Caracterização Física dos Solos Degradados por Erosão Marginal nos Reservatórios Hidrelétricos de Rosana e Chavantes

Autores

Nunes, J.O.R. (UNESP/PRESIDENTE PRUDENTE) ; Silva, P.A.A. (UNESP/PRESIDENTE PRUDENTE) ; Cierutte, G.B. (UNESP/PRESIDENTE PRUDENTE) ; Bigoni, L. (UNESP/PRESIDENTE PRUDENTE)

Resumo

O presente estudo tem como objetivo, através da caracterização física dos solos impactados, fornecer bases técnicas para auxiliar na utilização de metodologias alternativas de monitoramento e recuperação dos processos erosivos marginal em reservatórios hidrelétricos. Para isso, foram realizadas visitas à campo nas represas para identificação de pontos de estudos; caracterização dos aspectos físicos (geologia, relevo e solos) dos reservatórios de Rosana e Chavantes; análise textural de amostras dos pontos de estudo vinculados a descrição morfológica. De modo geral, identificou-se em ambos os reservatórios vários processos erosivos, intenso solapamento marginal decorrente das ondas (marolas). No caso do Reservatório de Rosana, os processos são mais intensos, devido a maior fragilidade dos solos serem de classe textural arenosa, sem proteção de cobertura vegetal nas margens.

Palavras chaves

Solos; Solapamento; Reservatório

Introdução

No Brasil o estudo de processos erosivos em margens de reservatórios é relativamente escasso. A bibliografia sobre a interferência de reservatórios em elementos do meio físico é vasta e vários autores identificam o aumento da magnitude e da frequência de processos erosivos marginais, quando ocorre a formação e operação de reservatórios. No entanto, tal literatura, além de basear-se nos modelos de erosão fluvial (ambientes lóticos), não apresenta detalhamento referente a aspectos metodológicos do estudo deste tipo de processo em ambientes lênticos, bem como acerca de estudos detalhados dos tipos de solos que estão nas margens solapadas e suas características físicas. Somente nas duas últimas décadas é que se iniciaram estudos, em âmbito acadêmico, deste tipo de processos erosivos. Nesse sentido destaca-se o estudo de FERNANDEZ (1995), o qual apesar de ter como objetivo o estudo de assoreamento em reservatório, também abrangeu os processos erosivos marginais, dos quais resultam os sedimentos estudados. Além desses estudos em âmbito acadêmico, também houve pesquisas em relação a estes processos por meio de pesquisas com recursos do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor de Energia Elétrica, gerido pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Levantamentos realizados junto às empresas de geração do setor indicaram a existência de dois projetos que apresentam maior relação com esta proposta. O primeiro foi um projeto desenvolvido pela Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), em parceria com a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), intitulado "Estudo de Técnicas de Bioengenharia de Solos para Controle de Erosão em Margens de Reservatórios" (Projeto de P&D nº 0064). Já o segundo, iniciado em 2006 e intitulado "Estudo de alternativas de proteção para o controle de erosão nas margens do reservatório da Usina Hidrelétrica Sérgio Mota (Porto Primavera)" (Projeto de P&D nº 0061- 013/2006), foi desenvolvido pela Companhia Energética de São Paulo (CESP), em parceria com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Ambos os projetos focaram a proteção e/ou recuperação das áreas afetadas por processos erosivos nas margens dos reservatórios, utilizando-se de técnicas de bioengenharia. Cumpre esclarecer que este trabalho faz parte do Projeto “Monitoramento e Controle de Erosões Marginais em Reservatórios Hidrelétricos: Métodos de avaliação dos processos, uso de geotecnologias para seu monitoramento e experimentação de técnicas de controle”, através do convênio firmado entre a DUKE ENERGY INTERNATIONAL, GERAÇÃO PARANAPANEMA S.A e UNESP - FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CAMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE, cujas áreas de estudos estão localizadas nas margens dos Reservatórios das Usinas Hidrelétricas de Rosana e de Chavantes, nos Estados de São Paulo e do Paraná. Sendo assim, diante da diversidade de fatores que atuam no ambiente dos reservatórios e também considerando a vasta extensão territorial dos mesmos, é fundamental que tenhamos um diagnóstico preciso das áreas onde os fenômenos de erosão marginal acontecem. Dessa maneira é possível apontar, tanto o grau de influência dos reservatórios, quanto o de outros fatores ambientais e sociais na perda de solo através de erosões. Para isso, é primordial que se saiba exatamente as características das rochas, do relevo e dos solos em cada ponto analisado. Portanto, as análises físicas e mecânicas dos solos se mostram uma ferramenta indubitavelmente necessária para o entendimento dos processos erosivos e identificação dos fatores que os desencadeiam. Através do cruzamento das informações geradas pela caracterização e monitoramento dessas áreas, será possível propor medidas mitigatórias e de recuperação eficazes nos aspectos ambientais, sociais e econômicos.

