UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ ANA PAULA MARÉS

Transcrição

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
ANA PAULA MARÉS MIKOSIK
INFLUÊNCIA DA TOPOGRAFIA NAS OCORRÊNCIAS DOS
ESCORREGAMENTOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SAGRADO
CURITIBA
2011
ANA PAULA MARÉS MIKOSIK
INFLUÊNCIA DA TOPOGRAFIA NAS OCORRÊNCIAS DOS
ESCORREGAMENTOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SAGRADO
Monografia apresentada para a
conclusão
do
curso
de
Bacharelado em Geografia da
Universidade Federal do Paraná.
Orientador: Dr. Leonardo José
Cordeiro Santos
CURITIBA
2011
AGRADECIMENTOS
À Deus, meu singelo e verdadeiro agradecimento, por sempre estar na minha vida.
À meus pais, Estanislau Mikosik e Mara Marés Neumann, minha eterna gratidão por
suas contribuições que são a essência do que sou. De forma diferenciada, peço
obrigada pelo apoio e incentivo nas escolhas realizadas durante a minha vida
profissional.
À minha irmã, Nicolli Marés Mikosik, pelo seu eterno companheirismo! Muito
obrigada!
Agradeço aos Maoski (Alexandre, Amélia, Silvia e Thiago), minha família de
coração, por sempre, estarem presentes ao longo da minha vida.
A minha avó, Helena Mikosik, apesar da sua ausência física, sempre irá permanecer
comigo.
Ao Leonardo José Cordeiro Santos por sua orientação e ensinamento no decorrer
da minha Iniciação Científica que me ajudaram na minha formação acadêmica e
profissional. Também, não posso deixar de agradecer, por sua amizade e pelos seus
valiosos conselhos paternos.
Ao Eduardo Vedor de Paula por acreditar na minha capacidade e me proporcionar
muitas oportunidades profissionais, as quais contribuíram para que eu tivesse uma
visão do que é ser geógrafa.
Ao LABS (Laboratório de Biogeografia e Solos), na figura dos meus amigos e
companheiros de trabalho: Alexei Nowatzki, Juliana Uber e Kael Petelak.
Aos professores Irani dos Santos, Bianca Carvalho Vieira e Fabiano Antônio de
Oliveira pelo privilégio de receber os seus ensinamentos em Hidrologia e
Geomorfologia.
À Sônia Taborda, Cleide Barbosa e Heliane de Lima pela ajuda durante a minha
formação estudantil que foram essenciais para alcançar a universidade.
Aos meus queridos amigos, Ricardo Morita, Alan Marini, Josemar Pereira, Pedro
Amauri, José Roberto Cruz, Maurielle Félix, Fernando Maragon, Karen Bueno,
Anderson Belem, Camila Strapasson, Ronald Manz, Fabrizio Listo, Tulius Dias Nery,
Thiago Cachatori, pela nossa amizade cultivada durante todo (s) esse (s) ano (s). Ao
Marcos Eduardo Modesto agradeço pelo seu apoio em momentos do término da
minha graduação. Ao meu novo amigo, Cristian Gonzalez Rodriguez por elaborar a
arte para a apresentação da monografia. Aos demais colegas, pelas distintas
ocasiões desfrutadas durante toda a graduação.
Agradeço ao Rodrigo Alves Pereira por estar presente, de uma maneira ou de outra,
em acontecimentos decisivos e importantes da minha vida.
À Universidade Federal do Paraná (UFPR) pela oportunidade de uma formação
acadêmica numa instituição pública, gratuita e de qualidade.
A todo o corpo docente do Departamento de Geografia pela base da minha
formação como Geógrafa.
As equipes da ADEMADAN (Associação de Defesa do Meio Ambiente e do
Desenvolvimento de Antonina), da Consiliu, do Colégio Medianeira, do LHG
(Laboratório de Hidrogeomorfologia) e da MaxGaia (Consultoria em Gestão
Ambiental e do Território).
Ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) pelo
financiamento das nossas pesquisas no LABS.
RESUMO
No mapeamento realizado para a bacia hidrográfica do rio Sagrado intitulado de
“Mapa Inventário das Cicatrizes dos Movimentos de Massa” (MARÉS MIKOSIK et
al., 2009a, 2009b) foram identificadas ocorrências de escorregamentos entre os
anos de 1954 a 2009. Constatou-se que os elementos do meio físico da bacia
(geologia, geomorfologia, pedologia e vegetação), característicos da Serra do Mar,
condicionam áreas suscetíveis aos escorregamentos.
Em continuidade a essa
pesquisa, o objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos fatores topográficos,
hipsometria, curvatura em plano e perfil e orientação das vertentes, na deflagração
de 18 escorregamentos translacionais e rotacionais. A análise dos fatores
topográficos foi realizada por meio da elaboração, a partir do MDT (Modelo Digital do
Terreno), dos mapas temáticos. Esses mapas permitiram, conjuntamente com a
representação poligonal dos escorregamentos (cicatrizes), extrair o número de
células de cada classe dos fatores topográficos e o total de células afetadas na
bacia a fim de se obter o valor correspondente a Concentração de Cicatriz (CC). A
CC identificou o predomínio de 11 cicatrizes de escorregamentos translacionais na
orientação Norte (N) com 36,50%, na classe hipsométrica de 950 a 1050 metros
com 42,04% e a curvatura côncava e convergente, ambas, com 35,82%. As 7
cicatrizes de escorregamento rotacional também estão voltadas para o Norte (N)
com 13,80%. A classe hipsométrica representativa foi de 1050 a 1250 metros, com
5,82%. Na curvatura prevaleceu a convexidade com 9,28% e a convergência com
8,20%. As relações estabelecidas entre os parâmetros topográficos condicionaram a
estabilidade das vertentes comprovada pelas ocorrências de escorregamentos
pretéritos. A análise dos fatores topográficos, realizada pelos valores obtidos pelo
índice de CC, embasou a influência dos fatores topográficos ao determinar o papel
desempenhado por cada parâmetro morfológico do terreno e, conseqüentemente,
definir as condições predominantes para a ocorrência de futuros escorregamentos.
Palavras-chave: escorregamentos, fatores topográficos, concentração de cicatriz
(CC).
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - LOCALIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SAGRADO .......... 12
Figura 2 - ESQUEMA DE TOMBAMENTO OU QUEDA DE BLOCOS ...................... 19
Figura 3 – ESQUEMA DE ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL ...................... 20
Figura 4 – ESQUEMA DE ESCORREGAMENTO ROTACIONAL ............................ 20
Figura 5 – ESQUEMA DE RASTEJO ........................................................................ 21
Figura 6 – FLUXOGRAMA METODOLÓGICO.......................................................... 27
Figura 7 – EXEMPLO DA CICATRIZ DE ESCORREGAMENTO ROTACIONAL...... 30
Figura 8 - EXEMPLO DA CICATRIZ DE ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL 30
Figura 9 – MAPA INVENTÁRIO DOS MOVIMENTOS DE MASSA .......................... 30
Figura 10 – MAPA HIPSOMÉTRICO ........................................................................ 39
Figura 11 – MAPA DE ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES ........................................ 42
Figura 11 – MAPA DO PERFIL DA CURVATURA .................................................... 46
Figura 12 – MAPA DO PLANO DA CURVATURA .................................................... 49
LISTA DE QUADROS E TABELAS
QUADRO 1 – MARCOS HISTÓRICOS DOS DESASTRES NO BRASIL – 1928-2011
............................................................................................................................ 17
QUADRO 2 – CLASSIFICAÇÃO E TIPOLOGIA DOS MOVIMENTOS DE MASSA . 18
QUADRO 3 – RELAÇÃO DOS LEVANTAMENTOS AEROFOTOGRAMÉTRICOS –
1954-1996 ........................................................................................................... 28
QUADRO 4 - EXEMPLO DA FICHA DESCRITIVA DE UMA CICATRIZ DE
ESCORREGAMENTO......................................................................................... 32
Tabela 1 – DISTRIBUIÇÃO DAS CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS ..................................... 40
ROTACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS ........................................... 40
Tabela 3 - CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS ..................................... 41
Tabela 4 - CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
ROTACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS ........................................... 41
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DA ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES ...... 43
ROTACIONAIS NAS CLASSES DA ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES............. 43
Tabela 7 – CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
Tabela 9 - – DISTRIBUIÇÃO DAS CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL .................. 47
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL ......................... 47
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL .................. 48
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL ......................... 48
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO ................... 50
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO ......................... 50
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO ................... 51
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO ......................... 51
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 9
1.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ....................................................................... 11
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 15
2.1 PANORAMA DOS ESCORREGAMENTOS NO BRASIL E NO MUNDO ......... 15
2.2 MOVIMENTOS DE MASSA E TIPOLOGIA...................................................... 18
2.3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO E PREVISÃO............................................... 21
2.4 FATORES TOPOGRÁFICOS .......................................................................... 23
2.5 CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) ........................................................... 24
3. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 26
3.1 MAPA INVENTÁRIO DAS CICATRIZES DOS ESCORREGAMENTOS .......... 28
3.1.1 Construção do mapa inventário ..................................................................... 28
3.2 MODELO DIGITAL DO TERRENO (MDT) ....................................................... 33
3.2.1 Obtenção do MDT ......................................................................................... 34
3.3 ELABORAÇÃO DOS MAPAS TEMÁTICOS .................................................... 34
3.3.1 Hipsometria ................................................................................................... 34
3.3.2 Orientação das vertentes ............................................................................. 35
3.3.3 Curvatura (plano e perfil) ............................................................................... 36
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 38
4.1 HIPSOMETRIA ................................................................................................ 38
4.2 ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES ................................................................... 41
4.3 CURVATURA (PLANO E PERFIL) .................................................................. 45
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 52
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 54
9
1 INTRODUÇÃO
A bacia hidrográfica do rio Sagrado, foco de estudo deste trabalho, é
estudada pelo projeto, aprovado no CNPq, intitulado “Delimitação das Áreas
Prioritárias à Recuperação Ambiental na Área de Drenagem da Baía de Antonina:
dos monitoramentos dos processos erosivos às ações comunitárias”.
