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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA




DETERMINAÇÃO DA EROSIVIDADE DA CHUVA – CORRELAÇÃO COM OS EVENTOS DE INUNDAÇÕES, ALAGAMENTOS E DESLIZAMENTOS NA CIDADE DE SANTA MARIA.



Elisângela Rosemeri Curti Martins elismartiss@yahoo.com.br1;

 Mauro Kumpfer Werlang mwerlang@hanoi.base.ufsm.br2

 

 

Geógrafa, aluna de Pós-Graduação do Departamento de Geociências1;

Professor do Departamento de Geociências2,

Campus da Universidade Federal de Santa Maria-RS.
 

 

Palavras-chave: Precipitação; erosividade da chuva; índice crítico.
3 - Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
3.4 - Aplicação temática em estudos de casos





 

INTRODUÇÃO

Os problemas relativos às formas de uso ocupação da terra, cada vez mais vêm provocando alterações nos processos naturais. Além da expansão das áreas agrícolas, outros fatores tem sido determinantes nas alterações no ambiente, entre eles a expansão urbana e industrial.
A urbanização, historicamente, é resultante da divisão social do trabalho a partir do momento em que o excedente agrícola acumulado “...permitiu que uma porção da população pudesse se desvincular da obtenção direta dos meios de que obtinham para sua subsistência, passando dessa forma poder dedicar-se a outras atividades relacionadas à política, troca de produtos, comércio”, (Costa apud Zillmer, 1991, p. 28).
Juntamente com o processo de urbanização vêm os problemas relacionados à segregação espacial e econômica nas cidades, ou seja, o bairro e periferia. O aumento da população reflete um processo que desencadeou a grande expansão dos núcleos urbanos. Assim sendo, as interferências e as perturbações provocadas estão mais visíveis próximos de rios, arroios e córregos, onde, geralmente, em função do aspecto legal e baixa valorização imobiliária instalam-se aquelas pessoas marginalizadas pela segregação social. Vê-se aumentar ainda mais os problemas quando ocorre a retirada da vegetação, presença de lixo e esgoto, com conseqüentes deslizamentos, erosão, assoreamentos, proporcionando maiores riscos de inundações e alagamentos.
A cidade de Santa Maria possui várias vilas onde ocorrem conflitos de uso. Nessas, aparecem riscos de acidentes geológicos/geomorfológios como escorregamentos de solo e rocha. Em relação às drenagens, ocorrem os riscos de acidentes e/ou eventos de inundações e alagamentos.
Os objetivos do trabalho propõem a determinação da erosividade da chuva com base na determinação do índice EI30 para a cidade de Santa Maria. Busca levantar as ocorrências oficiais de eventos de inundações, alagamentos e deslizamentos em Santa Maria, no período de 1980 a 2002, determinando um índice crítico para a erosividade da chuva nas ocorrências de inundações, alagamentos e deslizamentos. Propõem estabelecer a correlação entre a erosividade da chuva e ocorrências desses eventos e através dos índices críticos obtidos, subsidiar ações relativas a minimizar o impacto social desses eventos que freqüentemente ocorrem na cidade de Santa Maria.