Material e métodos

Seleção dos Pontos de campo A escolha dos 14 pontos de monitoramento nas Represas de Rosana e Chavantes foi realizada a partir dos seguintes critérios: - Identificação de cicatrizes e sinais do efeito do solapamento de margem; - Acesso relativamente fácil, seja por barcos ou de carro; - Perfil de solos relacionados a morfologia das vertentes; Para o Reservatório de Chavantes foram estabelecidos 7 pontos de controle de campo na margem do Estado de São Paulo e Paraná, sendo que neste trabalho serão apresentados dois pontos representativos, nomeados respectivamente Barranco do Ypê e Portal das Garças. O mesmo para o Reservatório de Rosana, em que foram também determinados 7 pontos, subdivididos nas margem do Estado de São Paulo e Paraná. Também serão descritos os 2 pontos de maior destaque, denominados de Barranco do Machado e Barranco do Ronaldo. Coleta de Amostras em Campo Nos 4 perfis pedológicos, representativos neste trabalho, foram coletadas amostras de solos para realização de análises texturais, morfologicas e granulométricas, segundo o Manual de Métodos de Análise de Solos (EMBRAPA, 1997) utilizando o método da pipeta. Densidade Aparente do Solo Para a avaliação da Densidade Aparente do solo, foram coletadas amostra com o uso do Anel Volumétrico (Kopecky de Aço com volume conhecido de 50 cm3), de cada horizonte. Com as diferenças de massa, e o volume conhecido do Anel Volumétrico, foi possível calcular a Densidade Aparente do Solo através da fórmula: ρ=Ms/Va Onde Ms: Massa do Solo [g] e Va: Volume do Anel [cm3] ρ: Densidade Aparente do Solo [g/cm3] Análise Textural dos Horizontes Em campo, foram coletadas amostras de todos os horizontes na forma de "torrões", objetivando preservar ao máximo as características naturais do solo. As mesmas foram encaminhadas para análise no "Laboratório de Sedimentologia e Análise de Solos" na Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Campus de Presidente Prudente, São Paulo. Em laboratório, as análises foram realizadas de acordo com o Manual de Métodos de Análise de Solo (EMBRAPA, 1997). Teste de Cisalhamento Para a realização do procedimento em campo, foi utilizado o penetrômetro de solos Humboldt H-4200, com escala direta de ton/pie2 ou kg/cm2.