No início, o trabalho foi desenvolvido com a finalidade de auxiliar na
compreensão do processo de assoreamento da Baía de Antonina à partir das áreas
fontes de sedimentos presentes na bacia hidrográfica do rio Sagrado.
Nesse contexto, foi elaborado o mapeamento denominado “Mapa Inventário
das Cicatrizes dos Movimentos de Massa“ (MARÉS MIKOSIK et al., 2009a, 2009b),
para que se pudesse averiguar a densidade das cicatrizes dos escorregamentos, as
quais poderiam fornecer sedimentos para a Baía de Antonina.
O subsídio foi centrado em Santos et al. (2007) que havia detectado uma alta
vulnerabilidade a movimentos de massa na Serra do Mar Paranaense. Nessa
unidade geomorfológica está inserida a bacia hidrográfica do rio Sagrado.
O ambiente da unidade geomorfológica, Serra do Mar Paranaense, apresenta
relevo acidentado, intensos índices pluviométricos, solos rasos e densa cobertura
vegetal. A configuração propicia o desencadeamento dos processos modeladores
da superfície terrestre, como, os movimentos de massa.
O “Mapa Inventário das Cicatrizes dos Movimentos de Massa“ (MARÉS
MIKOSIK et al., 2009a, 2009b) confirmou a geodinâmica da evolução das vertentes
ao identificar 26 cicatrizes de movimentos de massa, na bacia em questão.
O mapeamento contemplou informações relativas a localização espacial das
cicatrizes e a correlação com os atributos do meio físico a fim de estipular a porção
geopedológica mais suscetível à ocorrência dos movimentos de massa.
Nesta pesquisa, o intuito foi complementar a análise efetuada ao enfatizar a
atuação dos fatores topográficos nas 18 ocorrências da tipologia “escorregamentos
10
translacionais e rotacionais” identificadas no “Mapa Inventário das Cicatrizes dos
Movimentos de Massa“ (MARÉS MIKOSIK et al., 2009a, 2009b)”, entre os anos de
1954 a 2009.
Assim
sendo,
o
objetivo
geral
foi
verificar,
nas
ocorrências
dos
escorregamentos translacionais e rotacionais, a influência dos fatores topográficos:
hipsometria, orientação e a curvatura no plano e em perfil das vertentes.
Os objetivos específicos foram:

Extrair a partir MDT (Modelo Digital do Terreno) mapas temáticos dos fatores
topográficos: hipsometria, orientação e curvatura no plano e em perfil das vertentes.

Utilizar o mapa inventário para a obtenção da representação da geometria dos
escorregamentos, ou seja, as cicatrizes dos escorregamentos.

Determinar a concentração de cicatriz (CC), razão entre o número de células de
cada classe afetadas pelas cicatrizes de escorregamentos e o total de células
afetadas na bacia pelos fatores topográficos.

Ponderar, à partir da comparação entre os valores da Concentração de Cicatriz
(CC), as classes dos fatores topográficos que mais influenciaram nas ocorrências
dos escorregamentos.
No intuito de alcançar o objetivo proposto, a metodologia foi elaborada ao
considerar os fatores topográficos como agentes de predisposição (GUIDICINI &
NIEBLE, 1993) da topografia do terreno na deflagração dos escorregamentos.
Segundo Varnes (1984), as causa básicas da instabilidade das vertentes e
dos escorregamentos são bem conhecidas, por isso é necessário desmembrar o
conjunto de fatores para compreender a ação daquele (s) em específico.
Partindo desse pressuposto, os fatores topográficos foram analisados
individualmente a partir do índice de Concentração de Cicatriz, tendo como base a
mesma representação matricial, ou seja, o mesmo MDT.
11
Com isso, a pretensão foi perpassar as causas básicas da instabilidade dos
escorregamentos ao analisar a atuação dos fatores topográficos nas ocorrências dos
escorregamentos translacionais e rotacionais na bacia hidrográfica do rio Sagrado.
1.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo corresponde à bacia hidrográfica do rio Sagrado inserida no
município de Morretes no estado do Paraná. Possui extensão de 137,7 km²
delimitada pelas coordenadas geográficas 25° 28’ 10,83” a 25° 38’ 07,61” ao sul do
Equador e a oeste de Greenwich entre 48° 40’ 56,48” a 48° 52’ 34,72”. Tem limite
municipal com o município de Antonina. Está distante da capital paranaense cerca
de 50 km pela via de acesso correspondente a BR-277 (figura 1).
12
FIGURA 1 - LOCALIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SAGRADO
(MORRETES/PR)
13
A Serra do Mar é uma serra marginal típica que se eleva de 500 a 1.000
metros sobre o nível médio do planalto (MAACK., op. cit). De acordo com Cordani e
Girandi (1967) apud Kozciak (2005), possui relevo acidentado caracterizado por
vertentes rochosas e íngremes com vales profundos e estreitos em que os cursos
d’água encaixam-se nas linhas de falhas e fraturas.
As suas rochas são de origens ígneas e metamórficas, da era Pré-Cambriana,
recobertas por seqüências vulcano-sedimentares, sedimentares e sedimentos
inconsolidados (MINEROPAR, 2001).
Os solos possuem como principal característica o pouco desenvolvimento dos
mesmos por estarem localizados em elevadas declividades nas vertentes. Nessas
condições encontram-se as classes pedológicas Cambissolo Háplico (CX) e os
Neossolos Litólicos (RL) (PAULA, 2010).
O clima predominante é o subtropical úmido, controlado pelas massas de ar
tropicais e polares (Massa Tropical Atlântica, Massa Tropical Continental, Massa
Polar Atlântica), com variação térmica de menos 10° no inverno e máxima de 40° no
verão (MENDONÇA & DANNI-OLIVEIRA, 2007).
Os índices pluviométricos registrados nas elevações da Serra do Mar pela
Estação Véu da Noiva (Morretes/PR) totalizam o acumulado de 3.500 mm anual
(PAULA et. al., 2007).
Na sua extensão a Serra do Mar é composta pela Floresta Ombrófila Densa
(Floresta Atlântica), influenciada pelas massas de ar quentes e úmidas do Oceano
Atlântico e pelas chuvas com características de relativa intensidade e boa
distribuição durante o ano.
Esse tipo florestal pode ser subdividido em Floresta Ombrófila Densa
Submontana, o qual possue formações florestais que ocupam a planície litorânea e
as encostas da Serra do Mar situadas entre aproximadamente 20 e 600 metros;
Floresta Ombrófila Densa Montana com formações florestais na porção intermediária
das encostas da Serra do Mar (600 a 1.200 metros); Floresta Ombrófila Densa
14
Altomontana em que as porções florestais ocupam as porções mais elevadas da
Serra do Mar, em média acima de 1.200 metros (RODERJAN et al., 2002).
