Marco Antônio de Morais Alcantara
#ProblemasDeErosão #SusceptibilidadeErosão
A problemática
da erosão
Erosão de
taludes
O
solo superficial normalmente é mais rico em argila e humus, e é por natureza
mais coesivo. Além disso ele apresenta melhores condições para fixar a
vegetação. Isto faz com que ele seja mais resistente aos processos de erosão. O
solo profundo, a exemplo dos solos saprolíticos, é de natureza mais siltoso a arenoso, é menos rico em humos, podendo este estar até ausente, e deste modo ele apresenta
maior susceptibilidade aos processos erosivos. Por esta razão, quando em cortes
e aterros considera-se um risco a exposição prolongada dos solos saprolíticos
ou profundos.
Solos
e horizontes, diferenciação pela textura
Erosão
fluvial
A erosão fluvial é resultante do
processo de erosão e deposição de sedimentos em cursos d’água, notadamente em
seus pontos de inflexão ou curvaturas. Este processo que na natureza faz parte
da remodelação do relevo da Terra.
Curso
d’água provocando erosão de margem e sedimentação
No meio urbano ele tem sido
preocupante, sobretudo porque o volume de água transportado pelos rios tem sido
mais elevado, notadamente pelos efeitos da urbanização, e tem posto em risco
obras de infraestrutura e habitações, o que tem levado a necessidade de
constantes obras de contenção.
Um outro aspecto da erosão fluvial está
nas obras de artes. Quando da passagem de cursos d’água sob pontes e viadutos
existe a variação de velocidade em decorrência das modificações das condições
de escoamento, induzindo o processo de erosão. Cunha (2007) considera como
importantes favorecer o processo de erosão fluvial a velocidade da água e o
nível de turbulência.
Pode-se sub-dimensionar a vazão.
Nestes casos existe o risco da ocorrência da erosão fluvial; deve-se estar
sempre atento à ocorrência deste fenômeno. A proteção das margens é uma questão
importante neste assunto.
Erosão
superficial, e instabilidade dos terrenos
A
problemática da erosão e as suas conseqüências desastrosas consiste em que deve
haver compatibilidade entre o processo erosivo e o processo de formação e de
reposição de solos. A princípio o processo de erosão é um processo natural como
elemento formador da paisagem da Terra, quando os processos são conduzidos de
modo natural, em resposta aos desajustes impostos pela natureza.
Quando a erosão é resultante da
ação antrópica, a velocidade de perda de solos pode ser maior do que a
velocidade de reposição de solos, resultando na tendência para a exposição da
rocha sã. Como saldo negativo de um
processo erosivo fora de controle em um loteamento pode-se apontar para a perda
de solos, muitas vezes inclusive de terrenos já parcelados e loteados, sem possibilidades
de recuperação; a perda de infra-estrutura urbana e de serviços contratados já
executados; custos de correção topográfica, quando possível o acerto; e os de
recuperação de áreas degradadas.
O processo de erosão superficial pode
ter início a partir do impacto de uma gota precipitada sobre o terreno, seguido
pelo deslocamento e carreamento das partículas, e pela formação de sulcos, os
quais podem contribuir para a concentração de águas superficiais no escoamento,
e caminho preferencial.
No início, o processo é
denominado por erosão laminar, face à
identificação do tipo de escoamento que ainda se processa, do tipo laminar. Com
o prosseguimento do processo o escoamento deixa de ser do tipo laminar, assim
como, os sulcos adquirem dimensões maiores, denominadas por ravinas, e normalmente apresentam a
forma de v. Quando o processo de
erosão intercepta o lençol freático ele se torna palco de eventos diversos,
como a erosão regressiva; os descalçamentos de taludes e paredes, as quedas e
os escorregamentos de taludes.
De acordo com Guerra (2007) os
fatores principais que podem influenciar no processo de erosão superficial
quanto a magnitude de seus eventos são:
-
As características da precipitação;
-
as características dos solos;
-
as características da encosta e da vegetação;
-
as características geométricas da encosta.
As características da precipitação são
importantes pois a sua intensidade pode definir o impacto das gotas sobre o
solo, e, a energia cinética envolvida no processo, capaz de poder mobilizar as
partículas do solo; ainda, a precipitação pode definir a condições de saturação
dos solos, de modo a favorecer o escoamento superficial.
Com relação ao tipo de solo, deve se
considerar as suas condições de coesão e de agregação. Ainda, deve ser
considerada a capacidade de infiltração da água no solo, de maneira a favorecer
menos o escoamento superficial.
