim à expansão urbana ao longo do
século passado. Na atualidade só são encontrados resquícios de uma cobertura
vegetal secundária em pontos restritos ainda não devastados pela iniciativa
privada, ou sob proteção do poder público.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
131
Segundo GIRÃO (2007) as formações vegetais arbóreas secundárias da
Formação Barreiras apresentam um menor porte se comparada às espécies da
Mata Atlântica e da Floresta de Encosta Atlântica original (praticamente
devastadas em Pernambuco). Atualmente, todas as formações fitogeográficas
naturais da formação em questão ocorrem de forma restrita e localizada,
confinadas em manchas descontínuas, produto das alterações efetivadas pela
ação antrópica.
Como podemos observar na Figura 3.5 que mostra a área de estudo,
praticamente as formações vegetais arbóreas secundárias da Formação Barreiras
foram extintas e substituídas por árvores de pequeno e grande porte, a grande
maioria fruteira, como por exemplo: bananeiras, coqueiros, jaqueiras, jambeiro,
entre outras.
Figura 3.5 – Vegetação da área de estudo
Segundo GIRÃO (2007) no que se refere ao desmatamento no Recife são
incontestáveis os efeitos negativos derivados da retirada da cobertura vegetal
natural das encostas dos morros periféricos, uma vez que a mesma caracterizava-
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
132
se como um “manto protetor” dos solos e fator relevante para a redução do
impacto direto das gotas da chuva sobre os mesmos, pois as copas, assim como
as folhagens depositadas sobre os solos atuam na redução do escoamento
superficial, diminuindo a capacidade das águas pluviais de removerem e
transportarem partículas e, por conseguinte, evitando o desenvolvimento de
processos acelerados de erosão e mesmo a ocorrência de movimentos de massa.
Ademais, a devastação da flora nativa reflete ainda na redução de reservas
hídricas subterrâneas, uma vez que influencia negativamente nos índices de
infiltração para o subsolo, comprometendo a capacidade de recarga dos lenços
freáticos.
A principal causa do desmatamento pode ser identificada pela ocupação do
homem para assentamentos urbanos, com a substituição da Mata Atlântica por
gramíneas, árvores frutíferas de diferentes portes ou mesmo nenhuma cobertura
vegetal, aumentando a capacidade de remoção e transporte pelas águas pluviais.
Em épocas de chuvas em alguns pontos da encosta de estudo existe uma rala
cobertura vegetal conforme Figura 3.6, e em outros pontos não existe sequer
vegetação rasteira Figura 3.7. Nesse aspecto o fator relevante para a redução do
impacto direto das gotas da chuva sobre os mesmos, são as copas, bem como as
folhagens das fruteiras (que substituíram a vegetação nativa), depositadas sobre
os solos atuando na redução do escoamento superficial, o que de certa forma
diminui a capacidade das águas pluviais de removerem e transportarem as
partículas e descalçarem as raízes, entretanto é prática corriqueira de limparem o
terreno retirando toda essa vegetação rasteira juntamente com as folhagens.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
133
Figura 3.6 – Rala vegetação rasteira
Figura 3.7 – Escassez de vegetação rasteira
A partir da UNIBASE da FIDEM (1997) com o apoio de SILVA (2004)
obteve-se os mapas de ocupação e declividade da área. A altimétria foi obtida a
partir da ortofotocartas da FIDEM (figuras 3.8 a 3.10).
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CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
137
3.2.6 – Aspectos Climáticos
De acordo com a classificação climática de KÖPPEN (1948) a área do
Recife apresenta o clima do tipo As’, tropical costeiro ou “Pseudo Tropical da
Costa Nordestina”, quente e úmido (temperatura mínima de 18 oC), comandado
por ventos alísios de SE-E, que sopram durante cerca de nove meses, e pelo ar
tépido do atlântico. Por ser um clima das baixas latitudes não apresenta inverno
térmico. O regime de chuva se situa no período de outono-inverno, com
precipitações máximas mensais ocorrendo em junho e julho, sempre por causa da
Frente Polar Antártica. A Figura 3.11 apresenta um mapa de isoietas (curvas de
igual intensidade de chuva) construídas com as médias anuais de chuvas
registradas em 12 postos pluviométricos da RMR. Elas mostram que os
municípios recebem, em média, mais de 1500 mm de água por ano.
Figura 3.11 – Mapa de Isoietas da RMR (ALHEIROS, 1998).
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
138
Na Cidade de Recife como foi dito antes o total médio anual de chuvas
ultrapassa os 2.000 mm, sendo o mês de junho o de maior intensidade
pluviométrica chegando a ultrapassar os 700mm no ano de 2005, como se
observa na Figura 4.9, que apresenta o gráfico de chuvas acumuladas no período
de 12 meses versus o numero de dias com chuva, dados estes obtidos
diretamente do sítio do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET, e
correspondente à estação meteorológica do Bairro Curado.