Segundo Maack (2002), a Serra do Mar é dividida em diversos maciços por
blocos altos e baixos, os quais têm denominações regionais de serras. No estado do
Paraná, a região serrana corresponde a Serra do Mar Paranaense, segundo o
mapeamento geomorfológico elaborado por Santos et al. (2006).
Na unidade geomorfológica “Serra do Mar Paranaense” foi identificada, no
“Mapeamento da Vulnerabilidade Geoambiental do Estado do Paraná” (SANTOS et
al., 2007), uma alta vulnerabilidade à movimentos de massa.
A bacia hidrográfica do rio Sagrado, foco de estudo deste trabalho, está
inserida predominantemente nessa mesma unidade geomorfológica. Como foi
explicitado anteriormente, a configuração paisagística proporciona à ocorrência de
movimentos de massa, conforme constatado no “Mapa Inventário das Cicatrizes dos
Movimentos de Massa“ (MARÉS MIKOSIK et al., 2009a, 2009b)”.
Do mapa inventário foram obtidas as características do meio físico nas
ocorrências dos escorregamentos. Verificou-se que todas elas estão situadas no
compartimento geomorfológico de Serra com a litologia marcada pela presença de
granitos no caso do Complexo Granítico-Gnáissico e o Granito Serra da Igreja,
enquanto que seqüências vulcânicas aparecem na Formação Guaratubinha (PRÓATLÂNTICA, 2003).
Os solos mapeados nos escorregamentos, segundo mapeamento elaborado
por Paula (2010), encontram-se na classe pedológica Neossolos Litólicos (RL), ou
destes associados ao próprio Cambissolo Háplico (CX). Os tipos florestais
predominantes são a Floresta Ombrófila Densa Montana (FOD Montana) e a
Floresta Ombrófila Densa Altomontana (FOD Altomontana).
15
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 PANORAMA DOS ESCORREGAMENTOS NO BRAS IL E NO MUNDO
Os marcos históricos, quadro 1, permitem concluir que desastres como os
deslizamentos (escorregamentos) são freqüentes no território brasileiro. Nota-se que
alguns estados da federação como, por exemplo, São Paulo, Rio de Janeiro e Santa
Catarina, os registros históricos são mais intensos, seja em termos de tempo de
recorrência ou na quantidade de vítimas fatais.
Observa-se ainda, pelo quadro 1, que das localidades assoladas pelos
deslizamentos (escorregamentos) a maioria delas concentram-se na região serrana
dos seus respectivos estados. Os exemplos mais recentes aconteceram no Rio de
Janeiro (RJ) em Angra dos Reis e Ilha Grande em 2010. No mesmo ano ocorreu o
desmoronamento do Morro do Bumba. Durante esse ano, 2011, a maior tragédia
referente a deslizamentos (escorregamentos) aconteceu também no Rio de Janeiro
(RJ) nas localidades de Nova Friburgo, Teresópolis, Petrópolis, Sumidouro e São
José do Vale, com o registro oficial de 847 mortes.
Fernandes & Amaral (2000) justificam a ocorrência dos escorregamentos em
localidades
serranas
devido
as
suas
características
naturais
atreladas,
principalmente, as suas condições climáticas e a grande extensão de seus maciços
rochosos que favorecem o desencadeamento do processo.
É importante ressaltar que o resgate histórico, exposto no quadro 1,
apresenta somente os episódios conceituados como desastres, ou seja, em que há
prejuízos para a sociedade civil. Os registros permitiram obter o total de 4.431
mortes no período inventariado (1928-2011) em território nacional.
O estado do Paraná possui apenas um episódio registrado como desastre
ocorrido em março de 2011 no município de Antonina. Entretanto, estudos
realizados comprovam que localidades situadas na Serra do Mar Paranaense
apresentaram registros de movimentos de massa (KOZCIAK 2005, MARÉS
MIKOSIK, 2009, UBER, 2010).
16
A nível mundial a situação também é crítica, segundo estimativa da Defesa
Civil da ONU (Organização das Nações Unidas) realizada em 1993, os
escorregamentos causaram 2.517 mortes perdendo somente dos terremotos e
inundações no conjunto de desastres naturais que afetam a humanidade
(FERNANDES & AMARAL, 2000).
17
DATA
LOCALIDADE
DESASTRE
1928
1948
1956
1956
1966
Santos (SP)
Vale do Paraíba (SP/RJ)
Santos (SP)
Rio de Janeiro (RJ)
Santo Amaro (RJ)
1966
Guanabara e RJ
1967
RJ, SP e Guanabara
1967
1967
1971
1972
1974
1981
1983
1986
1988
1988
RJ e Laranjeiras
Caraguatatuba (SP)
Salvador (BA)
Campo do Jordão (SP)
Tubarão (SC)
Estrada Rio-Teresópolis
Morro do Pavãozinho (RJ)
Lavrinhas (SP)
Cubatão (SP)
Morro Dona Marta (RJ)
1988
Rio de Janeiro (RJ)
1988
1988
1989
1989
1990
1992
1995
2001
Petropólis (RJ)
Alagoas (AL)
Salvador (BA)
Favela Nova República (SP)
Blumenau (SC)
Contagem (MG)
Timbé do Sul (SC)
Petropólis (RJ)
2008
Vale do Itajaí (SC)
2010
2010
Angra dos Reis e Ilha Grande (RJ)
Niterói - Morro do Bumba (RJ)
Nova Friburgo, Teresópolis,
Petrópolis, Sumidouro e São José
do Vale (RJ)
Antonina
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Enchente e
Deslizamento
Enchente e
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Enchente e
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
Enchente e
Deslizamento
Deslizamento
Deslizamento
2011
2011
N.°
MORTOS
60
250
64
100
60
250
785
200
436
104
40
40
20
20
11
10
6
289
171
54
100
14
10
36
29
65
135
53
168
Deslizamento
847
Deslizamento
4
ORGANIZAÇÃO: ANA PAULA MARÉS MIKOSIK
FONTE: DEFESA CIVIL (1999); MARCELINO (2003); FOLHA DE S. PAULO (2011); GAZETA DO
POVO (2011).
NOTA: O termo deslizamento é utilizado, pela Defesa Civil, para retratar o fenômeno de
escorregamento de materiais sólidos, como solos, rochas, vegetação e/ou material de construção ao
longo de terrenos inclinados, denominados de "encostas", "pendentes" ou "escarpas".
QUADRO 1 – MARCOS HISTÓRICOS DOS DESASTRES NO BRASIL – 1928-2011
18
2.2 MOVIMENTOS DE MA SSA E TIPOLOGIA
Os movimentos de massa são processos geomorfológicos atuantes nas
vertentes, sobretudo, em áreas serranas. Conceitualmente são definidos como o
movimento que produz o desprendimento e transporte de solo, rocha e/ou vegetação
sob a atuação direta da gravidade, a qual carrega os materiais à jusante da vertente
(KOZCIAK, 2005; TOMINAGA, 2009). De acordo com Bigarella (2003), outros
agentes tais como, água, gelo e ar, podem contribuir para o desencadeamento do
processo ao reduzir a resistência dos materiais e, consequentemente, induzir ao
cisalhamento devido as características plástica e fluída do solo.
VARNES (1984) propôs uma classificação para os movimentos de massa,
conforme quadro 2, baseada no tipo de movimento e no material transportado
(natureza e a geometria do material instabilizado). Segundo Tominaga (2009), essa
classificação é uma das mais utilizadas internacionalmente em virtude da sua
simplicidade.
