Autores

Paula, E.V. (UFPR) ; Jarentchuk Junior, O. (UFPR) ; Nocko, H.R. (ENVEX ENGENHARIA E CONSULTORIA S/S LTDA EPP)

Resumo

As inter-relações de elementos da paisagem possuem significativa importância nos estudos ambientais e permitem a construção de cenários e diagnósticos geográficos como ferramenta para o planejamento ambiental do território. Este trabalho é resultado de um estudo que visou determinar áreas potenciais para o fornecimento de sedimentos à montante de um empreendimento de aproveitamento hidrelétrico, entre os estados de SC e RS. Para tanto, foi aplicada a abordagem geopedológica a partir da inter-relação da suscetibilidade à erosão com a cobertura vegetal e uso do solo. Dentre os resultados destaca-se que a produção de sedimentos somou 286.434,6 ton/ano, que corresponde ao valor de 130,40 t.km-2.a-1. A instalação de um empreendimento hidrelétrico na área estudada além de regularizar a vazão do rio Pelotas, também se constituirá em uma importante armadilha de sedimentos, diante do significativo volume de material sedimentar aportado.

Palavras chaves

Geopedologia; Planejamento Ambiental; Sistemas de Informações Geográficas

Introdução

Os processos responsáveis pelo assoreamento são muito complexos, abrangendo principalmente erosão e movimentos de massa, transporte dos sedimentos nos cursos d’água e sua deposição na calha dos rios, lagos, estuários e reservatórios. De acordo com CARVALHO (2008) existem duas formas principais de erosão dos solos: a geológica e a acelerada. A erosão geológica, ou mais amplamente, geopedológica, é aquela processada normalmente, envolvendo o arranque das partículas ou materiais (solos, formações superficiais e fragmentos de rocha) e o seu transporte, ou deslocamento, sem intervenção humana. A erosão acelerada pode ser provocada por eventos extremos, como terremotos, erupções vulcânicas, tempestades, etc., ou então pela ação humana, a qual evidencia atuação crescente em razão do aumento das populações e da ocupação territorial. Essa erosão se manifesta diretamente pelas escavações, movimentos de terra na construção civil, agropecuária e em todas as intervenções antrópicas na superfície do solo. Em estudos ambientais desenvolvidos no âmbito da Geografia Física é comum a hierarquização de fragilidades, suscetibilidades e potencialidades ambientais a partir da ponderação e inter-relação de temas ambientais ou elementos da paisagem, tais como a geologia, geomorfologia, solos, cobertura vegetal e uso da terra, e o clima. A essa inter-relação é cunhado o termo geopedologia, o qual tem em sua definição, segundo CURCIO et al. (2006), a combinação entre aspectos físicos da paisagem (geologia, geomorfologia e pedologia) com o intuito de compreender as potencialidades e fragilidades da dinâmica do ambiente. Ainda, a compartimentação geopedológica de determinado ambiente a partir da manipulação de dados temáticos relacionados, em ambiente de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), permite diagnosticar o potencial à deflagração de processos erosivos e de movimentos de massa de determinada área de estudo, contribuindo sobremaneira à análise de suscetibilidade à produção de sedimentos em uma área de drenagem, o que reflete ao objetivo do presente trabalho. Nesse sentido, este trabalho tem como finalidade a determinação de áreas potenciais para a disponibilização de sedimentos na área de drenagem de um empreendimento de aproveitamento hidrelétrico, a partir da abordagem geopedológica. Por fim, é apresentada a estimativa de produção de sedimentos para a área de drenagem do empreendimento proposto. Salienta-se, entretanto, que o volume estimado não representa efetivamente o montante a depositar na área do reservatório, mas sim um volume potencial de produção de sedimentos de acordo com o grau de fragilidade dos parâmetros físicos considerados. A área de estudo abrange corpos hídricos localizados sobre parte dos territórios dos municípios de São Joaquim/SC, Bom Jardim da Serra/SC, São José dos Ausentes/RS e Bom Jesus/RS. O recorte espacial considerado para o estudo hidrossedimentológico com estimativa de produção de sedimentos trata- se da área de drenagem direta do empreendimento, com exutório em sua barragem. Esse recorte ocupa 2.196,64 km² e contempla os corpos hídricos que alimentam o trecho do rio Pelotas, definido para a implantação do aproveitamento hidrelétrico, como bem ilustra a Figura 1.

