Autores

Effgen, J.F. (UFES) ; Couto, J.O.N. (UFES) ; Marchioro, E. (UFES)

Resumo

Em Vitória, os movimentos de massa predominantes são os escorregamentos translacionais. Tal predominância é explicada pelo relevo íngreme do Maciço Central de Vitória e clima úmido. A área de estudo é a bacia de drenagem de Fradinhos, que está localizada neste Maciço. Para mapear a suscetibilidade a escorregamentos translacional, foi utilizada o modelo Shallow Stability (SHALSTAB). Para validação do resultado do modelo, foi realizado inventário de dados de movimentos de massa a partir de laudos da Defesa Civil de Vitória. Dos 25 laudos de ocorrência registrados na bacia, 21 são de escorregamentos translacionais (84%). As áreas de estabilidade somam 60,41% da área total da bacia e são representadas pelas porções planas e/ou com baixa convergência de fluxos, enquanto as instáveis são 13,8% da área da bacia e representadas pelas áreas de alta declividade (82,1% da área tem declividade entre 20-75%) e grande concentração de fluxos.

Palavras chaves

SHALSTAB; escorregamento translacional; suscetibilidade

Introdução

Um dos principais processos participantes na evolução do relevo terrestre é o de movimentos de massa de solos e rochas. Estes são especialmente ativos em áreas íngremes e/ou montanhosas, com grandes impactos ambientais, sociais e econômicos. Por definição, são movimentações de materiais em encostas por influência direta da gravidade (SELBY, 1993). Os movimentos de massa são classificados em escorregamentos, rastejos, quedas e tombamentos e corridas de massa (IPT, 2014). Os escorregamentos translacionais são rápidos, de curta duração, com volume movimentado bem definido e plano de ruptura demarcado. Este último costuma ser condicionado por eventuais descontinuidades do interior do maciço de natureza hidrológica e/ou mecânica (por exemplo: contatos solo-solo, solo-rocha, rocha-rocha; fraturas; xistosidades; depósitos de encostas, etc.). Ocorrem, normalmente, depois de eventos de pluviosidade intensa e/ou acumulada, quando a coesão e a poro- pressão são reduzidas (FERNANDES; AMARAL, 2011; GUIDICINI; NIEBLE, 1983; IPT, 2014; SELBY, 1993). Dentre as principais condicionantes de movimentos de massa estão fatores de ordem geológica (fraturas, falhas, litologia, condições de intemperismo), geomorfológica (formas das vertentes, declividade, orientação), climática (precipitação e radiação solar) e pedológicas (tipos de coberturas superficiais, descontinuidades internas). A ação humana, no processo de uso e ocupação da terra, acaba por potencializar tais fatores (BIGARELLA et al., 2003; FERNANDES; AMARAL, 2011; FERNANDES et al., 2001, 2004; GUIDICINI; NIEBLE, 1983; MEIS; SILVA, 1968; SELBY, 1993). Em áreas urbanas brasileiras, os movimentos de massa ganham mais importância, uma vez que as encostas são ocupadas, predominantemente, de forma desordenada e por populações vulneráveis, com agravantes como deficiências nos serviços de coleta de esgoto e lixo, clima tropical e grandes maciços cristalinos – em especial na Serra do Mar (FERNANDES; AMARAL, 2011; GUIDICINI; NIEBLE, 1983). Por causa das condições climáticas e do relevo íngreme semelhantes aos do sudeste brasileiro, a cidade de Vitória tem se tornado uma área com potencial para ocorrências de movimentos de massa, com vítimas fatais e danos sociais, econômicos e ambientais. A ocupação das encostas do Maciço Central de Vitória pela população se intensificou a partir dos anos 1920, agravando e tornando comuns os processos de erosão e movimentos de massa (VITÓRIA, 2013; 2017). A capital do estado do Espírito Santo, Vitória, tem população de aproximadamente 360 mil habitantes, distribuídos em 96,5km² de área (IBGE, 2016), sendo que a área do município é dividida em duas partes: uma insular, onde se encontra o Maciço Central, e outra continental. A precipitação anual média de Vitória é de 1303,5mm, com maiores médias de precipitação entre os meses de novembro e janeiro e as menores médias entre junho e agosto (INMET, 2016). A temperatura média anual é de 24,9°C, sendo que fevereiro é o mês mais quente (27,6°C, em média) e junho é o mais frio (média de 22,7°C) (CORREA, 2011; MARCHIORO, 2012). A área de estudo é a bacia de drenagem de Fradinhos, localizada na porção sudeste do Maciço Central de Vitória, e tem 2,27km² de extensão. A Geologia da área de estudo é relacionada a Suíte Intrusiva de Vitória (formação Maciço Vitória), com granitos de granulação de fina a média, do período Cambriano (CPRM, 2015). A Geomorfologia se enquadra no domínio das Faixas de Dobramentos Remobilizados, que apresenta forte controle estrutural sobre a morfologia atual, com linhas de falhas, escarpas e relevos alinhados coincidentes com dobramentos originais e falhamentos recentes. A Unidade Geomorfológica é de Colinas e Maciços Costeiros, de dissecação fluvial de característica fina e com remanescentes de estruturas fraturadas e dobradas (COELHO et al., 2012; GATTO et al., 1983). O solo é o Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico, com textura variando de média- argilosa a muito argilosa (CUNHA et al., 2016).