TIPO DE
TIPO DE MATERIAL
MOVIMENTO DE
Rocha
MASSA
Solo
Grosseiro
Fino
Desmoronamento
Desmoronamento
Desmoronamento de
Desmoronamento
(avalanche, queda)
rochoso
escombros
terroso
Tombamento
Escorregamento
Rotacional
Escorregamento
Translacional
Corridas densas
Tombamento rochoso Tombamento de escombros
Tombamento terroso
Escorregamento
Escorregamento de
Escorregamento terroso
rochoso
escombros
Deslizamento de
Deslizamento de blocos de Deslizamentos de blocos
blocos rochosos
escombros
terrosos
Corridas de lama ou areia
Rastejo / Creep
Complexos
Rastejo de detrito
Rastejo de solo
Combinação de 2 ou mais tipos de movimentos de massa
FONTE: VARNES (1984)
NOTA: Adaptado por PAULA et al. (2009)
QUADRO 2 – CLASSIFICAÇÃO E TIPOLOGIA DOS MOVIMENTOS DE MASSA
De acordo com a classificação adaptada de Varnes (1984), Vargas (1977)
encontrou na Serra do Mar, os tipos de movimentos de massa:
19
Tombamento ou Queda de Blocos (figura 2): Definida como a queda de
blocos e/ou lascas de rochas caindo em queda livre, sob a ação da gravidade, a
partir de uma elevação. Os ângulos devem estar próximos a 90 graus para favorecer
o movimento, bem como proporciona velocidades altas, as quais correspondem a
razão de metro por segundo (AUGUSTO FILHO, 1998). As causas desse movimento
são: variação térmica do maciço rochoso, perda de sustentação dos blocos por ação
erosiva d’água, alívio de tensões de origem tectônica, vibrações e outras (GUIDICINI
& NIEBLE,1993).
FONTE: MEM (1997)
FIGURA 2 - ESQUEMA ILUSTRADO DE TOMBAMENTO OU QUEDA DE BLOCOS
Escorregamento Translacional (figura 3): Considerados movimentos ao longo
de uma superfície plana condicionada a alguma feição estrutural do substrato. O
manto de alteração apresenta forma tabular. Em geral, o movimento é de curta
duração, de velocidade elevada e grande poder de destruição (GUIDICINI &
NIEBLE, 1993). Na maioria das vezes, o plano de ruptura encontra-se em
profundidades que variam de 0,5 a 5,0 m e com maiores extensões de comprimento
(TOMINAGA, 2009).
20
FONTE: MEM (1997)
FIGURA 3 – ESQUEMA ILUSTRADO DE ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL
Escorregamentos Rotacionais (figura 4): São movimentos catastróficos,
causados pelo deslizamento súbito do material residual que recobre a rocha, ao
longo de uma superfície de ruptura curva ou na própria superfície da rocha
(GUIDICINI & NIEBLE, 1993). A ocorrência destes movimentos está associada
geralmente à solos espessos e homogêneos (FERNANDES & AMARAL, 2000).
FONTE: MEM (1997)
FIGURA 4 – ESQUEMA ILUSTRADO DE ESCORREGAMENTO ROTACIONAL
21
Rastejo (figura 5): Caracterizados pelo deslocamento de partículas dos vários
horizontes do solo por meio de movimentação lenta e imperceptível na ordem de
centímetros ao ano (CHRISTOFOLETTI, 1974). A causa da movimentação dos
rastejos é a ação da gravidade, associada aos efeitos das variações de temperatura
e umidade (TOMINAGA, 2009).
FONTE: MEM (1997)
FIGURA 5 – ESQUEMA ILUSTRADO DE RASTEJO
2.3 MÉTODOS DE INVES TIGAÇÃO E PREVISÃO
Os métodos de investigação e previsão de áreas suscetíveis à movimentos de
massa apresentam funcionalidade e aplicações diferenciadas. Basicamente, podem
ser classificados em: heurístico, determinístico e estatístico (VAN WESTEN et al.,
1997).
A análise heurística apresenta grande subjetividade do pesquisador, já que,
exige um conhecimento à priori do pesquisador sobre os fatores desencadeadores
dos movimentos de massa ao utilizar o mapeamento direto ou indireto. No
mapeamento direto as unidades comuns de fatores de instabilidade são definidas
pelos levantamentos de campo e/ou pelo mapeamento geomorfológico. Enquanto
que no mapeamento indireto, o pesquisador atribui pesos para os parâmetros (VAN
WESTEN et al., 1997).
22
A principal vantagem do método baseia-se no pouco tempo e baixo custo
para a aplicação. Apesar da subjetividade intrínseca ao método, os resultados
obtidos podem ser eficientes, numa determinada área específica, quando o
pesquisador procede de maneira satisfatória na distribuição dos dados (VIEIRA,
2007). Entretanto Marcelino (2003), em revisão bibliográfica, aponta para a
dificuldade de reprodução dos mapas de suscetibilidade obtidos pelo método
heurístico, em função da possibilidade das regras de tomada de decisão variarem
entre os pesquisadores.
No método determinístico é realizada a análise por meio da associação dos
registros de escorregamentos com utilização de modelos de estabilidade de
vertentes e hidrológicos (VIEIRA, 2007).
Com o intuito de se eliminar a subjetividade desse método quantifica-se
valores absolutos para determinar os graus de risco. Para isso, comumente, se
utiliza o Fator de Segurança (FS) que avalia a estabilidade da vertente pela relação
estabelecida entre as forças de resistência ao cisalhamento e as forças que induzem
à ruptura, ou seja, a tensão cisalhante.
A vantagem dessa análise é que o comportamento do sistema geomórfico é
controlado pelas leis físicas naturais e o resultado é previsto com exatidão (VIEIRA,
2007). Segundo Marcelino (2003), a desvantagem do método está no alto grau de
simplificação, em mapeamentos regionais, em virtude da grande variabilidade dos
parâmetros geotécnicos.
Na Serra do Mar temos como exemplo na utilização do método determinístico
os seguintes pesquisadores: Kozciak (2005), elaborou um mapeamento de índices
de segurança na bacia hidrográfica do rio Marumbi (PR) e Vieira (2007), utilizou os
modelos matemáticos em bases físicas TRIGRS (Transient Rainfall Infiltration And GridBased Regional Slope Stability)
e o SHALSTAB (Shallow Landslide Stability Analysis) para
previnir a ocorrência de escorregametos translacionais rasos numa bacia piloto no
município de Cubatão (SP).
23
O método estatístico tem como princípio a correlação existente entre os
fatores condicionantes e a distribuição dos escorregamentos (VAN WESTEN et al.,
1997). Parte-se da hipótese que os fatores que ocasionaram os escorregamentos no
passado serão os mesmos a ocasionar padrões de instabilidade no futuro (DAÍ &
LEE, 2002).
As duas principais ferramentas estatísticas são a análise bivariada e a
multivariada. Vieira (2007) apud Sidle & Ochiai (2006), explica que nas análises
bivariadas os fatores são avaliados separadamente, enquanto que nas multivariadas
são consideradas as inter-relações entre os fatores e a ausência ou presença dos
processos na paisagem.
Piedade et al. (2010) realizou no seu trabalho uma análise sensitiva, por meio
de
análises
bivariadas
e
multivariadas,
a
modelos
de
suscetibilidade
à
escorregamentos translacionais no norte de Lisboa em Portugal. Os resultados
obtidos alertaram para a importância da escolha dos parâmetros a fim de se
incrementar a capacidade preditiva do modelo.
2.4 FATORES TOPOGRÁF ICOS
As causas básicas da instabilidade das vertentes e dos escorregamentos são
bem conhecidas (VARNES, 1984). Sabe-se que os fatores condicionantes dos
escorregamentos estão relacionados aos elementos do meio físico. Fernandes et al.
(2001) define-os como: a geologia, a geomorfologia, aspectos climáticos e
hidrológicos e a vegetação.
Para Guidicini & Nieble (1993), existem os agentes predisponentes e os
efetivos. Os primeiros referem-se as condições naturais dadas pelas características
dos materiais (condições geológicas, topográficas e ambientais). Os demais
abrangem os fatores diretamente responsáveis pelo desencadeamento dos
movimentos de massa como, por exemplo, pluviosidade elevada, erosão, ação do
homem, entre outros.
24
Dentro da visão defendida por Guidicini & Nieble op. cit. (1993), as
características
topográficas,
definidas
pelos
seguintes
fatores,
hipsometria,
orientação e curvatura (plano e perfil), são consideradas agentes de predisposição
na ocorrência dos escorregamentos.
A hipsometria retrata a distribuição dos escorregamentos em cotas
altimétricas. Conforme Vieira (2007), essa distribuição pode ser modificada em
função da variação dos índices pluviométricos conforme as diferenças de altitude.
A orientação das vertentes condiciona a quantidade de chuva. Esse fator
topográfico determina a umidade do solo e a incidência de radiação solar, os quais
interferem indiretamente na resistência ao cisalhamento (KOZCIAK, 2005, VIEIRA,
2007).
A curvatura da vertente refere-se a forma do relevo, no plano e no perfil, que
define os níveis hidrológicos (superficial e sub-superficial) (FERNANDES et al.,
2001). Através da definição dos fluxos de água nas vertentes estabelece-se a
condição de saturação do solo que podem gerar os escorregamentos.