O ano de 2006 foi marcado por fortes chuvas, estas apresentando maiores
concentrações entre os meses de março a setembro voltando a se intensificar em
novembro e dezembro conforme mostrado na Figura 3.12.
Figura 3.12 – Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses (janeiro a dezembro / 2005) versus o número de dias com chuva (Fonte: INMET).
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
139
Figura 3.13 – Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses (janeiro a dezembro / 2006) versus o número de dias com chuva (Fonte: INMET).
Figura 3.14 – Chuvas mensais acumuladas no período de 12 meses (janeiro a dezembro / 2007) versus o número de dias com chuva (Fonte: INMET).
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
140
Os eventos pluviométricos, de maiores concentrações entre os meses de maio a
julho constituem-se o período mais crítico, e associado a outros fatores tais como, as
águas servidas, que representam um acumulo diário, as ocupações desordenadas das
encostas, nos solos suscetíveis a erosão da periferia recifense, acarretando numa
incipiente vegetação, eventualmente nestes locais essa gama de fatores associados,
além de acelerar os processos de feições erosivas e aprofundar as existentes pode
resultar em acidentes com vitimas fatais. Foi o que ocorreu no mês de outubro do ano de
2005, os elevados índices pluviométricos concentrados, causou uma vítima fatal e a
destruição de duas residências no bairro do Ibura, Cidade do Recife.
3.2.7 – Aspectos físicos da área de estudo
3.2.7.1 – Disposição dos lixos e águas servidas
A área onde foi construído o experimento encontrava-se sem controle
adequado dos resíduos e das águas servidas gerados pelos habitantes no local. O
lançamento do lixo em áreas de encostas constitui-se em fator desencadeador de
processos erosivos ou movimentos de massa devido à gênese de cursos
preferenciais para a água ou mesmo o acúmulo da mesma ao longo da encosta.
Em zonas metropolitanas brasileiras, tais como as de Recife, por exemplo,
a desestabilização das encostas é refletida pela ocupação desordenada.
Com a retirada da cobertura vegetal, realização de cortes de taludes para
construção de casas, prédios ou mesmo abertura de vias de acesso e a ampliação
e intensificação da ocupação nas encostas, bem como, a deposição de lixo e
águas servidas nas encostas (FERNANDES e AMARAL, 1996), o que acelera o
processo erosivo nas proximidades das residências. Nas figuras 3.15 e 3.16
abaixo o que se pode observar nitidamente são os lixos depositados no local e
que desce encosta abaixo com a enxurrada.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
141
Figura 3.15 – Deposição do Lixo
Figura 3.16 – Lixo que desce com a enxurrada proveniente da encosta
A situação torna-se mais grave quando o lixo é lançado juntamente com as
águas servidas nas linhas de drenagem naturais, gerando um risco potencial de
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
142
instabilização das encostas e a contaminação de mananciais superficiais e sub-
superficiais (figuras 3.17 e 3.18). Assim, além do problema de instabilização das
encostas, os depósitos improvisados de lixo nas áreas de encostas constituem-se
em ameaças preocupante para a ambiente natural e o bem estar das populações
próximas (GIRÃO, 2007).
As águas servidas lançadas diretamente no solo ocasionam pequenos
sulcos nos locais em que seriam construídos os experimentos.
O despejo de águas servidas (águas utilizadas na lavagem de roupas,
banhos e de utensílios domésticos), nas proximidades das residências constitui-se
um fato comum e corriqueiro para os habitantes do local. Tal procedimento tem
aumentado as feições erosivas, se acentuando ainda mais quando das estações
chuvosas mais intensas.
Figura 3.17 – Deposição da água servida
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
143
Figura 3.18 – Deposição das águas servidas diretamente no solo
No local existe ainda Intervenções feitas pelos próprios moradores em
relação aos acessos as suas residências, levando-os a tentar diminuir os impactos
do desnível provocado pela erosão. Para facilitar o acesso às suas moradias eles
utilizam-se de tábuas (Figura 3.19) e ainda na decida e subida do talude da
encosta escadaria com patamares no próprio solo para melhorar o acesso às suas
casas. No entanto, tal procedimento apenas tem aumentado o caráter evolutivo da
erosão, uma vez que há um alargamento e aprofundamento devido à ação erosiva
das águas das chuvas na base e nas laterais da escada (Figura 3.20), acarretando
sérios prejuízos para eles próprios. Mesmo sendo avisados dos problemas, os
moradores frequentemente escavavam as encostas e com o monitoramento da
primeira chuva de Janeiro (06/12/2005 - 141mm dados do Curado) já observava-
se um evidente inicio de feições erosivas causadas pelos próprios moradores.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
144
Figura 3.19 – Passagem dos moradores
Figura 3.20 – Escadaria com degraus não revestidos com indícios de desgaste devido à erosão
Na RMR (Região Metropolitana do Recife), inúmeros são os casos de
voçorocamentos a partir de evoluções de ravinas derivadas de processos
Passagemfeita de tábua
Escadaria feita pelos
moradores
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
145
antrópicos e fluxos de águas servidas, principalmente em áreas de encostas de
recente ocupação. Alterações no ambiente pedológico iniciado por uma pequena
perda de solo, devido a erosão antrópica e laminar, poderá sofrer evolução
através do escoamento linear, para um ravinamento ou mesmo a formação de
uma voçoroca.