De modo geral os solos siltosos e
arenoso tendem a apresentar menor agregação do que os solos arenosos. De acordo
com DAEE (1989), considerando solos existentes no estado de São Paulo, são
apontados os solos podzólicos como os mais susceptíveis ao processo, visto que
eles apresentam o horizonte B de acumulação, impermeável (dificultando a
infiltração da água), e o horizonte A silto-arenoso. A ilustração seguinte apresenta uma
comparação entre os casos de solos podzólicos e de latossolos.
Escoamento em solos tipos podzólico (a) e latossolos (b)
Com relação à característica da
encosta e da vegetação, considera-se muito importante o papel agregador das
raízes, a redução do impacto das gotas d’água, a interceptação de parte da
precipitação, e a influência no escoamento superficial, tanto refreando como
favorecendo a infiltração
As características geométricas da
encosta são importantes, pois influenciam no favorecimento do escoamento
superficial, assim como, no percurso requerido para o transporte dos
sedimentos. Dentre os fatores que são mais os relevantes, tem-se a topografia,
visto que ela pode influenciar na velocidade de escoamento das águas. Todavia,
ela pode ainda estar associada a outras características geométricas, e, segundo
Guerra (2007), as formas de colinas (onde se encontram os solos podzólicos), são as mais susceptíveis. Ainda, conforme DAEE (1989), têm-se
a profundidade do lençol freático e a influência do tipo de rocha matriz. O
tipo de rocha matriz exerce normalmente influência indireta, como, por exemplo,
a natureza dos minerais e solos formados, sua textura e coesividade.
As tabelas 1 e 2 apresentam as
classificações das classes de declividade e tipos de solos que mais podem
favorecer ao processo de erosão, conforme Ross (2003).
Tabela 1: Classe
de declividades dos terrenos e susceptibilidade de erosão
Classe de
declividades
|
|
Categorias
|
% de inclinação
|
Muito fraca
|
Até 6%
|
Fraca
|
6 a 12%
|
Média
|
12 a 20%
|
Forte
|
20 a 30%
|
Muito forte
|
Acima de 30%
|
Em um exemplo de recomendações
apresentadas pelo mesmo autor, os valores de declividades podem estar coerentes
com os índices de ocupação dos terrenos, de modo a favorecer a preservação
ambiental.
Tabela 2: Tipos de solos e
susceptibilidade de erosão
Classe de
fragilidade de solos
|
|
Categorias
|
Tipo de solo
|
Muito fraca
|
Latosolo Roxo, latossolo Vermelho
Escuro e Latossolo Vermelho Amarelo textura argilosa
|
Fraca
|
Latossolo Amarelo e Vermelho Amarelo
textura média/argilosa
|
Média
|
Latossolo Vermelho Amarelo, Terra
Roxa, Terra Bruna, Podzólico Vermelho Amarelo textura média argilosa
|
Forte
|
Podzólico Vermelho Amarelo textura
média/arenosa e Cambissolos
|
Muito forte
|
Solos Podzolizados com cascalho,
Litólicos e Areias Quartzosas.
|
Do quadro apresentado se
compreende facilmente as razões pelas quais alguns municípios paulistas são
mais susceptíveis a apresentar os fenômenos de erosão do que outros, como são
os casos dos municípios situados na bacia do sistema Peixe-Paranapanema,
conforme DAEE (1989).
Outros casos preocupantes são os
loteamentos situados em formações montanhosas, e que tenham que expor os solos
saprolíticos. Como causas antrópicas para que se desencadeiem os processos
erosivos mais danosos têm-se o desmatamento, o lançamento de águas pluviais sem
os cuidados na dissipação de energia, as drenagens rodoviárias mal concebidas,
e as obras hidráulicas mal concebidas. Os cronogramas de obras de
infraestrutura urbana devem estar em compatibilidade de modo que o solo não
fique exposto por períodos prolongados, desprotegidos, assim com diante da
ausência de meios para se promover o disciplinamento das águas pluviais.
A
força de percolação, e a erosão regressiva
A percolação da água nos solos se processa a partir da existência de um gradiente hidráulico, i, conforme ilustrado a seguir segundo Bueno e Vilar (1980).