Material e métodos

A elaboração deste estudo tem como estrutura de trabalho três etapas. A etapa inicial refere-se à organização de dados necessários para o desenvolvimento do estudo, envolvendo a definição do recorte espacial a ser considerado, assim como a aquisição de dados secundários acerca da caracterização física da área de estudo. Para a manipulação dos dados espaciais em ambiente SIG foram utilizadas ferramentas disponíveis em softwares como AutoCAD Map 2010™ e ArcGIS 9.3™. A etapa seguinte diz respeito à caracterização geopedológica da área de estudo, com o intuito de elaborar um mapeamento das áreas suscetíveis à erosão e, consequentemente, à produção de sedimentos, enfatizando os aspectos físicos, tais como a geologia, pedologia e geomorfologia. Para a definição dos elementos geopedológicos considerados na confecção da carta de suscetibilidade à produção de sedimentos, bem como na hierarquização e ponderação das classes respectivas, foram considerados os trabalhos de Tricart (1977), Ross (1994), Rodrigues (1998), Crepani et al. (2001), Kouakou e Xavier (2004), Campagnoli (2005; 2006), Cunico (2007), Santos et al. (2007), Paula e Cunico (2008), Borges et al. (2009), Paula et al. (2010) e, sobretudo as particularidades da área de drenagem em estudo. Assim que hierarquizadas as unidades geológicas (CPRM, 2006 – 1:750.000), pedológicas (IBGE, 2003 – 1:750.000) e geomorfológicas (INPE, 2011 – 1:50.000), quanto ao potencial de suscetibilidade à disponibilização de sedimentos, atribuíram-se valores a cada classe existente, que variam de 1 (suscetibilidade muito baixa) a 3 (suscetibilidade muito alta). Em seguida, realizou-se a média aritmética dos elementos geopedológicos selecionados, sendo que a geomorfologia foi constituída pela média da declividade e forma das vertentes. Por meio de álgebra de mapas foi implementada a Equação a seguir: SG = ([Geo] + [Ped] + (([Dec] + [Fve]) / 2)) / 3. Onde SG é a suscetibilidade geopedológica à produção de sedimentos, Geo a unidade geológica, Ped a classe de solo, Dec a declividade, e Fve a forma de vertente. A etapa final da corrente pesquisa refere-se aos procedimentos de análise de produção de sedimentos na área de estudo, estimando a quantificação da produção a partir do mapeamento de áreas potenciais, as quais foram definidas em função da associação entre a suscetibilidade à erosão e o uso da terra e cobertura vegetal atuais, de acordo com o método empregado por PAULA et al. (2014). Para a caracterização da cobertura vegetal e uso da terra fez-se uso do mapeamento correspondente ao ano de 2014. Ainda que a precipitação pluviométrica represente um dos principais aspectos de caracterização climática e trata-se do fator atmosférico de maior influência sobre o processo de produção e transporte de sedimentos, o arcabouço de estações pluviométricas na região da área de estudo e seu entorno não apresentam dados suficientes para uma caracterização considerando uma média histórica ampla e representativa. Assim, a caracterização pluviométrica para a área de interesse é centrada na descrição do regime de precipitação local, tendo em vista os dados da estação pluviométrica mais próxima ao sítio de interesse para a implantação do empreendimento. Nesse sentido, os dados de precipitação foram adotados para reconhecer a distribuição das chuvas na região estudada, de maneira a identificar que não há na realidade uma sazonalidade definida em relação a períodos de cheia ou seca. Entendendo que há uma situação de distribuição de chuvas com eventos extremos de concentração de precipitação ao longo do ano, optou-se por não incluir esta variável climática na metodologia de estimativa da produção de sedimentos, conforme sugere Campagnoli (2005, 2006).