MATERIAIS E MÉTODOS

Localização e caracterização geral da área
A cidade de Santa Maria situada no centro do estado do Rio Grande do Sul. Está inserida na região denominada Depressão Central entre as coordenadas geográficas 53°45’00’’ e 53º52’30’’, de longitude oeste e 29º40’00’’ e 29°45’00’’ de latitude sul. Apresenta relevo com topografia suave, com baixas cotas altimétricas, onde se destacam planícies aluviais e terraços fluviais. Entretanto, no setor norte junto ao Rebordo do Planalto Meridional Brasileiro, aparecem cotas altimétricas mais elevadas, conseqüentemente, áreas caracteristicamente mais íngremes. Nas áreas em que o relevo se apresenta plano ocorrem topos modelados em rochas mais resistentes, que funcionam como camada mantenedora. Além destes, aparecem, em alguns pontos, relevos residuais.
No que se refere a vegetação, originalmente, corresponde aos Campos, Floresta Estacional Decidual e áreas de Tensão Ecológica.
Em relação aos cursos de água, os mais importantes são o arroio Cadena, arroio Arenal e o Rio Vacacaí Mirim. Todos pertencem à bacia hidrográfica do Rio Jacuí.
No que diz respeito à geologia, a porção urbana de Santa Maria, abrange uma zona de rochas sedimentares e outra com rochas vulcânicas. A área sedimentar está compreendida pela Formação Caturrita, na região central da cidade e pela Formação Santa Maria na periferia. Ao norte ocorrem rochas da Formação Botucatu intercaladas com rochas vulcânicas da Formação Serra Geral junto ao Rebordo do Planalto.
O clima, com base a classificação de Köppen, enquadra-se como sendo Mesotérmico Brando Cfa. As precipitações são regulares durante todo o ano, não apresentando estação seca.

Métodos
Na coleta dos dados utilizou-se dos gráficos de registro diário relativos aos eventos de precipitação, considerando-se as chuvas individuais.
Para o levantamento dos dados referentes às ocorrências de inundações, alagamentos e deslizamentos, utilizou-se das Fichas de Ocorrências de Bombeiros (FOBs) da Brigada Militar, Batalhão do Corpo de Bombeiros. Nessas buscou-se conhecer o relatório das ocorrências com respectivo endereço, dia e condições de tempo.
Fez-se o levantamento dos dados relativos aos eventos de chuva individual registradas no gráfico do pluviógrafo, compreendidos na série de 22 anos (1980-2002), junto ao Departamento da Fitotecnia-Setor de Meteorologia na Universidade Federal de Santa Maria. A partir dos dados determinou-se a erosividade da chuva seguindo a metodologia proposta por Wischmeier & Smith (1956). Tem-se a erosividade expressa através do índice EI30 e esse resulta do produto da energia cinética total da chuva pela intensidade máxima, em mm/h numa duração de 30 minutos. O fator “R” (erosividade da chuva), é expresso pela unidade Mj/ha.mm/h.
Posteriormente à fase de coleta, com auxílio da Planilha Excel, procedeu-se a tabulação dos dados. Obtido o resultado do índice EI30 relativo a cada chuva individual, considerando cada segmento uniforme, foi determinado o índice EI30 mensal e anual da série estatística. Através das médias da série, determinou-se o Fator R.
Para a coleta dos dados, constantes nas Fichas de Ocorrências de Bombeiros (FOBs), esses foram enquadrados conforme o código da natureza da ocorrência. Foram consideradas ocorrências de inundações e alagamentos e deslizamentos aquelas que, no relatório, constatou-se que as condições de tempo eram instáveis ou mais de uma ocorrência registrada no mesmo dia.
Buscando a correlação entre os dados de precipitação, erosividade da chuva e os eventos registrados, considerou-se o volume de chuva acumulada relativa a quatro dias antecedentes ao evento. A consideração de um período de quatro dias está apoiada em Tatizana et al (1987), que definiu este número de dias de chuva antecedentes quando analisou ocorrências de escorregamentos na Serra do Mar em Cubatão - SP.
A relação que se buscou estabelecer, fez-se considerando o número de ocorrências e o índice EI30. Obteve-se assim uma equação de regressão com base nos dados da série estatística trabalhada.