Resultado e discussão

Os Reservatórios das Usinas Hidrelétricas de Chavantes e Rosana estão localizados no rio Paranapanema, na divisa entre os estados de São Paulo e Paraná (Figura 1). Inserir Figura 1 Reservatório de Chavantes Para a descrição dos aspectos geológicos, adotou-se como base os mapas produzidos pela MINEROPAR (2006) na escala 1:250.000, e IPT (1981) na escala 1:500.000, respectivamente para as margens paranaense e paulista. De modo geral, predominam as rochas sedimentares das Formações Itararé, Rio Bonito e Palermo do Grupo Tubarão; as Formações Rio do Rastro, Teresina e Irati do Grupo Passa Dois, e as rochas magmáticas extrusivas da Formação Serra Geral do Grupo São Bento. Em relação aos aspectos da Geomorfologia regional, tomou-se como referência o Mapa Geomorfológico do estado de São Paulo (ROSS E MOROZ, 1996) na escala 1:500.000, e o Mapa Geomorfológico do estado do Paraná (SANTOS et al, 2006) na escala 1: 500.000, compreendendo a morfoestrutura da Bacia Sedimentar do Paraná, e as morfoesculturas do Segundo e Terceiro Planalto Paranaense (Paraná) e a Depressão Periférica Paulista (São Paulo). Predominam as formações colinosas com topos convexos, alongados e em alguns setores aplainados, com altimetrias entre 400 a 1.180 metros. As vertentes são caracterizadas pelas formas convexas e retilíneas, e as planícies aluviais com fundos de vale tanto em “V” quanto em berço. Pedologicamente, de acordo com o Mapa de Solos Simplificado – Estado do Paraná (ITCG, 2008) na escala 1:2.000.00 e Mapa Pedológico do Estado de São Paulo (OLIVEIRA et al, 1999) na escala 1:500.000, predomínam os Argissolos, Latossolos, e em menor proporção os Nitossolos, Neossolos e Cambissolos. Ponto 1. Barranco do Ypê O ponto denominado "Barranco do Ypê" localiza-se no município de Itaporanga (SP), nas margens paulista do reservatório. Seu relevo é constituído por vertente retilínea de extenso comprimento de rampa, cuja declividade é de 2%. No tocante à cobertura vegetal ocorre o predomínio de gramíneas, utilizadas para a pecuária bovina em pequenas propriedades. Em relação aos resultados da análise textural, observou-se no perfil de Cambissolo predomínio maior da fração silte nos horizontes A1 e C1, e posteriormente da argila nos horizontes C1 e C2. A fração areia é pouco representativa. Também foi observado, nas análises texturais realizadas em pontos de tradagem ao longo da vertente, que as frações silte e argila apresentaram valores elevados, comparados à areia. Este fato está associado às características geológicas do maciço rochoso, constituído por rochas sedimentares da Formação Itararé, que na sua constituição apresentam significativos percentuais de frações finas. Estes resultados estão diretamente relacionados com os valores apresentados das densidades aparentes, em que os maiores valores foram identificados nos horizontes C1 e C2, acima de 1,9 g/cm3, ou seja, os solos apresentaram um elevado índice de compactação, decorrente da formação geológica e sua constituição textural, bem como do uso e ocupação da terra ao entorno do reservatório (Figura 2). Ponto 2. Portal das Garças O ponto denominado "Portal das Garças" localiza-se no município de Ribeirão Claro (PR), nas margens paranaenses do Reservatório. Seu relevo é constituído por vertente retilínea de longo comprimento de rampa, cuja declividade é de 10%. No que se refere à ocupação do terreno, a área está situada dentro de um condomínio residencial fechado, tendo sido construídas duas casas de veraneio. Em relação aos resultados da análise textural, observou-se no perfil de Argissolos Vermelho predomínio maior da fração areia e silte nos horizontes A e Bt1. No horizonte Bt2 verificou-se o maior percentual da fração argila, sendo o dobro ou mais do horizonte A. Em relação aos pontos de tradagem, identificou-se um acréscimo da argila nos horizontes subsuperficiais e a maior presença das frações areia e silte nos horizontes superficiais. Em relação à densidade do solo, o valor apresentado no horizonte Bt2 foi de 2,0 g/cm3, indicando elevado índice de compactação do solo. Já no horizonte A, na transição com o Bt1, o valor foi de 1,85 g/cm3, devido a presença da matéria orgânica e da fração areia (Figura 2). Inserir Figura 2 Reservatório de Rosana Como base nos mapas geológicos do MINEROPAR (2006) na escala 1:250.000, e IPT (1981) na escala 1:500.000, a área ao entorno do reservatório é constituída por 3 formações geológicas, sendo elas: Sedimentos Aluvionares (Sedimentos Recentes); rochas sedimentares da Formação Caiuá (Grupo Bauru) e rochas magmáticas extrusivas da Formação Serra Geral (Grupo São Bento). No que se refere à geomorfologia, o reservatório esta situado sob a morfoestrutura da Bacia Sedimentar do Paraná. No caso das morfoesculturas, a margem paulista está situada no Planalto Ocidental Paulista, e a margem paranaense no Terceiro Planalto Paranaense. A margem paulista é constituída por colinas amplas e baixas com altimetria variando entre 300 e 600 metros. Enquanto que na margem paranaense predominam as colinas de topos alongados e aplainados, com altimetrias de 240 a 620 metros. Pedologicamente, de acordo com o Mapa de Solos Simplificado – Estado do Paraná (ITCG, 2008) na escala 1:2.000.00 e Mapa Pedológico do Estado de São Paulo (OLIVEIRA et al, 1999) na escala 1:500.000, predomínam os os Latossolos Vermelhos; os Argissolos Vermelho, os Argissolos Vermelho- Amarelos e os Gleissolos. Ponto 1. Barranco do Ronaldo O ponto denominado "Barranco do Ronaldo" situa-se no município de Santo Antônio do Caiuá (PR), as vertentes retilíneas apresentam amplos comprimentos de rampa, com baixa declividade e margens mais altas, evidenciando a ocorrência de solos mais profundos. A cobertura vegetal predominante são as gramíneas, com presença de pequenos proprietários rurais. Em relação aos resultados da análise textural, observou-se no perfil de Argissolo Vermelho o predomínio maior da fração areia em todos os horizontes. As frações de argila foram representativas nos horizontes Bt1 e Bt2. A maior presença da fração areia está relacionada ao substrato geológico dos arenitos da Formação Caiuá. Os resultados das tradagens seguem o padrão encontrado no perfil. Quanto a densidade do solo, o valor apresentado no horizonte E foi de 2g/cm3. Já os horizontes Bt1 e Bt2 apresentaram valores menores de compactação, 1,85g/cm³. Esses resultados indicam uma grande compactação da porção superficial do solo (Figura 3). Ponto 2. Barranco do Machado O ponto denominado "Machado" pertence ao município de Euclides da Cunha (SP). As vertentes retilíneas apresentam amplos comprimentos de rampa, com baixa declividade e margens mais altas, evidenciando a ocorrência de solos mais profundos. A cobertura vegetal predominante são as gramíneas, com presença de pequenos proprietários rurais. Quanto aos resultados da análise textural, observou-se ao longo do perfil de Latossolo Vermelho uniformidade dos percentuais das frações areia, silte e argila, com destaque para a areia. O mesmo foi observado nas análises texturais realizadas nos pontos de tradagem ao longo da vertente, em que a fração areia foi predominante em todas elas. Em relação à densidade do solo, o horizonte A apresentou valor de 1,85 g/cm3, BW1 valor de 1,72g/cm³ e BW2 valor de 1,94g/cm³. Esses resultados indicam uma grande compactação da porção superficial do solo (Figura 3). Inserir Figura 3