Ilustração do esquema da percolação da água no solo
O gradiente hidráulico é dado
por:
i=
∆h/L
Onde,
∆h é a carga hidráulica, e L é o caminho percorrido. Desta forma,
tem-se a vazão dada por:
Q = k.i.A
sendo,
Q é a vazão dada por l/s, i é o gradiente hidráulico, e A é a área da seção transversal de
controle.
A vazão no escoamento
sub-superficial pode ser influenciada pelo tipo de solo, pela porosidade e pela
permeabilidade destes, de modo que existe uma constante de proporcionalidade
que influencia na vazão em função de um gradiente hidráulico. Obedece às
imposições dadas pelas linhas de fluxo, ditadas pela mecânica dos solos para
este fenômeno.
De modo geral, as linhas de
fluxo, conduzem a mesma vazão unitária, são paralelas, e não se cruzam; já as
superfícies superficiais, previstas no modelo, são ortogonais às linhas de
fluxo, e, a passagem de uma equipotencial para outra representa um valor fixo
de perda de carga ao longo do processo de percolação de água no solo. As linhas
de fluxo podem assumir configurações diversas conforme a intervenção ou a
natureza da obra, respeitando-se, entretanto, as condições estabelecidas, como,
de nunca se cruzarem, e de se manterem sempre ortogonais as linhas que
representam as superfícies equipotenciais.
A percolação de água no solo pode
se dar com forças denominadas por “forças da percolação”, as quais promovem o
arraste de partículas do solo, criando, então, vazios no interior do terreno.
Este processo é denominado por “entubamento”, “piping”, ou ainda erosão
regressiva. A força de percolação e dada por:
fp= i.γw
A ilustração seguinte é apresentada uma vertente
básica, destacando a ocorrência do escoamento superficial, do escoamento
sub-superficial, e da alimentação do lençol.
Redes
de fluxo (a) e formação de erosão regressiva (b)
O fator relativo à precipitação e
o alto nível de saturação de solos explica porque os fenômenos de
desestabilização de encostas ocorrem frequentemente no verão, tendo em vista os
elevados índices pluviométricos.
Problemas
de ocupação de terrenos
Casos
de maciços intemperizados, blocos e rochas
A instalação humana ocorre sobre uma camada de material
intemperizado, e denominado por regolito, podendo este ser mais espesso ou
delgado, assim como, apresentar transição a qual pode variar da gradual à
brusca, com relação ao grau de intemperização. Este é o resultado de fatores
diversos como o clima, a vegetação e, sobretudo, a topografia da área. Em face
disso, têm-se materiais com diferentes características e propriedades, tais
como textura, rigidez, e permeabilidade, de modo que, a absorção de impactos, a
inércia, e o fluxo de águas, por exemplo, vão se manifestar de modo
diferenciado, quando considerados os diferentes estratos.
Outro aspecto importante quando
considerada a estabilidade é que a ancoragem entre os diversos estratos se dá
de modo tênue, por meio das inclusões criadas pelos elementos de transição, e,
a vegetação e o atrito cumprem com papel fundamental para a conservação da
estabilidade. Não existe um comportamento solidário entre as partes e diante de
possíveis vibrações, ou da diminuição do atrito, a gravidade atua de modo a
colocar em movimento o maciço, ocorrendo, então, a desestabilização. São os
casos de desmoronamentos, escorregamentos, e quedas de rocha.
Diferenciações entre materiais se
dá, por exemplo, quando se considera uma camada de material intemperizado sobre
a rocha sã, ou ainda, quando existe uma camada de argila impermeável abaixo de
uma camada mais porosa. Neste caso, a água tende a se concentrar no solo pela
saturação, aumentando o peso atuante, e também lubrificando a interface entre
as camadas, reduzindo o atrito, favorecendo o deslocamento entre as partes e o
posterior escorregamento. O acesso da água se dá, sobretudo, pela precipitação,
ou pela infiltração através de fendas das rochas.
As ações antrópicas que podem
favorecer à desestabilização de maciços são o desmatamento, visto que a
vegetação contribui para interceptar parte das águas precipitadas; os cortes
indevidos, expondo o solo saprolítico, permeável; o lançamento de águas de
drenagem de modo desordenado; e a ocupação, com a utilização de fossas.
As condições favoráveis para o
deslizamento são em geral o grau de fraturamento do maciço, a susceptibilidade
do material á decomposição, e os planos de escorregamento e de estratificação.
Um caso especial é o de
desestabilização e rolamento de matacões. Estando eles alojados muitas vezes em
matriz de solo intemperizado, estes podem vir a se deslocarem mediante
possíveis vibrações e pela redução do atrito, vindo a rolar sobre áreas
habitadas.