RESULTADO E DISCUSSÃO

Correlação entre erosividade da chuva, eventos de inundações, alagamentos e deslizamentos.
Através da determinação da erosividade da chuva, para a cidade de Santa Maria, chegou-se às médias mensais do índice EI30. O período de pesquisa da série analisada, está representada no Quadro 1.
Os dados do Quadro 1, expressam o EI30 (produto da energia cinética total da chuva pela intensidade máxima em Mj.ha em uma duração de 30 minutos). Esses valores correspondem a erosividade da chuva, determinada conforme as características locais de precipitação, ou seja, representam a erosividade destas, caracterizando-a para Santa Maria-RS.
Pode-se observar, pelos dados do Quadro 1, que a maior erosividade corresponde ao mês de dezembro, seguido de janeiro, março e fevereiro, respectivamente. Caracteriza-se, dessa forma, o período com maior erosividade da chuva, o verão. Observa-se também que nos meses relativos à passagem do verão para o outono, do outono para inverno e, inverno para primavera, o índice de erosividade manifesta-se menor. Isso deve-se ás condições de tempo locais.
No verão os eventos de precipitações são mais torrenciais, consequentemente mais erosivas, uma vez que representam precipitações num intervalo de tempo menor, comparativamente aos eventos de precipitação no inverno. No inverno as condições de tempo caracterizam-se, muitas vezes quando da ocorrência de precipitação, por frentes que ficam estacionadas no RS, provocando precipitações ao longo de dias. Essas tornam-se menos erosivas face a intensidade de precipitação e a determinação do índice EI30, quando comparadas aos períodos de verão, outono e primavera, respectivamente.

 

QUADRO 1 : Médias mensais do índice EI30 e erosividade da chuva para Santa Maria-RS.
 

Ano

1980

1981

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jan

568.9

806.1

116.5

330

726

92.57

93.6

119

58.42

150

67.24

212.6

Fev

130.5

69.4

135.6

409.7

205

77

431.0

119

-

315.9

-

214.2

Mar

190.2

33.08

157.8

193.9

287.2

100.5

213.3

135.9

364.5

178.2

231.4

143.1

Abr

29.0

45.87

147.9

424.5

198.6

89.26

40.7

376.1

380.9

220.7

789.6

393

Mai

38.3

35.17

135.8

518.9

159.2

652.8

188.4

17.56

58.31

49.99

73.22

63.09

Jun

38.9

181.5

24.07

160.9

197.9

75.91

137.5

346.6

20.71

20.9

52.19

106.1

Jul

107.7

41.14

-

212.5

206.5

119.3

186.3

-

40.84

259

63.8

32.76

Ago

11.53

-

67.59

101.1

44.45

208.7

210.6

-

133.6

7.56

11.92

242.5

Set

100.0

82.52

-

107.8

100.9

208.7

84.8

311

149.6

112.8

151.8

75.99

Out

107.3

161.3

123.7

56.19

92.45

40.6

291.1

292.5

177.2

116.4

78.34

90.27

Nov

19.5

166.5

-

155.5

43.46

143.4

258.0

399.6

218

235.3

32.31

101.2

Dez

235.6

478

-

65.64

-

211

734.2

186

183.9

112.3

350.1

209

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ano

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

MÉDIA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jan

128.8

270.6

63.57

511.8

149.6

254

352.1

415

355.6

136.2

271.74

Fev

248

411.8

70.02

250.5

178.6

239.1

193.3

48

223.3

384.3

229.17

Mar

190.4

79.06

328.4

319.7

-

126.9

239.8

228.8

439.5

260.8

233.80

Abr

212.1

241

78.43

159.5

104.1

275.8

127.2

32.4

182.7

345.1

222.48

Mai

258.7

873.9

68.57

-

373.6

53.8

252.7

124.7

129.4

300.8

221.34

Jun

81.8

152.9

84.85

162.3

199.4

41.3

167.9

250.6

120

302

133.02

Jul

208.7

389.6

64.63

41.9

129.2

129

51.4

89.6

278.8

72.2

143.42

Ago

-

212.7

116

72.3

181.5

290.4

22

113.4

109.2

198

130.83

Set

195.2

160.5

-

45.1

34.6

295.6

117

287.1

150.6

353.5

164.48

Out

173.5

316.3

47.74

95.5

220.3

47.8

160.6

143.6

79.1

152.7

139.30

Nov

280.1

362.6

-

28.4

157.3

72.3

90.1

131.7

125.4

-

167.81

Dez

246.6

378.9

59.49

344.1

312.2

152.4

542.2

452.9

67.7

-

295.68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fator

R

196.09

1982*- Dados não disponíveis
Organização: Martins, E. R. C.