Material e métodos

Para a avaliação de suscetibilidade a escorregamentos translacionais na bacia de drenagem de Fradinhos foi utilizado o modelo SHALSTAB, proposto por Montgomery e Dietrich (1994) e com versão automatizada (DIETRICH; MONTGOMERY, 1998). O modelo avalia a influência topográfica para a ocorrência de escorregamentos rasos em bacias hidrográficas a partir da análise de modelos digitais de elevação (MDEs), com ênfase em declividade e convergência de fluxos, através da combinação de um modelo de estabilidade de encostas e um modelo hidrológico. O modelo de estabilidade de encostas é baseado no critério de ruptura de Mohr- Coulomb, segundo o qual, para a ruptura ocorrer, a tensão cisalhante deve superar as forças de estabilização (SELBY, 1993). O modelo hidrológico simula onde ocorrerão zonas de saturação na paisagem a partir da análise da concentração e transmissão de água no solo (FERNANDES et al., 2001; 2004), e se baseia nos trabalhos de Beven e Kirkby (1979) e O’Loughlin (1986). A combinação dos dois modelos, sem considerar a coesão dos solos, gera a equação a seguir: q/T=b/a×senθ×ρ_s/ρ_w×(1-(tanθ)/(tanφ)) onde q é a chuva crítica para ocorrência de escorregamentos; T é a transmissividade do solo; ρ_s é a densidade aparente do solo; ρ_w é a densidade da água; θ é a declividade; φ é o ângulo de atrito, a é a área de contribuição a montante de um contorno, b. As operações de geoprocessamento foram executadas através dos softwares ArcMap 10.3™, ArcView 3.2™ (ESRI, 2015) e Surfer™ 14 (GOLDEN SOFTWARE, 2017). Para a geração do MDE, com resolução espacial de 3m, foram utilizadas curvas de nível (5m de equidistância) e pontos cotados (IEMA, 2012b). A partir do MDE, foram elaborados os temas de declividades e de relevo sombreado. O plano de informação de área de contribuição foi elaborado através do pacote TauDEM (TARBOTON, 1997; 2015), o qual considera direções infinitas de fluxo. O mapa de declividades foi classificado de acordo com a proposta da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA, 2013). Para classificação de uso e cobertura da terra, foi utilizado o ortofotomosaico de 2012, com resolução espacial de 25cm (IEMA, 2012a), cedidos pela Hiparc Geotecnologias ao Laboratório de Monitoramento e Modelagem de Sistemas Ambientais. As classes utilizadas foram adaptadas da proposta do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2013). Os planos de informação de limites de bairros e municipais foram obtidos via site do Instituto Jones dos Santos Neves (IJSN, 2015), enquanto o plano de informação de limites estaduais foi obtido no site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2017). Para parametrização do modelo, foram coletadas amostras indeformadas de solo na área de estudo (coordenadas 20°18’21”S, 40°19’56”W) e realizados ensaios de cisalhamento direto, de acordo com a norma técnica D3080 (ASTM, 2012). A validação do modelo foi feita a partir da localização dos laudos de ocorrência de movimentos de massa, fornecidos ao LAMOSA pela Defesa Civil da Prefeitura Municipal de Vitória, em relação às áreas instáveis (VITÓRIA, 2016).