Localização dos Reservatórios das Usinas Hidrelétricas de Chavantes e Rosana


Localização dos pontos do Barranco do Ypê e das Garças no Reservatório de Chavantes, com os dados de textura e densidade por horizontes.


Localização dos pontos do Barranco do Ronaldo e do Machado no Reservatório de Rosana, com os dados de textura e densidade por horizontes.

Considerações Finais

O Reservatório de Chavantes é classificado como reservatório de acumulação. As maiores taxas de solapamento ocorreram nos períodos de reservatório cheio, principalmente associado aos eventos de chuva intensa, aliada as pistas de ventos fortes, provocando ondas de mais de 1m de altura. As ondas ao golpear as margens sem proteção Latossolos, Argissolos e Cambissolos), ocasionam processos de solapamentos em solos que, naturalmente não tem contato direto com os corpos dágua, pois não são hidromórficos. Nos momentos de reservatório com nível baixo, os processos mais evidenciados são os erosivos laminares e lineares nas vertentes. O Reservatório de Rosana é classificado como reservatório fio-d’água não apresentando diferenças significativas no nível da lamina dágua, mas pequenas oscilações diárias na porção jusante, próximo ao vertedouro. Dentre os processos erosivos observados em campo os mais evidentes foram o solapamento das margens, constituídas por Latossolos e Argissolos, e as erosão linear nas vertentes, ambos presentes nos pontos analisados. Conforme as caracterizações físicas presentes no reservatório de Rosana, observou-se que os Latossolos são muito friáveis, com elevados teores de areia, tendo como característica a forte desestabilização da sua coesão quando colocados em contato com a água. Esse fato, aliado aos fatores de compactação do solo e uso e ocupação da terra pela pecuária, contribuem para o forte solapamento das margens pelos diversos processos erosivos.

Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento a Pesquisa (CNPq) pelo apoio através da aprovação de bolsa de Iniciação Científica e pelo Convênio UNESP/Duke Energy, com a aprovação de bolsas de Iniciação Científica durante os 3 anos e meio da pesquisa.

Referências

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL - Brasil). Atlas de energia elétrica do Brasil. 3 ed. - Brasília: Aneel, 2008, 236 p.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solos. 2. ed. Rio de Janeiro. 212 p. 1997.
FERNANDEZ, O. V. Q. Erosão marginal no lago UHE Itaipu. Tese de Doutorado. Rio Claro [s.n]. 113 p. il., tabs., quadros. 1995.
INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Mapa geológico do Estado de São Paulo. São Paulo. Escala 1:500.000. 1981.
INSTITUTO DE TERRAS, CARTOGRAFIA E GEOCIÊNCIAS. Mapa Simplificado de Solos – Estado do Paraná: 1/2.000.000. Curitiba. 2008.
MINERAIS DO PARANÁ S.A. Mapa Geológico do Estado do Paraná: 1/250.000. Folhas de Cornélio Procópio, Loanda, Presidente Prudente. Curitiba. 2006.
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ROSS, J.L.S. e MOROZ, I.C. Mapa geomorfológico do Estado de São Paulo. Revista do Departamento de Geografia, São Paulo, n.10, p.41-56, 1996.
SANTOS, L.J.C. et al. Mapa Geomorfológico do Estado do Paraná. Revista Brasileira de Geomorfologia - Ano 7, nº 2, 2006.