A ocupação desordenada de encostas apresenta conseqüências danosas
ao meio ambiente natural, principalmente pelo uso de técnicas inadequadas e por
um desconhecimento da interdependência dos processos ambientais, que
respondem pelo equilíbrio do meio físico. Com a ocupação das áreas de encostas
urbanas os moradores desestabilizam o frágil equilíbrio, fazendo-se necessário a
intervenção do poder público, principalmente o municipal, no intuíto de controlar,
ou mesmo de monitorar os vários aspectos relativos às formas de ocupação
dessas áreas (GIRÃO, 2007).
As unidades geomorfológicas de fácil ocupação, como as planícies de
inundação e terraços, bem como encostas de baixa declividade são rapidamente
apropriadas para o estabelecimento de formas de ocupação de caráter residencial
ou comercial, ficando as áreas de várzeas ou de grandes encostas, que
representam riscos à ocupação, para os desprovidos de recursos financeiros que
encontram nesses locais uma das poucas, se não a única, alternativa de
ocupação do espaço urbano.
Com o inicio de desenvolvimento de processos erosivos na superfície das
encostas os danos verificados são evidenciados. Geralmente levam a perda de
solo, provocam o assoreamento de canais e calhas de rios, o que pode causar a
diminuição da quantidade da água que flui nos cursos fluviais ou mesmo nos
corpos d’água. A instabilidade provocada pela ação antrópica pode ainda levar a
desastres de grandes proporções referente à perda de vidas, quando da
ocorrência de instabilização do solo.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
146
De acordo com CUNHA e GUERRA (1996) no caso de centros urbanos que
possuam áreas de acentuados declives, espessos mantos de intemperismo e em
processo de desmatamento, além do que, um regime de chuvas com altos índices
pluviométricos concentrados em determinada estação do ano como é o caso de
Recife, os problemas de instabilidade são agravados, provocando áreas potenciais
a processos de degradação dos solos.
Segundo GIRÃO (2007), nesse aspecto, tomando como ponto principal, as
periferias das cidades, a identificação da crescente densidade demográfica em
áreas urbanizadas, ratifica a necessidade do planejamento e manejo ambiental,
abarcando não só diretrizes voltadas para o meio físico, mas também
considerando o meio social que, em interação, compõem o meio ambiente urbano.
Para minimização dos processos de degradação de encostas urbanas,
existe uma grande necessidade de projetos e de pesquisas, com o intuito de
aplicações de técnicas de manejo visando à prevenção, ou mesmo a recuperação
de áreas degradadas. Nesse aspecto, a capacitação de recursos humanos é de
indubitável importância e não apenas advindas do poder público, mais ainda, das
comunidades que fazem parte diretamente dos problemas causados pela
instabilização do solo.
Segundo GIRÃO (2007) o entendimento das características morfológicas e
dos processos morfogenéticos, além de análises acerca da vulnerabilidade das
áreas urbanas face aos eventos naturais (disritmias pluviométricas, enchentes,
deslizamentos, etc.) constitui-se em subsídios à compreensão da dinâmica dos
componentes do sistema ambiental físico de um espaço urbano, revestindo-se de
grande importância ao delineamento de políticas de ocupação, tendo na
compreensão dos processos morfodinâmicos e suas interações com outros fatores
influenciadores do equilíbrio dinâmico ambiental, um relevante aspecto para o
planejamento do uso do solo urbano.
CAPITULO 3 – CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
147
Para isso é de indubitável importância o conhecimento das propriedades
dos solos, das condições ambientais e do aspecto social em relação à tomada de
decisões nas medidas preventivas ou de certa forma corretivas dos processos
erosivos. Como bem coloca ALMEIDA e GUERRA (2001; p. 261),
Muitos programas, projetos e planos quando desconhecem a dinâmica do
ambiente estão fadados ao insucesso, através de sérios impactos ao
meio ambiente. Efetuar pesquisa de campo em locais selecionados para
checagem de informações é de vital importância para captar a dinâmica
dos processos, devendo ser dada especial atenção às relações
solo/relevo/clima/uso da terra.