Desta forma, esses parâmetros morfológicos do terreno merecem destaque
entre os fatores condicionantes, pois controlam o equilíbrio das forças nas vertentes
(FERNANDES et al., 2001).
2.5 CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC)
O índice Concentração de Cicatriz (CC), criado por Vieira (2007), refere-se ao
método estatístico indireto. Os fatores são analisados separadamente ao
estabelecer a freqüência entre os registros de escorregamentos e os seus fatores
condicionantes. Assim sendo, o índice indica a distribuição do total de cicatrizes
entre as classes dos parâmetros.
O cálculo é feito pela razão entre o número de células, de cada classe,
afetadas pelas cicatrizes e o total de células afetadas na bacia. Os valores obtidos
geram percentuais totais iguais a 100% para cada parâmetro, já que se referem ao
total de cicatrizes mapeadas (VIEIRA, 2007). Devido a essa característica, a análise
25
dos fatores condicionantes deve ser realizada pela representatividade do índice nas
classes dos fatores condicionantes em cada tipologia de escorregamento.
Os valores de CC indicam as classes dos fatores condicionantes que
apresentam maiores influências para o desencadeamento do processo de
escorregamento. Com isso, são definidas as características predominantes dos
fatores condicionantes, bem como os locais mais propícios para as futuras
ocorrências de escorregamentos.
26
3. MATERIAIS E MÉTODOS
No intuito de alcançar o objetivo geral, que foi verificar a influência dos fatores
topográficos nas ocorrências dos escorregamentos translacionais e rotacionais, os
materiais e métodos foram separados em duas etapas.
A primeira delas consistiu na confecção do mapa inventário para a
identificação das 17 cicatrizes, sendo 11 relacionadas aos escorregamentos
translacionais e 7 aos rotacionais, a partir de fotointerpretação de fotografias aéreas
e interpretação visual de imagens de satélite.
A segunda etapa foi dividida em sub-etapas, figura 6, para atingir o objetivo
proposto que foi verificar a influência dos fatores topográficos nas ocorrências de
escorregamentos translacionais e rotacionais.
Assim sendo, primeiramente foi a elaboração do MDT (Modelo Digital do
Terreno) hidrologicamente consistido para a manutenção das características
hidrográficas da bacia. Paralelamente, foram escolhidos os fatores condicionantes
na ocorrência dos escorregamentos. A opção foi privilegiar os fatores topográficos,
como: a hipsometria, para averiguar a distribuição dos escorregamentos nas cotas
altimétricas, a orientação da vertente, para estimar a quantidade de chuva nas
ocorrências de escorregamentos e a curvatura para determinar os níveis
hidrológicos das vertentes com escorregamentos. É importante ressaltar que o
parâmetro declividade não foi contemplado, pois, conforme alertou Fernandes et al.
(2001), ela vem sendo usada como o principal ou único fator topográfico nos estudos
das áreas instáveis gerando distorções na análise dos escorregamentos.
Após a definição dos fatores topográficos foi extraído do MDT, por meio das
ferramentas do Spatial Analyst/Surface do programa ESRI Arc Gis 9.3, os seus
respectivos mapas temáticos. O procedimento permitiu, conjuntamente com a
representação poligonal das cicatrizes obtidas do mapa inventário, extrair o número
de células de cada classe dos fatores topográficos e o total de células afetadas na
bacia a fim de se obter o valor correspondente a Concentração de Cicatriz (CC). Por
fim, compararam-se os valores da CC para estimar as classes dos parâmetros que
27
apresentaram
maiores
influências
nas
ocorrências
dos
translacionais e rotacionais.
FIGURA 6 – FLUXOGRAMA METODOLÓGICO
escorregamentos
28
3.1 MAPA INVENTÁRIO DAS CICATRIZES DOS E SCORREGAMENTOS
Cada vez mais, os estudos a partir de fotografias aéreas e imagens de satélite
têm sido elaborados para inventariar os escorregamentos (GAO & MARO, 2009).
Os mapas inventários têm como finalidade averiguar a distribuição das cicatrizes de
escorregamentos (GUIMARÃES et al., 2008). Contribuem para a caracterização dos
futuros
padrões
de
instabilidade
ao
partir
do
pressuposto
de
que
os
escorregamentos ocorrem sobre condições semelhantes as áreas instabilizadas no
passado (PIEDADE et al., 2010). Dentro desse contexto, pode-se citar como
exemplo o mapa inventário de Wieczorek (1984) e Amaral (1996) apud Fernandes et
al. (2001).
3.1.1 Construção do mapa inventário
Os
materiais
utilizados
são
compostos
por
três
levantamentos
aerofotogramétricos, conforme quadro 3, sendo que para o ano de 1996 empregouse ortofotos. Ademais, fez se uso das imagens do satélite SPOT 5 no ano de 2005,
cuja resolução espacial é de 5 metros e, foram adquiridas pelo Governo do Estado
do Paraná.
VOO
EXISTENTE
CARACTERÍSTICA DAS
FOTOGRAFIAS AÉREAS
Ano
Escala
1954
1: 25.000
1980
1: 25.000
1996
1: 30.000
Cor
Preto e
Branco
Preto e
Branco
Preto e
Branco
ÓRGÃO
RESPONSÁVEL
SEMA
SEMA
Engefoto
QUADRO 3 – RELAÇÃO DOS LEVANTAMENTOS AEROFOTOGRAMÉTRICOS – 1954-1996
As fotografias áreas e a imagem de satélite, explicitadas acima, subsidiaram a
confecção dos mosaicos referentes aos anos citados, conforme descrito em Paula et
al. (2009). Esses mosaicos serviram de base cartográfica para a vetorização das
cicatrizes dos escorregamentos, em ambiente de Sistema de Informações
Geográfica (SIG).
29
Para os anos de 1954 e 1980, a identificação das cicatrizes dos
escorregamentos, ocorreu por meio da técnica da fotointerpretação. A terceira
dimensão alcançada com o aparelho esteroscópico permitiu identificar as cicatrizes
pela sua profundidade e cor. O critério profundidade ajuda a eliminar possíveis erros
na interpretação em virtude de que a cor esbranquiçada nas fotografias aéreas em
preto e branco, característica das cicatrizes, também é encontrada em rochas
expostas.
Nos anos de 1996 e 2005, a metodologia para a identificação das cicatrizes,
consistiu na técnica da interpretação visual. As cicatrizes foram identificadas por
meio da visão monocular com o auxílio dos seguintes elementos: a cor, a textura
rugosa da feição, o tamanho da feição em relação a dimensão da encosta e o
padrão estabelecido pelo conjunto dos demais elementos citados.
De maneira geral, o critério para a identificação das cicatrizes dos
escorregamentos, independente do procedimento, está embasado em Sistini &
Florenzano (2004), que levou em conta a geometria do processo, a análise textural e
a ausência de vegetação.
Deve se salientar que a localização espacial na serra recebeu grau de
prioridade no momento da averiguação por ser um ambiente propício à ocorrência
dos escorregamentos.
Ambos
os
procedimentos
permitiram
identificar
as
cicatrizes
e,
posteriormente, estabelecer o tipo potencial de escorregamento, conforme o formato
da cicatriz originária do mesmo. Com isso, a cicatriz do escorregamento rotacional
apresenta-se curva e côncava enquanto que a cicatriz do movimento translacional
possui forma planar, comprida e larga (ROSATO et al., 2008). As figuras 7 e 8
representam, na seqüência, o exemplo da cicatriz de escorregamento rotacional em
imagem SPOT e o escorregamento translacional em fotografia aérea.
30
FIGURA 7- EXEMPLO DO FORMATO DA CICATRIZ DE ESCORREGAMENTO
ROTACIONAL
FIGURA 8- EXEMPLO DA CICATRIZ DE ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL
Após a identificação das cicatrizes foi realizado, no software ESRI ArcGIS 9.3,
a vetorização das mesmas nos seus respectivos mosaicos. O procedimento adotado
contemplou a representação de toda a geometria do processo, composta pela zona
de passagem e deposição (NERY et al., 2010), ou seja, desde a linha de ruptura do
processo até o depósito. Esse mapeamento permitiu com que as cicatrizes dos
escorregamentos fossem agrupadas no mapa inventário, figura 9.