Resultado e discussão

O mapeamento da suscetibilidade à erosão na área de estudo evidenciou o predomínio das classes de suscetibilidade moderada a baixa e a Figura 2 ilustra o cruzamento dos elementos geopedológicos e a espacialização de suas respectivas suscetibilidades. No que tange aos aspectos geológicos e com o intuito de classificar cada unidade litológica incidente na área de estudo, em relação à sua vulnerabilidade potencial à denudação (intemperismo + erosão), as litologias frequentemente encontradas foram reunidas em estudo desenvolvido por Crepani et al. (2001) em função da natureza das rochas (ígneas, metamórficas e sedimentares) e seus graus de coesão. Sendo assim, quanto à ponderação do grau de coesão das rochas presentes na área de estudo, aproximadamente 76,57% denotam grau de coesão muito alto e 1,78% de alta coesão, enquanto 21,65% apresentam grau mediano. Em função da natureza das rochas que constituem os terrenos da área de estudo, não foram identificadas unidades geológicas com graus de coesão baixo e muito baixo. Em relação aos aspectos pedológicos, verifica-se a existência de quatro diferentes classes de solos na área de drenagem do empreendimento, segundo IBGE (2003) e identificadas conforme o Sistema Brasileiro de Classificação dos Solos (SBCS) da EMBRAPA (2013), quais sejam: Cambissolos Háplicos; Cambissolos Húmicos; Nitossolos Brunos; Neossolos Litólicos. Os Cambissolos Háplicos que ocorrem na área estudo apresentam moderado grau de evolução e estão associados a relevos ondulados a montanhosos, enquanto que os Cambissolos Húmicos concentram-se nos topos de morro onde as declividades não ultrapassam a 5%. Os Nitossolos Brunos concentram-se no vale do rio Pelotas à sua margem esquerda, em relevo com declividades entre 12 e 47%, possuindo moderada suscetibilidade à deflagração de processos erosivos e de movimentos de massa. Por sua vez, os Neossolos Litólicos apresentam altíssima suscetibilidade erosiva, tendo em vista o mínimo desenvolvimento e encontrarem-se diretamente sobre a rocha. Estas características facilitam o escoamento superficial devido à rápida saturação hídrica entre as camadas de solo e rocha, acarretando em deslizamentos, principalmente quando a cobertura vegetal é ausente. Concentram-se sobre as superfícies com alta declividade, nos quais a velocidade da erosão é igual ou maior que a velocidade de transformação da rocha em solo. A geomorfologia constitui um conhecimento específico, cujo objetivo refere- se à análise das formas do relevo. Na área de estudo predominam as vertentes com inclinação entre 6,8° e 16,7°, as quais apresentam suscetibilidade geopedológica moderada e correspondem a 45,91% do total da área de estudo. As porções planas, onde a declividade é inferior a 2,9° e denotam suscetibilidade muito baixa à produção de sedimentos somam apenas 13,48% da área total, enquanto as vertentes entre 2,9° e 6,8° de inclinação somam 23,07% da área de drenagem. Por sua vez, as vertentes que apresentam declividades entre 16,7° e 25,2° somam 14,50% e apenas 3,04% das vertentes referem-se aquelas cujas inclinações estão acima de 25,2°. No que diz respeito à suscetibilidade ao escoamento superficial da área de estudo, foram identificadas as principais formas de vertentes e sua predominância na área de estudo. Os segmentos convexo-divergentes, como topos de morro e divisores de drenagem, são expostos e drenam para outras áreas. Os movimentos da água ocorrem de forma difusa, de modo que não há concentração dos fluxos de água e os riscos à ocorrência de processos erosivos tornam-se menores. Este padrão de forma de vertente refere-se a 33,16% do recorte espacial em análise e apresenta menor peso quanto à produção de sedimentos. De maneira oposta, os segmentos côncavo-convergentes, como fundos de vale, geralmente são mais abrigados e recebem o escoamento de outras áreas e ocorrem em 40,26% da área de estudo. Nos segmentos retilíneo-planares o padrão reto da sua forma faz com que a água flua de forma laminar não concentrada, o que justifica o valor de suscetibilidade moderada atribuída a essa classe. Essas formas somam 28,30% da área em análise. A área de estudo não apresenta extensas planícies de inundação, motivo pelo qual esta classe não foi mapeada. Como resultado do cruzamento entre os elementos geopedológicos, observa-se que a classe baixa ocupa 380,48 km² (17,32%), ocorrendo em áreas com declividades abaixo de 5% (muito baixa suscetibilidade), ainda que sob cobertura de Cambissolos, os quais denotam alta suscetibilidade à produção de sedimentos. A classe moderada, a qual ocupa 69,04% da área total em estudo de forma bem distribuída, está condicionada principalmente pela constituição do terreno que se dá sobre rochas com grau de coesão mediano, recobertas por Cambissolos Háplicos e Nitossolos Brunos, sobre vertentes com declividades entre 12 e 30%. Ocupando 274,53 km² (12,50%) a classe de suscetibilidade alta se mostra muito influenciada por terrenos onde predominam vertentes com inclinações acima de 30% e que possuem formas côncavo-convergentes. Por sua vez, ocupando apenas 1,14% da área total em estudo, a classe de suscetibilidade muito alta se estende ao longo da margem direita do rio Pelotas, principalmente, onde predominam os solos rasos sobre vertentes com inclinações entre 12 e 30%. Conforme descrito no roteiro metodológico, o mapeamento de cobertura vegetal e uso do solo foi utilizado para estimar a produção de sedimentos em relação à suscetibilidade erosiva da área de estudo. A inter-relação das suscetibilidades da cobertura vegetal e geopedológica é representada pela Figura 3, enquanto a distribuição das áreas potenciais para a produção de sedimentos na área de estudo é apresentada Figura 4. Foram identificadas para a área de estudo os locais potenciais para a produção de sedimentos em razão da cobertura vegetal e seu uso atual em graus de muito baixo a muito alto. Em geral, predomina a cobertura do solo por campos e Floresta Ombrófila Mista, com 44,74% e 37,45% da área total, respectivamente. Os locais onde predominam as formações de Floresta Ombrófila Mista apresentam grau muito alto de proteção ao solo e ocupam principalmente aquelas áreas em que há maior suscetibilidade geopedológica. Quando inter- relacionadas, são identificadas como sendo áreas de muito baixo a baixo potencial à produção de sedimentos na área de estudo, classes que somam até 30,04% da área de estudo. Essas áreas também agrupam as classes de campo, pastagem e reflorestamento. No entanto, o grau de proteção aos solos nos pastos pode variar de baixo a moderado, estando associado à adoção ou não de práticas conservacionistas, por isso essas áreas variam em relação ao potencial de produção de sedimentos de moderado a alto. As áreas ocupadas por atividades voltadas à agricultura recobrem 205,73 km² da área de estudo (9,37%), e apresentam suscetibilidade moderada em função da proteção ao solo mediana, ocupando porções de terreno caracterizadas por apresentarem moderada a muito alta suscetibilidade geopedológica. Parte destas áreas quando inter-relacionadas são identificadas como os locais onde há potencial alto a muito alto para a produção de sedimentos, somando até 14,91% da área total. Isto se deve, principalmente, por que nas culturas temporárias o solo permanece exposto em determinadas fases do ciclo de produção. Quando práticas conservacionistas não são empregadas, estas áreas disponibilizam significativos volumes de sedimentos. Com base na caracterização geopedológica e mapeamento do potencial à produção de sedimentos, em função da relação entre a suscetibilidade à erosão e a cobertura vegetal, identificou-se para a área de estudo a estimativa de produção total de sedimentos de 286.434,6 t.a-1, o que corresponde a 130,40 t.km-2.a-1. De acordo com a literatura (SHEN e JULIEN, 1992; BORGES et al., 2009; PAULA et al., 2014) estes valores demonstram-se elevados.