Como meios de se prevenir desastres
urbanos como os citados podem ser considerados a utilização de laudos
geotécnicos para a ocupação de áreas costeiras, a utilização de técnicas
compatíveis com o meio físico, minimizando os cortes excessivos e, inclusive,
adotando-se lay-out urbanos que favoreçam quanto à isto; o desmatamento e as
taxas de ocupação devem ser minimizados, assim como os limites de áreas
impróprias condenadas pelos geólogos devem ser respeitados.
Um
movimento importante é o rastejo. É o movimento lento e gradual do regolito.
Este pode também ser influenciado pela ação antrópica, influências que podem
ser provocadas por desmatamento, infiltração e conseqüente saturação do solo. O
rastejo pode ser um indicativo de que algum processo está ocorrendo em termos
de deslocamento do regolito, sendo denunciado pela presença de fendas de tração
na superfície do solo, e pelo deslocamento relativo de cercas e postes.
Movimento acelerado do regolito
Cabe considerar também um tipo de
desestabilização no meio urbano que acontece de modo particular pela perda de
sustentação dado pelo peso da ocupação e pela presença de vazios no interior do
subsolo. É o caso denominado por subsidências. Estas podem ter ocorrência
particular quando o extrato inferior é de natureza calcárea, facilmente
dissolvida pela ação da água á longo prazo. Um caso de intervenção preocupante
e dado pela ação antrópica é o de bombeamentos.
Subsidência por ação de puncionamento no terreno
Casos
de aterros e ocupação
O modo de ruptura do solo é por
cisalhamento, o qual depende dos parâmetros de atrito e de coesão dos solos. O
atrito é peculiar aos solos arenosos, enquanto que a coesão é encontrada
preferencialmente nos solos argilosos. A
resistência ao cisalhamento é função das tensões efetivas desenvolvidas no
solo.
A pressão efetiva é a pressão que
efetivamente o solo está suportando, diferenciando-se da pressão neutra, a qual
é suportada pela água. Durante o processo de adensamento ocorre a consolidação
do terreno, com a expulsão da água e a transferência gradativa da pressão
suportada pela água para que seja suportada pelos grãos do solo.
Neste sentido, uma questão
importante é o histórico de adensamento do terreno. A tensão de pré-consolidação
é a tensão que o solo já suportou em um determinado momento ao longo de sua
história de carregamento. Deve haver compatibilidade entre a dissipação da
pressão neutra e o carregamento, para que não ocorra a ruptura do aterro.
O adensamento auxilia na melhoria dos
parâmetros de resistência dos solos.
Bibliografia
BUENO, B.S; VILLR, O.M. Mecânica dos solos, 1980, Editora UFV, 131p.
CUNHA,
S.B Geomorfologia fluvial. Geomorfologia
uma atualização de bases e conceitos, Rio de Janeiro, 2007, Bertrand
Brasil, p.211-252
DAEE – Departamento de águas e energia elétrica,
Secretaria de águas e saneamento, Governo do Estado de São Paulo. Controle de erosão. São Paulo, 1989,
92p.
GUERRA,
A.J.T Processos erosivos nas encostas. Geomorfologia
uma atualização de bases e conceitos, Rio de Janeiro, 2007, Bertrand
Brasil, pp.149-209
ROSS, J.L.S
Geologia aplicada aos EIAs-RIMAs. Geomorfologia
e meio ambiente, Rio de Janeiro, 2003, Bertrand Brasil, pp.291-336
Sobre o autor:
Marco Antônio de Morais Alcantara é Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de São Carlos-BR, com ênfase em Engenharia Urbana (1986); Mestre em Engenharia Civil, área de concentração em Geotecnia, pela Universidade Federal de Viçosa-BR (1995); Master Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2001); Docteur Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2004); e tem pós-doutorado em Estruturas pela Universidade do Porto-PT (2012). É docente da FEIS/UNESP desde 1987.
Marco Antônio de Morais Alcantara é Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de São Carlos-BR, com ênfase em Engenharia Urbana (1986); Mestre em Engenharia Civil, área de concentração em Geotecnia, pela Universidade Federal de Viçosa-BR (1995); Master Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2001); Docteur Génie Civil, Matériaux et Structures, pelo Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse-FR (2004); e tem pós-doutorado em Estruturas pela Universidade do Porto-PT (2012). É docente da FEIS/UNESP desde 1987.