31
FIGURA 9 – MAPA INVENTÁRIO DOS MOVIMENTOS DE MASSA DA BACIA
HIDROGRÁFICA DO RIO SAGRADO (MORRETES/PR)
A última etapa foi a organização, numa ficha descritiva, conforme exemplo do
quadro 4, da caracterização geográfica de cada cicatriz. Os primeiros atributos da
ficha referem-se de maneira geral a localização e a situação atual, permanência ou
ausência na paisagem da cicatriz. Os atributos denominados de compartimento
32
geológico e geomorfológico, pedologia, vegetação, amplitude da altitude e
declividade, tipo de vertente, posição na vertente, apresentam as principais
características do meio físico. O atributo nomeado de natureza do movimento faz a
referência ao estado de interferência encontrado nos arredores das cicatrizes. A
classificação foi realizada em natural, sem interferência aparente do homem e
antrópica, em que se observou a atuação do homem no processo. No caso,
específico, todas as cicatrizes de escorregamento desse trabalho, são naturais. No
tipo de movimento de massa classificou as cicatrizes, conforme o seu formato, em
translacional e rotacional. O atributo área faz menção a dimensão da cicatriz em m².
ATRIBUTO
Localização
Coordenada UTM
Acesso
Ano de identificação
Situação atual
Data de identificação em campo
Compartimento Geológico
Compartimento Geomorfológico
Amplitude Altitude
Amplitude Declividade
Tipo de vertente
Posição na vertente
Natureza do movimento
Pedologia
Vegetação
Tipo Potencial de Movimento de Massa
Área (m²)
DESCRIÇÃO
Município de Morretes – Paraná
x 717. 793 e y 7. 165. 860
Terceira estrada vicinal à direita (ao entrar na bacia
do Rio Sagrado), acessada pela BR 277, e segue até o
seu fim
Observada em fotografias aéreas de 1980, ortofotos
de 1996 e imagem de satélite de 2005
Presente
20/3/2009
Granito Serra da Igreja
Serra
830 a 1020 metros
40 % a 42 % (muito alta)
Convergente
Média encosta em relação ao divisor principal da
bacia hidrográfica
Natural
RL (Neossolo Litólico)
Floresta Ombrófila Densa Altomontana
Escorregamento Translacional
6134, 80
QUADRO 4 - EXEMPLO DA FICHA DESCRITIVA DE UMA CICATRIZ DE
ESCORREGAMENTO
Nos trabalhos de campo a identificação das cicatrizes foi por meio da
utilização do método indireto em que as cartas topográficas (escala de 1:25.000), a
bússola e o GPS (Global Positioning System) determinaram a localização dessas
cicatrizes.
33
O método indireto apresenta desvantagens inerentes a validação em campo
das cicatrizes, como a impossibilidade da observação in situ da geometria do
processo e a possibilidade da identificação somente das cicatrizes ocorridas
recentemente.
Entretanto, os trabalhos de campo efetuados nos anos de 2008 e 2009
serviram para validar 6 das 18 cicatrizes dos escorregamentos utilizadas neste
trabalho.
3.2 MODELO DIGITAL DO TERRENO (MDT)
O MDT conceitualmente pode ser definido como uma representação matricial
do terreno em formato de grid em que, segundo Lopes (2009), cada pixel contém um
valor z de elevação.
A confecção do MDT exige o emprego de um determinado interpolador a fim
de transformar dados distribuídos obtido da vetorização dos dados cartográficos
como, por exemplo, curvas de nível, pontos cotados e hidrografia, numa
representação matricial (GUIMARÃES, 2000). Assim sendo, ao modelar a superfície
de forma tridimensional, o MDT permite a extração dos parâmetros derivados da
mesma (RABACO, 2005).
A fidelidade da representação da superfície, bem como os resultados
baseados na utilização do MDT dependem da resolução adotada no mesmo, porém,
essa escolha não pode ser feita de maneira aleatória, já que está estritamente
relacionada com a escala original dos dados.
Neste trabalho o MDT foi de suma relevância para a determinação dos
valores relativos aos fatores topográficos, já que serviu como base para a
elaboração dos seguintes mapas: hipsometria, orientação e curvatura no plano e em
perfil das vertentes.
34
3.2.1 Obtenção do MDT
A obtenção do MDT foi realizada com base cartográfica, do ano de 2002,
composta pelas curvas de nível, os pontos cotados e a hidrografia digitalizadas por
Paula et al. (2006) e originárias do DSG (Departamento de Serviço Geográfico).
O software ESRI ArcGis 9.3, por meio do módulo Topo to Raster pertencente
a ferramenta 3D Analyst, gerou o MDT com a resolução adotada de 5m² em
decorrência da escala original dos dados serem de 1:25.000 com eqüidistância de
10 metros das curvas de nível.
A interpolação deste módulo é baseado no trabalho desenvolvido por
Hutchinson (1989) que consiste em criar um MDT hidrologicamente corrigido. O
procedimento tem como finalidade a manutenção das características hidrográficas,
ou seja, o fluxo d’água é descrito ao longo da bacia considerando a dinâmica
hidrológica das vertentes. Rabaco (2005) defende a coerência nas análises
hidrológicas nesse método em virtude de a estrutura de drenagem ficar conectada e
a superfície contínua, sem depressões. Devido às essas vantagens, de maneira
indireta, o MDT pode levar em conta o papel d’água como um agente efetivo na
possibilidade de ocorrência dos escorregamentos.
3.3 ELABORAÇÃO DOS M APAS TEMÁTICOS
3.3.1 Hipsometria
Na barra de ferramentas do Spatial Analyst/Surface do programa ESRI Arc
Gis 9.3 consta a ferramenta Contour em que permite a exibição das isolinhas por
meio de células matriciais de mesmo valor ao utilizar uma varredura de entrada,
neste caso, o MDT.
Para a definição das classes hipsométricas, foi realizada uma compilação dos
dados referentes a amplitude altimétrica presentes nas fichas das 18 cicatrizes de
escorregamentos do mapa inventário. O intuito foi privilegiar um melhor
detalhamento na região de serra, por ser o local com a presença das cicatrizes dos
escorregamentos translacionais e rotacionais. Por conta disso, foram definidas 5
35
classes hipsométricas com variação de 100 metros, sendo elas: 750 - 850, 850 –
950, 950 - 1050, 1050 – 1050, 1050 – 1250.
No módulo Extract by Mask do programa ArcGis 9.3 foi extraído o arquivo
raster referente as classes hipsométricas que foram detectadas em cada uma das
cicatrizes dos escorregamentos translacionais e rotacionais. Posteriormente,
efetuou-se a contagem das células encontradas nesses arquivos.
Em tabela do Programa Excel as classes hipsométricas foram organizadas
com a finalidade de se calcular o número total de células em cada classe para as
cicatrizes de escorregamentos translacionais e rotacionais e o número total de
células afetadas na bacia.
Esses dados permitiram o cálculo em porcentagem da Concentração de
Cicatriz (CC) que é definida, segundo Vieira (2007), como a razão entre o número de
células, de cada classe, afetadas pelas cicatrizes e o total de células afetadas na
bacia.
3.3.2 Orientação das vertentes
A ferramenta Aspect do Spatial Analyst/Surface definiu a orientação da
variação máxima do valor Z de elevação entre uma célula e suas células vizinhas ao
obter a primeira derivada do MDT de entrada.
A direção azimutal de uma célula foi determinada pela direção mais íngreme
de cada célula vizinha. A orientação de cada célula do MDT é determinada pela
comparação das diferenças de altura entre uma célula e suas 8 células vizinhas
(GAO & MARO, 2009).
Os valores da varredura de saída foram a bússola de orientação medindo do
0 ao 359,9 no sentido horário a partir do Norte (N). Com intuito de evitar problemas
em relação aos ângulos foi estabelecida a mesma simbologia para representar o
Norte (N).
36
Na serra a classificação contemplou as seguintes classes de orientação:
Norte (N), Nordeste (NE), Leste (L), Sudeste (SE), Sul (S), Sudoeste (SO), Oeste (O)
e Noroeste (NO).
A inserção das classes e o número de células das cicatrizes nas suas
respectivas orientações ocorreram no formato de tabela no Programa Excel para
realização do cálculo de CC.
3.3.3 Curvatura (plano e perfil)
O mapa de curvatura foi obtido na ferramenta Curvature do Spatial
Analyst/Surface a partir da segunda derivada do MDT, ou seja, a inclinação da
vertente e a taxa de mudança da orientação da vertente.