Resultado e discussão

A bacia em estudo tem ocupação urbana nas suas porções mais baixas e planas, sendo que as porções com florestas e matas (no entorno da ocupação urbana) são definidas no Plano Diretor Urbano de Vitória (VITÓRIA, 2006) como Zonas de Proteção Ambiental, visando a proteção de nascentes, da Mata Atlântica e limitar a ocupação das encostas. Dos 25 laudos de ocorrência de movimentos de massa na bacia de drenagem de Fradinhos, 21 (84%) envolvem escorregamentos translacionais - os outros quatro são de quedas de blocos, apenas. A encosta com a maior quantidade de laudos de ocorrência registrados é a do bairro do Cruzamento, situada na porção leste da bacia de drenagem. Este bairro tem muitas casas construídas de alvenaria e/ou madeira a jusante de vertentes de alta declividade, e tem sua área definida no PDU de Vitória como Zona Especial de Interesse Social, que visa a regularização urbanística e fundiária, com intuito de redução de “(...) riscos decorrentes de ocupações inadequadas de encostas ou, quando não possível, reassentar seus ocupantes” (VITÓRIA, 2006). Em relação a declividade, o predomínio na bacia de drenagem é da classe de 20- 45% (relevo forte-ondulado), com 49,8% da área total da bacia, seguido da classe de 45-75% (relevo montanhoso), com 32,3%. A predominância de escorregamentos translacionais dentre os movimentos de massa em Vitória já havia sido apontada por Salaroli (2003), com grande associação entre a ocorrência destes e declividades de 30-100% e ocupação inadequada e/ou desordenada. Os parâmetros geotécnicos aplicados no modelo SHASLTAB foram: densidade da água (ρ_w) = 1000 kg/m³; densidade aparente do solo (ρ_s) = 1610 kg/m³; ângulo de atrito (φ) = 30,58°. Para fins comparativos, Guidicini e Nieble (1983) apontam que coberturas coesivas de solos úmidos tem densidade aparente de 1600 kg/m³ e ângulo de atrito entre 30-35°. A bacia de drenagem de Fradinhos tem 42,49% de sua área classificada como de baixa suscetibilidade a escorregamentos translacionais (valor de log (q/T) < -2,2). A segunda classe mais frequente é a de áreas incondicionalmente estáveis, com 17,92% do total da bacia. Estas duas classes são consideradas por Zaidan (2006) como estáveis, para fins de simplificação do modelo, tendo como diferença entre as duas a condição de saturação. Em grande medida, as áreas estáveis estão associadas às áreas de (relativa) baixa declividade, tendo variação entre 0-20% (relevos planos a ondulados), e baixa convergência de fluxos (porções convexas das vertentes). As classes de instabilidade incondicional e log (q/T) < -3,1 agrupam 13,83% da área da bacia de drenagem de Fradinhos. Zaidan (2006) as considera áreas instáveis, sendo que a primeira é instável sem precisar atingir saturação e a segunda é instável quando saturada. Estas áreas estão associadas principalmente aos terços médios das vertentes, com predominância nas de declividade acima de 45% (relevos montanhoso e escarpado) e convergência de fluxos (porções côncavas, ou hollows). As fotografias dos laudos 064/2000 e 016/2013 são de registros de escorregamentos translacionais, sendo que a segunda tem associação de queda de blocos. A classe de declividade do local do laudo 064/2000 (bairro Cruzamento) é de 45- 75%, baixa convergência de fluxos e classe de estabilidade de log (q/T) > -2.2 – o que torna a área potencialmente estável. Porém, o laudo da Defesa Civil registra forte precipitação antecedente e rompimento de tubulações de água, que causaram a saturação e, posterior, escorregamento na vertente. Na figura com a fotografia deste laudo, é possível observar o baixo padrão construtivo das moradias afetadas pelo escorregamento translacional e o plantio de bananeiras onde ocorreu o mesmo. No local do laudo 016/2013, na porção central da bacia de drenagem de Fradinhos, as declividades são da classe de mais de 75% de inclinação, caracterizando relevo escarpado. O nível de estabilidade apontado pelo modelo SHASLTAB é de log (q/T) < -3.1. É notável que a área onde se localiza essa moradia é de transição entre as áreas planas e as de alta declividade e de alta convergência de fluxos. Ao norte da mesma se encontra o maciço rochoso conhecido como “Pedra dos Dois Olhos”, que possui grandes fraturamentos na sua fachada sul e tem registros de escorregamentos translacionais e corridas no seu entorno. As encostas ao sul da bacia, apesar de terem alta suscetibilidade a escorregamentos translacionais, não tem laudos de registro de ocorrência de movimentos de massa. A não-ocupação desse setor do bairro de Fradinhos (como determinado no PDU de Vitória) pode ser apontada como causa, uma vez que a Defesa Civil é chamada, na maior parte dos casos, para vistorias em residências e terrenos ocupados – fato também apontado por Salaroli (2003). A alta suscetibilidade dessa região é causada pela união de áreas de alta declividade e convergência de fluxos. As porções planas e de baixa suscetibilidade a escorregamentos translacionais, onde se concentra a ocupação urbana do bairro de Fradinhos, se tornam perigosas por estarem a jusante das encostas de alta suscetibilidade, ou seja, estão em áreas de deposição de materiais escorregados. Essas seções estão definidas no PDU de Vitória como Zonas de Ocupação Restrita ou Ocupação Limitada, com os objetivos principais de não permitir o adensamento urbano nessas regiões e evitar o avanço sobre as áreas de Proteção Ambiental ao redor (VITÓRIA, 2006).