 

O número de ocorrências relativas a eventos de inundações, alagamentos e deslizamentos levantadas chegou a um total de 156 ocorrências para o período. Com base nos dados referentes ao número de ocorrências e erosividade da chuva, obteve-se o gráfico de dispersão (Figura 1). Cruzou-se o número de ocorrências, segundo cada ano, e a erosividade da chuva média anual, visando estabelecer um índice crítico deste para ocorrências desses tipos de eventos. A Figura 1 mostra o resultado obtido.

 

FIGURA 1: Gráfico da dispersão da média anual do EI30 segundo as ocorrências de inundações, alagamentos e deslizamentos.
Organização: Martins, E. R. C.

 

A dispersão dos dados, considerando as médias anuais para as ocorrências, não é definidora de uma tendência. As médias acabam destoando a realidade em relação as ocorrências na maioria dos casos. Porém, pode-se constatar que, a maior concentração de ocorrências está entre 7 e 9 casos por ano, representado por um EI30 que varia entre 251.56 a 829.42 Mj.ha/mm.h. Isso leva a dizer que quando a erosividade atinge esses limites, há grande probabilidade de ocorrência desses eventos. Entretanto observa-se que na medida que aumenta a erosividade, há um aumento do número de ocorrências, declinando a seguir. Isso se dá em função de que a ocorrência desses eventos é desencadeada com índices menores que 829.42 Mj.ha/mm.h. A partir desse valor ocorrem com menor freqüência. Nesse sentido, buscou-se obter a equação de regressão e respectivo coeficiente de determinação (R2). A figura 2 mostra que na medida que aumenta a precipitação aumenta a erosividade da chuva, e ambos aumentam o risco de ocorrências dos eventos de inundação, alagamentos e deslizamento. A partir de determinados valores para o EI30, há uma tendência de aleatoriedade. Entretanto, tem-se caracterizada uma tendência até os valores próximos aos 829.42, conforme a equação 1:

Y = 0.0777x + 27.441
R2 = 0.9511
(equação 1)
 

 

FIGURA 2: Gráfico de dispersão: Chuva Acumulada e EI30.
Organização: Martins, E. R. C.


Com objetivo de determinar um valor crítico, a partir do qual espera-se o desencadeamento desses eventos, determinou-se a Média e o Desvio Padrão das chuvas e do índice EI30, constantes na tabela 1.


TABELA 1: Média e Desvio Padrão da chuva acumulada e do índice EI30.

Chuva Acumulada

 

EI30

 

Média

77.21

Média

640.83

 

Desvio Padrão(S)

47.16

Desvio Padrão (S)

592.28

 

Média + 1S

124.37

Média + 1 S

1233.11

 

Média – 1S

30.05

Média – 1 S

48.55

 

Média + 2 S

171.53

Média + 2 S

1825.39

 

Média – 2 S

17.11

Média – 2 S

543.73

 

Organização: Martins, E. R. C.