Figura 2

Suscetibilidades geológica, pedológica e geomorfológicas (declividade e formas de vertentes)

Figura 3

Suscetibilidade da cobertura vegetal e uso do solo e suscetibilidade geopedológica à produção de sedimentos

Figura 4

Mapa de distribuição da estimativa do potencial de produção de sedimentos na área de estudo

Figura 1

Mapa de localização da área de estudo

Considerações Finais

A elevada produção de sedimentos estimada para a área de estudo pode ser explicada pela combinação da predominância de unidades pedológicas suscetíveis à erosão, relevo predominantemente de ondulado a montanhoso e ao fato de menos de um terço da área ser recoberta por florestas. Entretanto, é cabível destacar que o valor estimado a partir desse método é referente ao potencial de produção de sedimentos na área de drenagem do empreendimento. Nesse sentido, não representa efetivamente o montante de sedimentos a se acumular no reservatório projetado, pois o método não prevê o comportamento de deslocamento dos sedimentos dentro da área de drenagem. A construção de uma barragem, bem como a constituição de um reservatório são responsáveis pela alteração não só da paisagem mas também do regime de descargas líquida e sólida. Assim, a instalação de um empreendimento hidrelétrico na área estudada além de regularizar a vazão do rio Pelotas, também se constituirá em uma importante armadilha de sedimentos, e diante do significativo volume de material sedimentar aportado faz-se necessário o desenvolvimento de ações mitigatórias aos processos erosivos e de movimento de massa que ocorrem à montante.