Mapa de localização da bacia de Drenagem de Vitória, com os laudos registrados, uso e cobertura da terra (2012) e zoneamento do Plano Diretor Urbano


Mapas de declividades (classificado de acordo com proposta da EMBRAPA) e área de contribuição, gerada através do pacote TauDEM


Modelagem gerada através do SHALSTAB com um ponto amostral - ps = 1610kg/m³, phi = 30,58°


Laudo 064/2000 (bairro Cruzamento, localizado a leste da bacia); Laudo 016/2013 (bairro Fradinhos, localizado no centro da bacia)

Considerações Finais

A bacia de drenagem de Fradinhos tem 60,41% de sua área classificada como estável (classes “Incondicionalmente estável” e “log > -2,2”), de acordo com o modelo SHALSTAB, sem considerar a coesão do solo e apenas um ponto de coleta de dados. As áreas estáveis estão associadas aos topos de morro, aos fundos de vale e às regiões com baixa concentração de fluxos. As áreas consideradas instáveis somam 13,83% da bacia, sendo que estas guardam grande concordância (proximidade) com os laudos registrados pela Defesa Civil da Prefeitura Municipal de Vitória, possuem altas declividades (acima de 45%) e tem grande concentração de fluxos. O uso e cobertura da terra na bacia de drenagem de Fradinhos é predominantemente florestal, associado ao zoneamento realizado pelo Plano Diretor Urbano de Vitória, que visa a proteção das nascentes, Mata Atlântica e das encostas. As áreas de ocupação urbana são limitadas, restritas ou de interesse social, sendo que os dois primeiros zoneamentos visam restringir o avanço de ocupação residencial para áreas de proteção ambiental, enquanto o último visa a regularização urbanística e fundiária das moradias de baixa renda existentes na região, eliminando os riscos decorrentes de ocupações inadequadas ou reassentando os moradores (VITÓRIA, 2006). As zonas de ocupação limitada e restrita correspondem a quase totalidade das áreas planas da bacia, enquanto as zonas de interesse especial correspondem à encosta leste (bairro do Cruzamento).

Agradecimentos

Agradecemos à Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES) pela bolsa concedida a autora, à Prefeitura Municipal de Vitória (PMV), à equipe do Laboratório de Monitoramento e Modelagem de Sistemas Ambientais (LAMOSA), ao Programa de Pós-Graduação em Geografia e à Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) pelo apoio.

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