Considerando a média menos um desvio padrão determinou-se um valor crítico para o índice EI30. Dessa maneira chuvas acumuladas com EI30 entre 48,55 e 1233,11 são desencadeadoras desses eventos.
Também, conforme a equação definida para o índice EI30, quando a precipitação alcançar um mínimo de 31,21 mm em eventos de precipitação acumulado durante quatro dias, tendem a partir desse valor, desencadear eventos.
Pelos dados obtidos no Batalhão do Corpo de Bombeiros, destes 21 ocorrências são de valores de precipitação acumulada durante quatro dias, que são inferiores a 31,21 mm, o qual foi definido como sendo o valor crítico. Portanto, podem eventualmente, acontecer desastres com precipitação inferior ao valor crítico estabelecido. Determinou-se então a probabilidade de ocorrência desses eventos abaixo do valor crítico em 1 ano. Com base na série estudada obteve-se a probabilidade de 5 %.
Observou-se durante a coleta dos dados de inundações e alagamentos que muitas dessas ocorrências estão relacionadas a problemas de infra-estrutura urbana. Os alagamentos de ruas e casas decorrem de problemas como o entupimento da rede de esgoto. Por outro lado, há relatos que a estrutura não comportou a demanda dada a intensidade da chuva.
Assim, a erosividade da chuva, associada a erodibilidade do solo na área urbana acarreta na destruição de redes de água e esgoto, do sistema viário e também nas edificações.
Também constatou-se que um dos maiores problemas está relacionado ao assoreamentos principalmente do arroio Cadena, associado aos problemas de lixo e esgoto.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Considerando os objetivos propostos para o trabalho, os resultados obtidos para a determinação da erosividade da chuva revelaram que os maiores índices EI30 ocorrem nos meses de dezembro, janeiro, março e fevereiro respectivamente. Isso evidencia que as precipitações nesses meses, dada as condições de tempo locais, apresentam-se mais erosivas.
Na correlação entre o número de ocorrências anuais e erosividade da chuva, constatou-se que utilizando-se desta, considerando a média, não foi possível determinar uma tendência. Os melhores resultados foram obtidos empregando-se os valores da chuva acumulada e a erosividade correspondente para cada ocorrência. Partindo-se desse princípio, ao considerar todas as ocorrências e o EI30 correspondente, pôde-se estabelecer um índice crítico, através da média da chuva acumulada e EI30 de todas as ocorrências. Chegou-se ao índice 48.55 Mj.ha/mm.h como sendo o valor crítico para a série estudada.
Através da definição da equação, precipitações acima 31,21 mm no período acumulado de quatro dias são susceptíveis de desencadear eventos de inundações, alagamentos e deslizamentos. Entretanto em um total de 156 ocorrências, observou-se que destas, 21 ocorrências são de valores de precipitação inferiores ao valor crítico. Assim tem-se a probabilidade de ocorrências, dentro de 1 ano, de pelo menos 5% desses eventos com precipitação inferior a esse valor.
Pode-se constatar nas Fichas de Operação de Bombeiros, quando na coleta dos dados das ocorrências, que há grande problema relacionado à infra estrutura urbana. Essa muitas vezes não suporta a capacidade da vazão da água, e, aliado ao entulhamento das tubulação facilita a ocorrência de alagamentos. Isso proporciona aumento dos problemas com conseqüências sociais e econômicas. Esse tipo de relato foi mais constante com relação às áreas de encostas, em áreas ocupadas de várzeas, baixadas e em margens de arroios.
Sugere-se um estudo com um maior detalhamento buscando relacionar as áreas mais susceptíveis, consideradas as condições de infra estrutura e do ambiente, com base na série estudada para Santa Maria-RS.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AYOADE, J. O. Introdução à Climatologia para os Trópicos. São Paulo: Difel, 1986, 332p.


AUGUSTO FILHO, O. Geologia Aplicada a Problemas Ambientais – Processos do Meio Físico. In: Chassot, A. & Campos, H. (Orgs). Ciências da Terra e o Meio Ambiente. São Leopoldo: Unisinos, 1999. p.79–107.


AZEVEDO, S. & RIBEIRO, L. C. Q. A crise da moradia nas grandes cidades: da questão da habitação à reforma urbana. Rio de Janeiro: UFRJ, 1996. 283p.


BELÉM, J. História do município de Santa Maria: 1797-1983. Santa Maria: UFSM, 1989. 277p.


BERGER, M. G. Inundações/Alagamentos na Área Urbana de Santa Maria Associado à Ação Antrópica e a Distribuição das Chuvas entre 1980 e 1995. 1999, 82f. Trabalho de Graduação (Curso de Geografia) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 1999.