A curva de perfil trata-se da mudança da inclinação da vertente. Justamente
por isso, as vertentes convexas apresentam perfil de curvatura positivo enquanto
que as vertentes côncavas possuem o perfil de curvatura negativo.
A curvatura do plano é estabelecida pela alteração da orientação da vertente.
Este último define a direção do fluxo, com isso, a curva do plano analisa a
movimentação do fluxo d’água em termos de aceleração e desaceleração.
Após a geração dos mapas de curvatura (plano e perfil), eles foram
classificados com o intervalo de -0,2 e 0,2 nas vertentes retilíneas. Dentro desse
intervalo, os valores negativos referiram-se as formas côncavas e convergentes,
enquanto que os valores positivos corresponderam as formas convexas e
divergentes.
A adoção do valor de -0,2 e 0,2 como base na classificação da legenda foi
estabelecido mediante resultados satisfatórios encontrados na carta elaborada por
PAULA (2010) referente as bacias hidrográficas que drenam para a Baía de
Antonina, incluindo a bacia hidrográfica do rio Sagrado. O critério foi embasado na
afirmação de VALERIANO (2003) em que as vertentes retilíneas não apresentam
valores necessariamente nulos.
37
A definição das cores utilizadas na legenda de curvatura foi apoiada na
alusão da quantidade de umidade em cada tipologia. As vertentes côncavas no perfil
e convergente no plano foram codificadas com azul devido a possível quantidade de
umidade. As vertentes convergentes no perfil e divergente no plano em decorrência
da predominação de terrenos mais secos receberam a codificação amarela.
Posteriormente, no Excel elaborou-se duas tabelas, uma para a perfil e a
outra para o plano de curvatura. Na primeira adotou-se as classes: côncava,
retilínea, convexa. Já na segunda tabela, as classes foram: convergente, retilínea e
divergente.
Por fim, adotou-se a mesma metodologia para estipular o número de células
de cada classe nas cicatrizes com o objetivo de se calcular a CC.
38
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo foi apresentada a influência geral do controle da topografia nas
ocorrências dos escorregamentos translacionais e rotacionais. Nos sub-capítulos
subseqüentes os resultados foram descritos e discutidos em cada fator topográfico.
A análise da influência dos fatores topográficos foi realizada pela distribuição
das cicatrizes dos escorregamentos nas classes definidas em cada fator. A
determinação ocorreu pela aplicação da fórmula do índice CC que, como explicitado
anteriormente trata-se da razão entre o número de células, de cada classe, afetada
pelas cicatrizes e o total de células afetadas na bacia (Vieira, 2007).
Em relação a células afetadas na bacia foi encontrado o total de 1767 células
afetadas pelos escorregamentos translacionais e rotacionais. Deste total, 1427
células são afetadas pelos escorregamentos translacionais e o restante, 340 células,
pelos escorregamentos rotacionais. Por conta dessa distribuição, a CC apresentou
valores
maiores
em
termos
de
porcentagem
para
os
escorregamentos
translacionais.
Porém, a análise deve ser realizada pela representatividade do valor de CC
nas classes dos fatores topográficos para cada tipo de escorregamento
(translacionais e rotacionais), já que o índice refere-se a 100%.
Os resultados demonstraram a influência do controle topográfico na
distribuição das cicatrizes dos escorregamentos translacionais e rotacionais por se
concentrarem entre as classes hipsométricas de 950-1050, em vertentes
predominantemente côncavas e convergentes, orientadas ao Norte (N).
4.1 HIPSOMETRIA
A figura 9 representa o mapa hipsométrico da bacia. As tabelas 1 e 2, na
ordem de exibição, demonstram a distribuição de células em classes hipsométricas
nas cicatrizes dos escorregamentos translacionais e rotacionais.
39
FIGURA 9 – MAPA HIPSOMÉTRICO, COM DESTAQUE PARA A REGIÃO DA SERRA, NOS
ESCORREGAMENTOS
40
TABELA 1 – DISTRIBUIÇÃO DAS CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS
TOTAIS DE CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS
Classes Hipsométricas
750 - 850 850 - 950 950 - 1050 1150 - 1250
103
55
66
74
Número de
células
209
246
86
30
98
352
108
Total
274
312
743
98
TABELA 2 – DISTRIBUIÇÃO DAS CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS
NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS
TOTAIS DE CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS
750 - 850 850 - 950 950 - 1050 1050 - 1150 1150 - 1250
58
45
Número de
células
34
51
9
61
82
Total
51
9
95
82
103
A distribuição retrata que no total de 1427 células dos escorregamentos
translacionais, mais da metade das células, totalizando 743 estão presentes na
classe hipsométrica 950 – 1050. Nos escorregamentos rotacionais, a classe 1150 1250 configurou-se como a mais representativa por concentrar 103 células afetadas,
do total de 340.
41
Os valores da CC possuem o padrão estabelecido pela distribuição das
células das cicatrizes nas classes hipsométricas. As tabelas 3 e 4 apresentam a CC
para os escorregamentos translacionais e rotacionais.
TABELA 3 - CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS
CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC)
Tipo de
Escorregamento
750 - 850
Translacional
15,50%
850 - 950 950 - 1050 1150 - 1250
17,65%
42,04%
5,54%
TABELA 4 - CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
ROTACIONAIS NAS CLASSES HIPSOMÉTRICAS
Tipo de
Escorregamento
750 - 850
850 - 950
Rotacional
2,88%
0,50%
950 - 1050 1050 - 1150
5,37%
4,64%
1150 - 1250
5,82%
A CC indicou que a classe 950 – 1050 prevaleceu nos escorregamentos
translacionais com o valor de 42,04%, enquanto que os escorregamentos rotacionais
predominaram a classe 1150 – 1250 com o valor de 5,82%.
A distribuição das cicatrizes atrelada aos valores obtidos pela CC
comprovaram que o intervalo hipsométrico 950 – 1250 apresentou maior propensão
à ocorrência dos escorregamentos na bacia hidrográfica do rio Sagrado.
4.2 ORIENTAÇÃO DAS V ERTENTES
O mapa da orientação das vertentes, conforme figura 10, foi elaborado com
as direções referentes aos pontos cardeais, Norte (N), Leste (L), Sul (S) e Oeste (O)
e colaterais, Nordeste (NE), Sudeste (SE), Sudoeste (SO) e Noroeste (NO) que
representam as classes adotadas para averiguar a distribuição das células das
cicatrizes dos escorregamentos translacionais e rotacionais, conforme as tabelas 5 e
6.
42
FIGURA 10 – MAPA DE ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES NOS ESCORREGAMENTOS
43
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DA ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES
TOTAIS DE CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS
Orientação
Norte
Nordeste
Leste
6
97
47
Sudoeste
Oeste
8
66
Número de
células
Noroeste
2
71
22
224
44
42
1
185
23
1
185
25
1
30
Total
71
27
189
163
105
3
645
473
98
NAS CLASSES DA ORIENTAÇÃO DAS VERTENTES
TOTAIS DE CÉLULAS DOS
ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS
Orientação
Norte
Nordeste
58
45
Número de células
34
45
6
9
61
Total
Os
escorregamentos
translacionais
1
81
244
96
apresentaram
duas
distribuições
predominantes sendo elas registradas nas orientações Norte (N) e Nordeste (NE).
Na primeira delas, há concentração de 645 células afetadas. Enquanto que na
segunda orientação, Nordeste (NE), o total de células afetadas na classe registrou o
total de 473.
44
Há registros de células afetadas nas orientações Leste (L), Sudoeste (SO),
Oeste (O) e Noroeste (N), que individualmente não aparentaram significatividade no
número de células afetadas nas cicatrizes.
Nos escorregamentos rotacionais também imperou a distribuição das células
das cicatrizes ao Norte (N) em que o valor correspondeu a 244 e à Nordeste (NE)
foram 96. Nas demais orientações, não houveram registros das células afetadas.
As tabelas 7 e 8 demonstram que a CC se sobressaiu nas orientações Norte
(N) e Nordeste (NE) tanto para os escorregamentos translacionais quanto para os
rotacionais. A diferença consiste nos valores de CC sendo 36,50% para o Norte (N)
e 26,76% (NE) nos escorregamentos translacionais e 13,80% (N) e 5,43 (NE) nos
escorregamentos rotacionais.