Agradecimentos

Referências

BORGES, R. O.; SILVA, R. A. A.; CAMPAGNOLI, F.; CASTRO, S. S. Mapeamento da evolução da produção de sedimentos no setor sul da Alta Bacia do Rio Araguaia. In: Simpósio Nacional de Controle de Erosão, 8. São Paulo, 2009. Anais do VIII Simpósio Nacional de Controle de Erosão, 2009. CD-ROM.
CAMPAGNOLI, F. The Brazilian lands: rates ospotencialproduction of sediments. In: Sediment Budgtes Symposium, 7. Foz do Iguaçu, PR, Brazil 2005. Anais of VII IAHS Scientific Assembly. 2005. CD-ROM.
CAMPAGNOLI, F. The production of the sediment from South American: propose of mapping of the erosion rates based on geological and geomorphological aspects. Revista Brasileira de Geomorfologia. Uberlândia: UFU. ano 7, n.1, 2006, p. 3-8.
CARVALHO, N. O. Hidrossedimentologia Prática. 2 Ed., ver., atual. e ampliada. Rio de Janeiro: Interciência, 2008.
CREPANI, E.; MEDEIROS, J. S.; HERNANDES FILHO, P.; FLORENZANO, T. G.; DUARTE, V.; BARBOSA, C. C. F. Sensoriamento Remoto e geoprocessamento aplicados ao Zoneamento Ecológico-Econômico e ao ordenamento territorial. São José dos Campos: INPE. 2001.
CUNICO, C. Zoneamento ambiental da bacia hidrográfica do Rio Marumbi/PR: Perspectivas para análise e avaliação das condições sócio-ambientais. Curitiba, 2007, 176f. Dissertação (Mestrado em Geografia), Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná.
CURCIO, G. R.; UHLMANN, A.; SAVEGNANI, L.A geopedologia e a coleta de sementes de espécies arbóreas em florestas fluviais. In: MEDEIROS, A. C. S.; VIBRANS, A. C. (Ed.). Coleta, manejo e armazenamento de sementes de espécies arbóreas da Mata Atlântica. Blumenau: Universidade Regional de Blumenau, 2006. p.5-28.
EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 3. Ed. Revista e Ampliada. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2013.
IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). Carta de Solos do Brasil. 1:750.000. Brasília, 2003.
KOUAKOU, R. N.; XAVIER DA SILVA, J. Geoprocessamento aplicado à avaliação de geopotencialidade agroterritorial. In: XAVIER DA SILVA, J; ZAIDAN, R. T. (orgs.). Geoprocessamento e análise ambiental: aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2004.
PAULA, E. V. Análise do Processo de Produção de Sedimentos na Área de Drenagem da Baía de Antonina: Uma Abordagem Geopedológica. Tese (Doutorado em Geografia) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010.
PAULA, E. V.; CUNICO, C. Delimitação das áreas prioritárias à recuperação ambiental na bacia hidrográfica do Rio Pequeno (Antonina/PR). In: BOLDRINI, E. B.; SORAES, C. R.; PAULA, E. V.(Orgs.). Dragagens Portuárias no Brasil: Engenharia, Tecnologias e Meio Ambiente. Antonina: ADEMADAN; UNIBEM; Secretaria de Ciência e Tecnologia para Inclusão Social (MCT). 2008. 296p.
PAULA, E. V.; GUIMARÃES, J.; IBAIXE, D. R. Estimativa da Produção de Sedimentos e Análise de Cenários das Áreas Prioritárias à recuperação Ambiental na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguari (MG/SP). Revista Continentes (UFRRJ), ano 5, n.4, 2014, p. 23-44
PAULA, E. V; SANTOS, L. J. C.; UBER, J. A. Análise da Suscetibilidade Geopedológica à Produção de Sedimentos na Área de Drenagem da Baía de Antonina/PR. Revista de Geografia. Recife: UFPE – DCG/NAPA. v. especial VIII SINAGEO, n.2. 2010. p.134-147.
RODRIGUES, S. C. Análise empírico experimental da fragilidade relevo-solo no cristalino do Planalto Paulistano: sub-bacia do Reservatório Billings. São Paulo, 1998, 264 f. Tese (Doutorado em Geografia Física), Departamento de Geografia, Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo.
ROSS, J. L. S. Análise empírica da fragilidade de ambientes naturais e antropizados. Revista do Departamento de Geografia FFLCH/USP, São Paulo, n. 8, 1994.
SANTOS, L. J. C.; OKA-FIORI, C.; CANALLI, N. E.; FIORI, A. P.; SILVEIRA, C. T.; SILVA, J. M. F. Mapeamento da vulnerabilidade geoambiental do estado do Paraná. Revista Brasileira de Geociências. Ano 37,.n.4, 2007. p.812-820.
SHEN, H. W.; JULIEN, P. Erosion and sediment transport. In: MAIDMENT, D. R. (Ed.). Handbook of hydrology. McGraw-Hill. 1992. p.12.1-12.61.
TRICART, J. Ecodinâmica. Rio de Janeiro: FIBGE/SUPREN, 1977.