CAVALHEIRO, F. Urbanização e Alterações Ambientais. In: Tauk, S. M (Org). Análise Ambiental: uma visão multidisciplinar. 2º ed. São Paulo: UNESP, 1995. p. 114-124.


CERRI, L. E. S. Riscos Geológicos Urbanos. In: Chassot, A. & Campos, H. (Orgs). Ciências da Terra e o Meio Ambiente. São Leopoldo: Unisinos, 1999. p. 133–150.


DREW, D. Processos Interativos Homem-Meio Ambiente. São Paulo: Difel, 1986. p. 177–191.


FERNANDES, N. F. & AMARAL, C. P. Movimentos de Massa: uma abordagem geológica-geomorfológica. In: CUNHA, S. B. & GUERRA, A. J. T. Geomorfologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil; 1996. p. 123-194.


FIGUEIREDO, V. D. M. População e qualidade de vida urbana em Santa Maria/RS - Estudo de Caso: Bairro Urlândia. 2001. 197 f. Dissertação (Mestrado em Geografia) – Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, 2001.


FUNDAÇÃO INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Geografia do Brasil: Região Sul. Rio de Janeiro: IBGE, v. 2, 1990. 420p.


GERARDI, L. H. O & SILVA, B. C. Quantificação em Geografia. São Paulo: Difel, 1981.
MACIEL FILHO, C. L. Carta Geotécnica de Santa Maria. Santa Maria: UFSM, 1990. 22p


MITCHELL, J. K. Estimación de la Perdida del Suelo. In: Kirkby, M. J. & Morgan, R. P. C. (Orgs). Erosión de Suelos. México: Limusa Noriega Editores, 1994. p. 35-88.


MOJICA, F. J. La Ecuacion Universal de Erosion. Revista Geografia de América Central. Escuela de Geografia (Faculdade de Ciencias de la Turma Yelmar) Universidad Nacional Heredia. Costa Rica. Pesquisa em Geografia, 1978. p. 35-45.


MORENO, J. A. Clima do Rio Grande do Sul. Porto Alegre: Secretaria da Agricultura, 1961. 42p.


MORAIS, L. F. B. Índices de Erosividade de Chuva Naturais Correlacionados com Perdas de Solo em Três Locais do Rio Grande do Sul. 1986. 108 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1986.


MOTA, S. Planejamento Urbano e Preservação Ambiental. Fortaleza: UFC, 1981. 241p.


PUNDEK, M. Utilização prática da Equação Universal de Perdas de Solo para as condições de Santa Catarina. In: Santa Catarina. Secretaria do Estado da Agricultura e Abastecimento. Manual de uso, manejo e conservação do solo e da água: Projeto de recuperação, conservação e manejo dos recursos naturais em microbacias hidrográficas. 2 ed. Rev., atual., e ampl. Florianópolis: EPAGRI, 1994. p. 99 – 129.


SACILOTO, P. H. B. Os riscos geológicos estão mais próximos de nós que imaginamos. In: Chassot, A. & Campos, H. (Orgs). Ciências da Terra e o Meio Ambiente. São Leopoldo: Unisinos, 1999. p. 131 – 132.


SARTORI, M. da G. B. O Clima de Santa Maria: do Regional ao Urbano. São Paulo, SP. 1979. 167p. Dissertação (Mestrado em Geografia) na Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo – USP, 1979.


TATIZANA, C., OGURA, A. T., CERRI, L. E. S. & ROCHA, M. C. M. Análise de Correlação entre chuvas e escorregamentos na Serra do Mar, município de Cubatão. In: Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, São Paulo: ABGE. 1987. v. 2. p. 225-236. Anais.


VIEIRA, E. F. Rio Grande do Sul: geografia física e vegetação. Porto Alegre: Sagra, 1984. 184p.