TABELA 7 – CONCENTRAÇÃO DE CICATRIZ (CC) DOS ESCORREGAMENTOS
Orientação
Tipo de
Escorregamento
Norte
Nordeste
Leste
Sudoeste
Oeste
Noroeste
Translacional
36,50%
26,76%
5,54%
0,05%
10,46%
1,41%
Orientação
Tipo de
Escorregamento
Norte
Nordeste
Rotacional
13,80%
5,43%
Os resultados permitiram formular a hipótese de que os ventos predominantes
no município, onde está inserida a bacia hidrográfica do rio Sagrado, vindos do
Nordeste (NE) geraram elevadas precipitações pluviométricas, com registro de 245,4
milímetros acumulados nos meses de verão, segundo dados da estação codificada
pelo número 12548038 do IAPAR (Instituto Agronômico do Paraná), assolaram as
vertentes expostas aos quadrantes Norte (N) e Nordeste (NE) ao receberem
quantidade d’água significativa capaz de desestabilizá-las
escorregamentos.
e deflagrar os
45
4.3 CURVATURA (PLANO E PERFIL)
O parâmetro topográfico curvatura foi analisado inicialmente no perfil e,
posteriormente no plano em decorrência da possível relação entre os seus
componentes. Assim sendo, primeiramente apresenta-se a figura 11 que demonstra
o mapa do perfil de curvatura.
46
FIGURA 11 – MAPA DO PERFIL DA CURVATURA, COM AS CLASSES: CÔNCAVA,
RETILÍNEA E CONVEXA DAS VERTENTES COM OS ESCORREGAMENTOS
As tabelas 9 e 10, respectivamente, expõem a distribuição das células nas
classes de curvatura em perfil.
47
TABELA 9 - – DISTRIBUIÇÃO DAS CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL
ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS
Classes Curvatura no Perfil
Côncava Retilínea Convexa
Número de
células
Total
48
3
52
29
11
15
22
6
38
60
3
11
106
27
76
113
28
105
34
27
25
23
5
2
43
5
50
123
73
156
32
9
67
633
197
597
NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL
ESCORREGAMETOS ROTACIONAIS
Número de
células
Total
21
4
33
30
5
10
14
6
14
23
3
25
2
7
15
5
41
36
5
41
141
35
164
As classes côncava e convexa apresentaram maior destaque se comparado a
classe retilínea. Nos escorregamentos translacionais do total de células afetadas
que totaliza 1427, as duas classes somam 1230, sendo a côncava mais
representativa em termos de valor do que a convexa. Nos escorregamentos
48
rotacionais, apesar da manutenção da representatividade das duas classes,
observou-se que a classe convexa possuiu mais células afetadas do que a côncava.
A CC apresentou relação direta com a distribuição das células, pois as
classes côncavas e convexas independente do tipo do escorregamento mostraram
valores proporcionalmente maiores nas células afetadas do que as retilíneas.
Os valores registrados foram de 35,82% e 7,97% na classe côncava,
respectivamente, para os escorregamentos translacionais e rotacionais. Na classe
convexa, 33,78% e 9,28%, sendo o primeiro para os escorregamentos translacionais
e o segundo valor para os escorregamentos rotacionais. As tabelas 11 e 12
comprovam os valores apresentados.
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL
Tipo de
Escorregamento
Translacional
35,82%
11,14%
33,78%
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA EM PERFIL
Tipo de
Escorregamento
Rotacional
7,97%
1,98%
9,28%
O plano de curvatura recebeu o mesmo tratamento metodológico concedido
ao parâmetro topográfico da curvatura das vertentes em perfil. A figura 11 mostra o
mapa do plano de curvatura das vertentes.
49
FIGURA 12 – MAPA DO PLANO DA CURVATURA, COM AS CLASSES: CONVERGENTE,
RETILÍNEA E DIVERGENTE DAS VERTENTES COM OS ESCORREGAMENTOS
A distribuição das células afetadas pelos escorregamentos correspondem as
classes: convergente, retilínea e divergente. As tabelas 13 e 14 retratam essa
50
distribuição para os escorregamentos translacionais e, em seguida para os
escorregamentos rotacionais.
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO
TOTAIS DE CÉLULAS DOS ESCORREGAMENTOS
TRANSLACIONAIS
Classes Curvatura no Plano
Convergente Retilínea Divergente
Número de
células
Total
61
12
30
26
10
19
35
23
8
18
6
50
55
32
122
73
72
101
3
23
60
23
5
2
70
18
10
205
55
92
64
7
37
633
263
531
NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO
ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS
Convergente Retilínea Divergente
Número de
células
24
6
28
14
5
26
11
22
1
25
3
23
4
Total
5
22
22
17
45
17
20
145
75
120
No plano a classe convergente teve os valores mais altos na distribuição das
células afetadas nos escorregamentos translacionais com o total de 633 e nos
51
rotacionais com 145. A classe divergente nos escorregamentos translacionais
apresentou 531 células afetadas enquanto que nos rotacionais o valor correspondeu
a 120.
A CC também registrou altos valores na classe convergente com 35,82% nos
escorregamentos translacionais e 8,20% nos escorregamentos rotacionais, seguida
da classe divergente que apresentou o valor de 30,05% para os escorregamentos
translacionais e 6,79% para os escorregamentos rotacionais. Os valores citados
podem se observados nas tabelas 15 e 16.
TRANSLACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO
Tipo de
Escorregamento Convergente Retilínea Divergente
Translacional
35,82%
14,88%
30,05%
ROTACIONAIS NAS CLASSES DE CURVATURA NO PLANO
Tipo de
Escorregamento Convergente Retilínea Divergente
Rotacional
Os
resultados
encontrados
8,20%
para
4,24%
os
6,79%
escorregamentos
translacionais
apontaram para a concavidade e a convergência em termos de forma da vertente.
Neste caso, é possível que as zonas de convergência concentraram o material
transportado na superfície e favoreceram a formação de zonas de saturação
(GUIMARÃES, 2003).
Em relação, aos escorregamentos rotacionais, a curvatura no perfil indicou a
convexidade, porém, no plano prevaleceu a convergência. Segundo Augusto Filho et
al. (1988) apud Kozciak (2005), as vertentes com perfil convexo apresentam solos
mais profundos que podem ter condicionado a geração desse movimento.
52
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A metodologia adotada nessa pesquisa mostrou-se satisfatória ao demonstrar
a
influência
do
controle
da
topografia
do
terreno
na
deflagração
dos
A topografia do terreno ao ser discretizada nos fatores topográficos
(hipsometria, orientação e curvatura no pleno e em perfil das vertentes) permitiu
compreender, por meio da CC, a atuação dos parâmetros responsáveis pelos
processos de escorregamentos.
De modo geral esses fatores atrelados aos seus respectivos parâmetros
podem ser sintetizados da seguinte maneira: o predomínio da CC das 11 cicatrizes
de escorregamentos translacionais ocorreu na orientação Norte (N) com 36,50%, na
classe hipsométrica de 950- 1050 metros com 42,04% e a curvatura côncava e
convergente, ambas, com 35,82%. As 7 cicatrizes de escorregamento rotacional
também estão voltadas para o Norte (N) com 13,80%. A classe hipsométrica
representativa foi de 1050-1250 metros, com 5,82%. A curvatura no plano
prevaleceu a convergência com 8,20%, porém no perfil destacou-se a convexidade
com 9,28%.
Além de se estabelecer o papel desempenhado pelos fatores topográficos
procurou-se realizar incipientes análises que demonstrassem a relação existente
entre esses fatores e os elementos do meio físico (ventos, precipitação, fluxo
d’água) presentes na bacia.
O intuito foi estabelecer relações funcionais entre os fatores topográficos e a
concentração de cicatrizes dos escorregamentos a fim de determinar a ação dos
parâmetros na possibilidade de ocorrência dos escorregamentos.
Assim sendo, a CC (Concentração de Cicatriz) indicou os locais mais
propícios
e
a
característica
predominante
dos
fatores
topográficos
nos
53
Desta forma, constatou-se que houve relação entre os fatores topográficos e
a instabilidade das vertentes com os locais de escorregamentos pretéritos. O
pressuposto adotado foi que os mesmos fatores que acarretaram escorregamentos
no passado serão responsáveis pelos futuros movimentos de massa.
Por fim, defende-se uma melhor verificação dos fatores topográficos do
terreno para que haja uma melhor compreensão dos mecanismos que acarretam a
ruptura nos escorregamentos com o objetivo de ir além das causas básicas desses
movimentos.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ ANA PAULA MARÉS

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